在进行Java开发或者后端开发过程中，项目要想运行的精准无误，特别是某些高并发场景下，想要良好的呈现业务需求，锁一定是大家绕不开要学习的知识。这一章节就从我个人学习过程中用到的锁进行探讨分类。

一、锁的分类方式

我们在接触一个新的知识时候一定要先从概念入手，只有清楚地知道事物的概念、分类、分类依据、使用场景，才能运用自如。对于常用的锁分类方式非常复杂，我们主要按照实现方式、作用范围和功能特性进行分类，并关注每一种锁是否支持互斥。

1.1按实现方式分类

从总的实现方式来看，我们常用到锁的概念就两种，一种Java原生的，一种外部锁。

Java自带的就是我们在学习Java并发时候常见的比如： synchronized关键字、ReentrantLock；

外部锁就是借助中间件如Redis、MySQL、ZooKeeper提供的操作，比如Redis中的SETNX（注：这里是指直接使用中间件的操作方法，如果只是引用来存储 本质上还是使用内置锁），这些中间件提供的也就是分布式锁。

区别	实现	架构	常见
Java原生	Java自带	单JVM	synchroized、ReentrantLock、
外部锁	中间件提供	分布式	Redis的SETNX命令、Redisson

1.2按作用范围分类

所谓作用范围，也就是你的项目涉及的是单个JVM还是多个JVM，因为Java原生锁比如使用synchronized关键字只在自己所在的JVM生效，其他服务还是可以正常进行业务。如果涉及集群架构，你的关键字就是白加了，这个时候就需要使用分布式锁（由中间件提供）。到这你也就能知道，其实第一个分类和第二个分类是一样的，Java原生的锁都是单机锁，而中间件提供的锁都是分布式锁。

1.3按功能特性分类

这一类别就比较复杂了，有一些甚至不是一个具体的锁而是一种思想，比如乐观锁。

我们常见的锁的功能可以分为可重入锁、读写锁、公平/非公平锁、乐/悲观锁、自旋锁。这些锁有的是特性有的是实现思想，要看在不同场景下如何去选择。比如上面讲的用Java原生synchronized实现的锁就是一种可重入锁，同时也是悲观锁的一种实现办法；分布式锁redisson又是一种可重入锁，自带可重入的解决方案；Java的AtomicInteger等类基于CAS算法实现了乐观锁等。

简单了解一下概念即可：

可重入锁就是指同一个线程可以再一次去获取锁操作资源；

公平和非公平：指线程释放锁之后其他线程是否按照请求顺序来获取锁

乐观悲观锁：实现思想，后面会专门讲

自旋：轻量级锁，获取锁失败不会阻塞而是循环

下面我们将挨个进行介绍总结。

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二、Java原生和外部锁

2.1Java原生

这里我先基于gpt生成的表再结合背的八股进行一个修改总结。我们将常见的第1、2、3、5进行对比总结，而乐观锁那部分会在后面章节具体讲解。

名称	类型	是否互斥	是否阻塞	可重入	公平性	核心特点	典型应用场景
1.synchronized	内置锁（Monitor）	✅	✅	✅	❌	简单、安全，自动释放	普通临界区、业务代码
2.ReentrantLock	显式互斥锁	✅	✅	✅	✅/❌	可中断、超时、公平锁	复杂并发控制
3.ReentrantReadWriteLock – 写锁	写锁	✅	✅	✅	❌	写独占	写操作
4.ReentrantReadWriteLock – 读锁	读锁	❌	❌	✅	❌	多线程可并发读	读多写少
5.StampedLock – 写锁	写锁	✅	✅	❌	❌	性能高，API复杂	高并发写
6.StampedLock – 悲观读	读锁	❌	❌	❌	❌	并发读	高并发读
7.StampedLock – 乐观读	乐观读	❌	❌	❌	❌	几乎无锁	极端读多场景
8.CAS / Atomic：AtomicInteger类等*	乐观锁	❌	❌	❌	❌	自旋 + CAS	计数器、状态
9.LongAdder / LongAccumulator	分段 CAS	❌	❌	❌	❌	高并发下性能更好	高并发统计

