Java 中常见的锁有哪些？如何分类？

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Java 中常见的锁有哪些？如何分类？

结论先行：Java 的锁没有"很多种"，只是同一批机制从不同维度看有不同名字。抓住六个维度就能说全：线程是否阻塞（悲观/乐观）、是否公平、是否可重入、共享还是排他、JVM 内置还是 JDK 实现、以及 synchronized 的锁升级形态。

1. 六个维度的分类表

分类维度取值代表实现
线程是否阻塞等待悲观锁 / 乐观锁synchronized、ReentrantLock / CAS、AtomicInteger、StampedLock 乐观读
竞争时是否排队公平锁 / 非公平锁new ReentrantLock(true) / synchronized、默认 ReentrantLock
同一线程能否重复获取可重入 / 不可重入ReentrantLock、synchronized / 自研锁、StampedLock
能否被多线程同时持有排他锁 / 共享锁ReentrantLock / ReentrantReadWriteLock.ReadLock、Semaphore
实现层次JVM 内置 / JDK 实现monitor（对象头 Mark Word）/ AQS（volatile state + CLH 队列）
优化形态偏向锁 / 轻量级锁 / 重量级锁只有 synchronized 有这套升级

2. 全景图

Java 锁
├── 关键字级：synchronized
│   └── 锁升级路径：无锁 → 偏向锁 → 轻量级锁（自旋）→ 重量级锁
└── API 级：java.util.concurrent.locks
    ├── ReentrantLock        可重入排他锁，基于 AQS，支持公平/超时/中断
    ├── ReentrantReadWriteLock  读写分离：读读共享、读写互斥
    ├── StampedLock          乐观读 + 悲观读写，不可重入，读性能更高
    └── Condition            await/signal，替代 wait/notify 的多条件队列

3. 四种典型用法

// 1. 内置锁：写起来最省事，JVM 自动释放
synchronized (lock) {
    balance -= amount;
}

// 2. 显式锁：可超时、可中断、可公平
ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);   // fair = true
if (lock.tryLock(100, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
    try { balance -= amount; } finally { lock.unlock(); }
}

// 3. 读写锁：读多写少时让读并发
ReadWriteLock rw = new ReentrantReadWriteLock();
rw.readLock().lock();
try { return cache.get(key); } finally { rw.readLock().unlock(); }

// 4. 乐观读：先读后校验，失败再加悲观锁重试
long stamp = sl.tryOptimisticRead();
int cur = x;
if (!sl.validate(stamp)) {            // 期间有人写过，重来
    stamp = sl.readLock();
    try { cur = x; } finally { sl.unlockRead(stamp); }
}

4. 这几个名字容易混

说法实际含义常见误区
自旋锁抢不到锁时循环重试，不睡眠自旋适合临界区极短的场景，否则白烧 CPU
分段锁把数据分成多段、各段各一把锁JDK 1.7 的 ConcurrentHashMap 用；1.8 改成 CAS + 桶头锁
共享锁多个线程可同时持有不等于"无锁"，写线程仍需互斥
分布式锁跨进程、跨机器的互斥不属于 JVM 锁，靠 Redis/ZooKeeper 实现，和 synchronized 不是一套东西
死锁互相等对方持有的锁是状态不是锁的类型，排查看 jstack 的 Found one Java-level deadlock

5. 怎么选：一张决策表

场景推荐理由
临界区短、逻辑简单synchronizedJVM 有锁升级优化，代码自动释放锁，不易出错
需要超时、可中断、公平ReentrantLocktryLock(timeout)、lockInterruptibly()
读远多于写（如本地缓存）ReentrantReadWriteLock读读不互斥，吞吐明显提升
读极多、写极少、可接受重试StampedLock乐观读几乎无开销，但不可重入
单纯限流/控制并发数Semaphore它是许可计数，不是互斥锁
单变量计数无锁：AtomicLong / LongAdder避免一切锁开销

6. 常见追问

追问一：synchronized 和 Lock 到底怎么选？ 优先 synchronized：它是 JVM 原生支持，异常时自动释放，不会有"忘记 unlock"的灾难。只有需要超时、可中断、公平、多个条件队列时才上 Lock。记住一条铁律：lock() 之后必须把业务代码放进 try，unlock() 放 finally。

追问二：读写锁有什么坑？ 写线程可能饥饿：读请求源源不断时，写线程永远排不上（ReentrantReadWriteLock 非公平模式下尤其明显）。另外读锁不能升级为写锁（会死锁），写锁却可以降级为读锁。

追问三：为什么说锁的本质在对象头？ HotSpot 把锁状态记在对象头的 Mark Word 里（偏向线程 ID、轻量级锁指针、重量级锁的 monitor 指针）。这也是为什么 synchronized 必须锁一个对象，而不能锁基本类型。

追问四：Semaphore 算锁吗？ 广义上算同步工具，狭义上不算互斥锁：它允许多个线程同时持有许可（new Semaphore(5) 就是 5 个并发），常用于限流和连接池控制。

小结

回答"Java 有哪些锁"，正确姿势不是罗列名词，而是给出一条分类轴：悲观/乐观 → 公平/非公平 → 可重入 → 排他/共享 → 实现层次 → 升级形态，再各举一个实现。这样既显得体系化，也不容易被追问倒。

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