昨天了不起帶著大家一起學(xué)習(xí)了關(guān)于這個(gè)樂觀鎖，悲觀鎖，遞歸鎖以及讀寫鎖，今天我們再來看看這個(gè)關(guān)于 Java 的其他的鎖，大家都了解 Java 的鎖有很多種，我們今天再來介紹四種鎖。

公平鎖

Java 中的公平鎖是一種多線程同步機(jī)制，它試圖按照線程請求鎖的順序來分配鎖。公平鎖的主要目標(biāo)是避免“線程饑餓”問題，即某些線程長時(shí)間得不到執(zhí)行的情況。

在 Java 的 java.util.concurrent.locks 包中，ReentrantLock 是一個(gè)可重入的互斥鎖，它提供了公平鎖和非公平鎖兩種策略。當(dāng)你創(chuàng)建一個(gè) ReentrantLock 實(shí)例時(shí)，可以指定它是否為公平鎖：

// 創(chuàng)建一個(gè)公平鎖  
ReentrantLock fairLock = new ReentrantLock(true);

在公平鎖策略中，等待時(shí)間最長的線程將獲得鎖。公平鎖通過維護(hù)一個(gè)隊(duì)列來跟蹤等待鎖的線程，并按照它們進(jìn)入隊(duì)列的順序?yàn)樗鼈兎峙滏i。然而，需要注意的是，公平鎖并不能完全保證公平性，因?yàn)榫€程調(diào)度仍然受到操作系統(tǒng)和 JVM 的影響。

公平鎖的一個(gè)主要缺點(diǎn)是性能。由于需要維護(hù)一個(gè)隊(duì)列來跟蹤等待鎖的線程，并且在線程釋放鎖時(shí)需要喚醒等待隊(duì)列中的下一個(gè)線程，因此公平鎖通常比非公平鎖具有更高的開銷。此外，在高并發(fā)場景下，公平鎖可能會導(dǎo)致更高的上下文切換率，從而降低系統(tǒng)性能。

非公平鎖

其實(shí)我們在看到了上面的公平鎖之后，那么就很容易的去了解這個(gè)非公平鎖，因?yàn)榉枪芥i是與公平鎖相對的一種多線程同步機(jī)制。在非公平鎖策略中，鎖的分配并不保證按照線程請求鎖的順序來進(jìn)行。這意味著，即使有一個(gè)線程已經(jīng)等待了很長時(shí)間，新到來的線程仍然有可能立即獲得鎖。

非公平鎖通常具有更高的吞吐量，因?yàn)樗鼈儨p少了維護(hù)等待隊(duì)列所需的開銷。當(dāng)線程嘗試獲取鎖時(shí)，它不必檢查或加入等待隊(duì)列，而是直接嘗試獲取鎖。如果鎖當(dāng)前可用，線程就可以立即獲得鎖并執(zhí)行，而不需要等待其他線程。

在 Java 的 java.util.concurrent.locks 包中，ReentrantLock 類的默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建的就是一個(gè)非公平鎖：

// 創(chuàng)建一個(gè)非公平鎖  
ReentrantLock unfairLock = new ReentrantLock();

非公平鎖的優(yōu)勢在于它們通常能夠更有效地利用系統(tǒng)資源，特別是在高并發(fā)場景下。由于減少了線程間的切換和等待，非公平鎖通常能夠提供更高的性能。

然而，非公平鎖的一個(gè)潛在缺點(diǎn)是它們可能會導(dǎo)致線程饑餓。如果有一個(gè)或多個(gè)線程持續(xù)地被新到來的線程搶占，那么這些等待的線程可能會長時(shí)間得不到執(zhí)行。這種情況在高負(fù)載或資源競爭激烈的系統(tǒng)中尤其可能發(fā)生。

在選擇使用公平鎖還是非公平鎖時(shí)，應(yīng)該根據(jù)應(yīng)用程序的具體需求進(jìn)行權(quán)衡。如果系統(tǒng)對公平性有嚴(yán)格要求，或者想要避免線程饑餓問題，那么公平鎖可能是一個(gè)更好的選擇。如果系統(tǒng)更關(guān)注性能，并且可以接受一定程度的不公平性，那么非公平鎖可能更加合適。

共享鎖

在Java中，共享鎖（Shared Lock）是一種允許多個(gè)線程同時(shí)讀取資源，但在寫入資源時(shí)只允許一個(gè)線程獨(dú)占的鎖。這種鎖通常用于提高讀取操作的并發(fā)性，因?yàn)樽x取操作通常不會修改數(shù)據(jù)，所以允許多個(gè)線程同時(shí)進(jìn)行讀取是安全的。

Java的java.util.concurrent.locks包中的ReentrantReadWriteLock類就是一種實(shí)現(xiàn)了共享鎖和獨(dú)占鎖（排他鎖）機(jī)制的讀寫鎖。在這個(gè)鎖中，讀鎖是共享的，寫鎖是獨(dú)占的。

我們來看看示例代碼：

ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();  
ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = rwLock.readLock();  
ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = rwLock.writeLock();  
  
// 讀取數(shù)據(jù)時(shí)獲取讀鎖  
readLock.lock();  
try {  
    // 讀取共享資源  
} finally {  
    readLock.unlock();  
}  
  
