概述

锁大概有以下名词：
自旋锁、自旋锁的其他种类、阻塞锁、可重入锁、读写锁、互斥锁、悲观锁、乐观锁、公平锁、偏向锁、对象锁、线程锁、锁粗化、锁消除、轻量级锁、重量级锁、信号量、独享锁、共享锁、分段锁。

我们所说锁的分类其实应该按照锁的特性和设计来划分。

其实从并发的角度来讲，按照线程安全的三种策略看，主要内容都集中在互斥同步里，我们所讨论的锁也集中在这个部分，这个部分的锁都是悲观锁；第二个部分是非阻塞同步，这个部分也就一种通过CAS进行原子类操作，这个部分可以看成乐观锁，其实也就是不加锁；第三个部分是无同步方案，包括可重入代码和线程本地存储。

常见的锁

Synchronized和Lock。
其实我们真正用到的锁也就那么两三种，只不过依据设计方案和性质对其进行了大量的划分。

Sychronized语义上的实现：它就是一个非公平、悲观、独享、互斥、可重入的重量级锁。
以下两个锁都在JUC包下，是API层面上的实现：
ReentrantLock：它是一个默认非公平但可实现公平的、悲观、独享、互斥、可重入、重量级锁。
ReentrantReadWriteLock：它是一个默认非公平但是可实现公平的、悲观、写独享、读共享、读写、可重入、重量级锁。

按照性质分类

公平锁/非公平锁

公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁。非公平锁是指多个线程获取锁的顺序并不是按照申请锁的顺序，有可能后申请的线程比先申请的线程优先获得锁。
有可能造成优先级反转或者饥饿现象。对于Java ReentrantLock而言，通过构造函数指定锁是否是公平锁，默认是非公平锁。非公平锁的优点在于吞吐量比公平锁大。对应Synchronized而言，也是一种非公平锁。由于其并不像ReentrantLock是通过AQS来实现线程调度的，所以并没有任何办法使其变成公平锁。

乐观锁/悲观锁

乐观锁与悲观锁不是指具体的什么类型的锁，而是指看到并发同步的角度。
悲观锁认为对应同一个数据的并发操作，一定会发送修改的，哪怕没有修改，也会认为修改。因此对于同一个数据的并发操作，悲观锁采取加锁的形式。悲观的认为，不加锁的并发操作一定会出问题。
乐观锁则认为对于同一个数据的并发操作，是不会发生修改的。在更新数据的时候，会采用尝试更新，不断重试的方式更新数据。乐观的认为，不加锁的并发操作时没有事情的。
从上面的描述我们可以看出，悲观锁适合写操作非常多的场景，乐观锁适合读操作非常多的场景，不加锁会带来大量的性能提升。悲观锁在Java中的使用，就是利用各种锁。乐观锁在Java中的使用，是无锁编程，常常采用的是CAS算法，典型的例子就是原子类，通过CAS自旋实现原子操作的更新。

独享锁/共享锁

独享锁是指该锁一次只能被一个线程锁持有。共享锁是指该锁可被多个线程锁持有。对应Java ReentrantLock而言，其实是独享锁。但是对于Lock的另一个实现类ReentrantReadWriteLock，其读锁是共享锁，其写锁是独享锁。
读锁的共享锁可保证并发读是非常高效的，读写，写读，写写过程是互斥的。独享锁与共享锁也是通过AQS来实现的，通过实现不同的方法，来实现独享和共享。
Synchronized当然是独享锁。

互斥锁/读写锁

上面讲的独享锁/共享锁就是一种广义的说法，互斥锁/读写锁就是具体的实现。互斥锁在Java中的具体实现就是ReentrantLock，读写锁在Java中的具体实现就是ReentrantReadWriteLock。

