锁的艺术：Java 中的锁类型与欢乐杂谈

嗨，大家好，欢迎来到程序猿漠然公众号，我是漠然。

亲爱的代码侠们，今天我们将走进Java的锁世界，探索那些锁定的秘密。在这个过程中，我会尽量让你们在笑声中学习，所以请准备好你的笑脸和耳朵，因为这是一场关于锁的喜剧之旅。

乐观锁：假设世界是美好的

乐观锁适用于更新操作频繁且冲突较少的情况。它通过CAS（Compare And Swap）操作来实现，如果更新成功，则直接进行修改；如果更新失败，则重新尝试。

想象一下，乐观锁就像是一个总是看到世界美好的一面的人。在Java中，这可以通过Atomic类实现，比如AtomicInteger。它会在更新数值时，先假设不会有其他线程来打扰它，然后再去检查一下是不是真的没有人抢它的风头。

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import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class OptimisticLockerDemo {
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
    public void addCount() {
        int current;
        do {
            current = count.get();
            // 假设没有人修改过计数器
        } while (!count.compareAndSet(current, current + 1));
        // 如果有竞争，这里会重试
    }
}

悲观锁：小心翼翼的守门员

悲观锁适用于读写操作频繁且可能发生冲突的情况。它通过独占锁来确保同一时间只有一个线程可以访问资源。

悲观锁，就像是那个总是担心门外的世界充满了危险的人。在Java中，synchronized关键字和ReentrantLock就是这种锁的代表。它们在给你开门之前，会先确认一下是否有人在外面等着闯进来。

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import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class PessimisticLockerDemo {
    private final Lock lock = new ReentrantLock();
    public void accessResource() {
        lock.lock();
        try {
            // 这里是安全的代码区
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

读写锁：有的放矢的守卫

读写锁（ReadWriteLock）允许多个读线程同时访问资源，但写线程在写入时需要独占访问权。这样，既可以提高读操作的并发性，又可以保证写操作的一致性。

读写锁就像是那个知道如何区分访客的人。在读写锁面前，读取动作是自由的，任何人都可以读，但写入动作则需要得到允许。

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import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
public class ReadWriteLockerDemo {
    private final ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
    public void readData() {
        readWriteLock.readLock().lock();
        try {
            // 读操作
        } finally {
            readWriteLock.readLock().unlock();
        }
    }
    public void writeData() {
        readWriteLock.writeLock().lock();
        try {
            // 写操作
        } finally {
            readWriteLock.writeLock().unlock();
        }
    }
}

偏向锁：偏心的守候者

偏向锁旨在减少不必要的锁竞争开销。当锁主要被一个线程持有时，启用偏向模式可以提高性能，因为它会避免不必要的锁竞争检测。

偏向锁就像是那个只喜欢某个特定客户的服务员。在偏向锁的管理下，锁会偏爱第一个访问它的线程，就像服务员总是优先服务他最喜欢的顾客一样。

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import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
public class BiasedLockerDemo {
    private final AtomicReference<Thread> owner = new AtomicReference<>();
    public void doWork() {
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
        if (owner.get() == null || owner.get() == currentThread) {
            owner.set(currentThread);
            // 偏向锁：当前线程独占锁
        } else {
            // 如果有其他线程竞争，则释放锁并重新竞争
            owner.compareAndSet(currentThread, null);
            owner.set(currentThread);
        }
        // 执行操作
    }
}

轻量级锁：灵活的舞者

轻量级锁适用于竞争不激烈或短暂的锁需求。当没有竞争时，它通过CAS操作避免使用重量级的操作系统互斥量。

轻量级锁就像是那个在舞蹈中轻盈跳跃的舞者。当没有竞争时，它通过CAS操作旋转跳跃，就像是在跳一场只有一个人的华尔兹。

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import java.util.concurrent.atomic.AtomicReference;
public class LightweightLockerDemo {
    private final AtomicReference<Thread> owner = new AtomicReference<>();
    public void doWork() {
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
        ```java
        if (owner.get() == null) {
            owner.compareAndSet(null, currentThread);
        } else if (owner.get() != currentThread) {
            // 轻量级锁：如果锁被其他线程持有，则尝试通过自旋等待
            while (!owner.compareAndSet(currentThread, currentThread)) {
                // 自旋等待
            }
        }
        // 执行操作
    }
}

自旋锁：不停转的舞者

自旋锁适用于锁被占用时间非常短的情况。线程在等待锁时不会进入等待状态，而是会循环检查锁的状态，这样可以减少线程状态切换的开销

自旋锁就像是那个在等待时也不会闲着的人。当线程尝试获取锁时，它不会直接放弃，而是会围着锁转来转去，就像是在跳一场不停旋转的探戈。

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import java.util.concurrent.locks.LockSupport;
public class SpinningLockerDemo {
    private final AtomicReference<Thread> owner = new AtomicReference<>();
    public void doWork() {
        Thread currentThread = Thread.currentThread();
        while (!owner.compareAndSet(null, currentThread)) {
            // 自旋等待
            LockSupport.parkNanos(1); // 稍作停顿，然后继续自旋
        }
        // 执行操作
        owner.compareAndSet(currentThread, null); // 释放锁
    }
}

分段锁：聪明的物业管理者

分段锁适用于高度并发的场景，通过将数据分成多个段，可以减少锁竞争，提高系统的并发性能。

分段锁就像是那个把大楼分成不同区域，并为每个区域分配一个守门人的物业管理者。这样，每个守门人只负责自己的区域，避免了所有的访客都在大门口挤来挤去。

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import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class SegmentedLockerDemo {
    private final Map<Integer, Lock> locks = new HashMap<>();
    public void accessResource(int segment) {
        Lock lock = locks.computeIfAbsent(segment, k -> new ReentrantLock());
        lock.lock();
        try {
            // 这里是安全的代码区
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

希望这次关于Java锁的幽默之旅能让你们在笑声中学习到Java中锁的艺术。记住，锁的世界就像是一部复杂的芭蕾舞剧，每个角色都有自己的舞蹈，而我们的任务就是确保每个人都能跳得开心。

今天的分享就到这里，如果觉得对你有帮助，感谢点赞、分享、关注一波，你的认可是我创造的最大动力。

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