通过这个表格我们不难发现，对于锁的定义其实还不是很清楚，习惯上我们认为锁一定是排他机制的，是能让自己享有当前临界资源的，这也是我们常用的锁是互斥锁而带来的混淆。Java中认为，锁就是一种用于控制并发访问的机制，只要是对并发访问有一定约束规则的都可以称为锁。比如这里的读写锁，允许读共享但是写操作排他，这就是一种并发控制的规则，所以也是一种锁；再比如第8、9个提到的CAS算法思想以及实现类如AtomicInteger，这其实不是一种锁，他是基于CPU原子操作实现的并发控制，同一时间所有线程都可以操作变量。因此我们可以总结一下Java中锁的定义至少要满足：

1.具有约束规则：比如互斥访问资源

2.有当前持有者

3.有获取释放语义

4.系统维护

2.1.1synchronized关键字

Q1：什么是synchronized：

中文意思就是同步的意思，他可以控制由他定义的代码块在同一时间只会有一个线程持有，解决线程访问的同步性。

在Java6之前，synchronized关键字效率低下，属于重量级锁。早期实现依赖于底层操作系统（mutex lock），而Java的线程是映射到os的原生线程之上的，所以每一次线程的切换都需要os的帮忙，我们知道操作系统切换一次线程要从用户态转到内核态，需要消耗很长的时间。

Java6之后，该关键字进行优化，引入了自旋锁、适应性自旋锁、轻量级锁等技术进行减少锁操作的开销，提升了效率

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Q2：如何使用synchronized关键字：

关键字加在哪，锁住的对象就看该方法的作用范围，锁的粒度就是锁住的东西。

比如加在了静态方法上，那就是锁的整个类class，表示进入这个方法之前需要获得当前class的锁（静态方法不属于任何一个对象，归整个类所有），粒度就是静态方法

加在了实例方法上，那锁对象就是当前实例对象；加在类上和加在静态方法上锁对象都是类。

锁代码块上可以指定是锁类还是锁对象，粒度都是当前的代码块

• synchronized(object) 表示进入同步代码块前要获得 给定对象的锁。
• synchronized(类.class) 表示进入同步代码块前要获得 给定 Class 的锁

synchronized(this) {
    //业务代码
}

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Q3：synchronized底层原理：

修饰同步语句块：

属于jvm层面，主要是获取对象监视器(monitor)的特权，其中monitorenter指令指向同步代码块的开始位置，monitorexit指向结束位置。每次执行monitorenter时会尝试获取对象锁，并查看是否为0，若不为0获取锁失败，并且由持有线程执行monitorexit来释放锁。

修饰方法：

JVM通过ACC_SYNCHRONIZED标识来判别方法是否是同步方法，而不再使用上述的指令。

不管修饰哪一种，本质上都是要获取对象监视器的特权

2.1.2ReentrantLock类

这是一个实现了Lock接口的类，是一个可重入且独占式的锁；代码中有一个内部类Sync，他继承了AQS，获得锁和释放锁的操作都是在Sync中实现的，可以看到Sync有公平锁和非公平锁两个子类，默认情况下ReentranrLock使用非公平锁。

图源：JavaGuide

Q4:Synchronized和ReentrantLock有什么区别

• 可重入性：这两个都是可重入的锁，由Lock实现的和Synchronized关键字都是可重入锁
• 实现依赖：Synchronized依赖的是JVM，ReentrantLock依赖的是JDK、
• 功能区别：前者只能是非公平锁而后者可以实现公平锁；后者支持超时，可以采用trylock（timeout）方法制定等待锁的最长时间；后者等待获取锁可被中断，通过lock.lockInterruptibly()实现；后者的通知机制更强大，可以实现分组唤醒线程或者选择性通知，而前者指鞥随机或者全部唤醒

2.1.3读写锁ReentrantReadWriteLock

简单了解即可，没怎么用过

实现的是ReadWriteLock，是一种可重入的读写锁，支持读操作共享，写操作线程安全

主要包含两把锁：WriteLock和ReadLock，写锁是独占锁，读锁是共享锁

图源：JavaGuide

可以看到ReentrantReadWriteLock也一样支持公平和非公平锁，默认使用非公平锁。

要注意的是，如果一个线程已经持有读锁，那它是无法再获得写锁的，理由很简单，因为在读的时候，不管是不是当前线程，都不会执行写操作；反之，如果持有写锁是可以再拿读锁的，当然前提是同一个线程

关于Java原生中的锁主要就介绍这三个，至于StampedLock这些，因为不怎么使用，就不多作介绍，下一节主要是讲分布式锁的使用。感谢阅读，内容由个人背八股之余进行总结，希望大家指出文中错误或不严谨的地方。