可重入锁

可重入锁又名递归锁，是指在同一个线程在外层方法获取锁后，在进入内层方法会自动拥有该锁，无需再次释放锁后获取。
举例说明：
对于Java ReentrantLock而言，他的名字就可以看出是一个可重入锁，其名字是Reentrant Lock重新进入锁。对于Synchronized而言，也是一个可重入锁，可重入锁的一个好处是可一定程度避免死锁。

public sychrnozied void test() {
    xxxxxx;
    test2();
}

public sychronized void test2() {
    yyyyy;
}

上面代码中，执行test()方法需要获得当前对象作为监视器的对象锁，但方法又调用test2的同步方法，获取的是同一个对象作为对象锁。

说明：

如果锁具有可重入性的话，那么该线程在调用test2时并不需要再次获得当前对象的锁，可以直接进入test2方法进行操作。
如果锁不具有可重入性的话，那么该线程在调用test2时会等待当前对象锁的释放，实际上该对象锁已经被当前线程锁持有，不可能再次获取，会产生死锁。

按照设计方案分类

自旋锁/自适应锁

如果物理机器有一个以上的处理器，能让两个或两个以上的线程同时并行执行，我们就可以让后面请求锁的那个线程“稍等一下”，但不放弃处理器的执行时间，看看持有锁的线程是否很快就会释放锁。为了让线程等待，我们只需让线程执行一个忙循环（自旋），这项技术就是所谓的自旋锁。
优点：自旋等待本身可以避免线程切换的开销（线程切换，cpu本来执行A线程，因为A线程本身阻塞导致cpu切换到B线程来执行）。
缺点：自旋等待不能代替阻塞，且先不说对处理器数量的要求，自旋等待本身虽然避免了线程切换的开销，但它也是要占用处理器时间的。

自适应意味着自旋的时间不再固定，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有这的状态来决定的。

如果在同一个锁对象上，自旋等待刚刚成功活动锁，并且持有锁的线程正在运行中，那么虚拟机就好认为这种自旋也很可能再次成功，进而它将允许自旋等待持续相对更长的时间，比如100个循环。
如果对于某个锁，自旋很少成功获得过，那在以后获取这个锁时将可能省略掉自旋过程，以避免浪费处理器资源。

偏向锁/轻量级锁/重量级锁

这三种锁时指锁的状态。并且是针对Synchronized。在Java5通过引入锁升级的机制来实现高效Synchronized。这三种锁的状态是通过对象监视器在对象头中的字段来表明的。
偏向锁是指一段同步代码一直被一个线程所访问，那么该线程会自动获取锁。降低获取锁的代价。
轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候，被另一线程所访问，偏向锁就好升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁，不会阻塞，提供性能。
重量级锁是指当锁为轻量级锁的时候，另一个线程虽然是自旋，但自旋不会一直持续下去，当自旋一定次数的时候，还没获取到锁，就好进入阻塞，该锁膨胀为重量级锁。重量级锁会让其他申请的线程进入阻塞，性能降低。

分段锁

分段锁其实是一种锁的设计，并不是具体的一种锁，对于ConcurrentHashMap而言，其并发的实现就是通过分段锁的形式来实现高效的并发操作。
我们以ConcurrentHashMap来说一下分段锁的含义以及设计思想，ConcurrentHashMap中的分段锁称为segment，它即类似于HashMap（JDK7与JDK8中HashMap的实现）的结构，即内部拥有一个Entry数组，数组中的每个元素又是一个链表；同时又是一个ReentrantLock（Segment继承了ReentrantLock）。
当需要put元素的时候，并不是对整个hashMap进行加锁，而是先通过hashcode来知道它要放在那个分段中，然后对这个分段进行加锁，所以当多个线程put的时候，只要不是放在一个分段中，就实现了真正的并行的插入。
但是，在统计size的时候，可就是获取hashMap全局信息的时候，就需要获取所有的分段锁才能统计。分段锁的设计目的是细化锁的粒度，当操作不需要更新整个数组的时候，就仅仅针对数组中的一项进行加锁操作。