// 修改數(shù)據(jù)時(shí)獲取寫鎖  
writeLock.lock();  
try {  
    // 修改共享資源  
} finally {  
    writeLock.unlock();  
}

在上面的代碼中，多個(gè)線程可以同時(shí)獲取讀鎖來讀取數(shù)據(jù)，但當(dāng)一個(gè)線程獲取了寫鎖時(shí)，其他線程既不能獲取讀鎖也不能獲取寫鎖，直到寫鎖被釋放。

ReentrantReadWriteLock有兩種模式：公平模式和非公平模式。在公平模式下，等待時(shí)間最長的線程將優(yōu)先獲得鎖；而在非公平模式下，鎖的分配不保證任何特定的順序，新到來的線程可能立即獲得鎖。

要注意的是，盡管讀鎖是共享的，但寫鎖是獨(dú)占的，并且寫鎖具有更高的優(yōu)先級。這意味著當(dāng)一個(gè)線程持有寫鎖時(shí)，其他線程無法獲取讀鎖或?qū)戞i。此外，如果一個(gè)線程正在讀取數(shù)據(jù)，并且有其他線程請求寫鎖，那么寫線程將會被阻塞，直到所有讀線程釋放讀鎖。

ReentrantReadWriteLock的讀鎖和寫鎖都是可重入的，這意味著一個(gè)線程可以多次獲取同一個(gè)鎖而不會導(dǎo)致死鎖。

使用共享鎖可以顯著提高讀取密集型應(yīng)用的性能，因?yàn)樗试S多個(gè)讀取線程并發(fā)執(zhí)行，而寫入密集型應(yīng)用可能會因?yàn)閷戞i的競爭而受到限制。

獨(dú)占鎖

在Java中，獨(dú)占鎖（Exclusive Lock）是一種同步機(jī)制，它確保在給定時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)線程能夠訪問特定的資源或代碼塊。當(dāng)一個(gè)線程持有獨(dú)占鎖時(shí)，其他試圖獲取同一鎖的線程將會被阻塞，直到持有鎖的線程釋放該鎖。

java.util.concurrent.locks包中的ReentrantLock就是一種獨(dú)占鎖（也被稱為排他鎖或互斥鎖）的實(shí)現(xiàn)。此外，synchronized關(guān)鍵字在Java中也被用作實(shí)現(xiàn)獨(dú)占鎖的一種方式。

我們看看獨(dú)占鎖的示例代碼：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;  
  
public class ExclusiveLockExample {  
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();  
    private int sharedData;  
  
    public void updateData(int newValue) {  
        lock.lock(); // 獲取獨(dú)占鎖  
        try {  
            // 在此區(qū)域內(nèi)只有一個(gè)線程能夠執(zhí)行  
            sharedData = newValue;  
        } finally {  
            lock.unlock(); // 釋放獨(dú)占鎖  
        }  
    }  
  
    public int readData() {  
        lock.lock(); // 獲取獨(dú)占鎖以進(jìn)行讀?。m然通常讀取操作可以使用讀鎖來允許多個(gè)線程并發(fā)讀?。? 
        try {  
            // 在此區(qū)域內(nèi)只有一個(gè)線程能夠執(zhí)行  
            return sharedData;  
        } finally {  
            lock.unlock(); // 釋放獨(dú)占鎖  
        }  
    }  
}

在這個(gè)例子中，updateData和readData方法都使用了獨(dú)占鎖來確保同時(shí)只有一個(gè)線程能夠訪問sharedData變量。

上面這個(gè)示例是使用的ReentrantLock的獨(dú)占鎖，既然我們說了 synchronized 關(guān)鍵字也是可以的，我們看看使用這個(gè) synchronized 關(guān)鍵字的獨(dú)占鎖：

public class SynchronizedExample {  
    private int sharedData;  
  
    public synchronized void updateData(int newValue) {  
        // 在此區(qū)域內(nèi)只有一個(gè)線程能夠執(zhí)行  
        sharedData = newValue;  
    }  
  
    public synchronized int readData() {  
        // 在此區(qū)域內(nèi)只有一個(gè)線程能夠執(zhí)行  
        return sharedData;  
    }  
}

在synchronized這個(gè)例子中，updateData和readData方法都被聲明為synchronized，這意味著它們在同一時(shí)間內(nèi)只能由一個(gè)線程訪問。synchronized關(guān)鍵字提供了一種簡便的方式來實(shí)現(xiàn)獨(dú)占鎖，而不需要顯式地創(chuàng)建鎖對象。

獨(dú)占鎖對于保護(hù)臨界區(qū)（critical sections）非常有用，臨界區(qū)是一段代碼，它訪問或修改共享資源，并且必須被串行執(zhí)行以防止數(shù)據(jù)不一致。然而，獨(dú)占鎖可能會降低并發(fā)性，因?yàn)樗柚沽硕鄠€(gè)線程同時(shí)訪問被保護(hù)的資源。因此，在設(shè)計(jì)并發(fā)系統(tǒng)時(shí)，需要仔細(xì)權(quán)衡獨(dú)占鎖的使用。

所以關(guān)于這四種鎖，你了解了么？