偏向锁 / 轻量级 / 重量级、AQS、ReentrantLock、读写锁

一、Synchronized 四种锁状态（无锁→偏向→轻量→重量）

1. 偏向锁

核心：偏向第一个拿到锁的线程，无竞争直接拿锁

• 触发：单线程无竞争场景
• 原理：MarkWord 记录线程 ID，下次直接进入，无 CAS 开销
• 撤销：出现第二个线程竞争，升级为轻量级锁
• 开启：JDK1.6 默认开启，JDK15 后默认关闭

2. 轻量级锁

核心：多线程交替执行，不存在同时竞争

• 原理：自旋 CAS 抢锁，不阻塞
• 优点：用户态执行，不进入内核，速度快
• 缺点：自旋消耗 CPU
• 升级：自旋失败→升级重量级锁

3. 重量级锁

核心：多线程激烈竞争

• 原理：向操作系统申请内核态互斥锁
• 未抢到锁线程阻塞休眠，让出 CPU
• 开销最大，性能最低，并发量大必走它

状态升级顺序

无锁 → 偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁只能升级，不能降级

三者核心区别

1. 偏向锁：单线程独享，零 CAS
2. 轻量级锁：交替执行，自旋 CAS
3. 重量级锁：并发争抢，内核阻塞

二、AQS 抽象队列同步器（锁底层核心）

1. 作用

Java 所有 JUC 锁的底层基石ReentrantLock、读写锁、CountDownLatch、Semaphore 全靠 AQS 实现

2. 核心结构

1. state 同步状态变量（int）
   • 0：无锁

   • 0：已加锁（可重入次数）

2. CLH 双向阻塞队列抢锁失败线程入队排队，等待唤醒
3. 两大核心模式
   • 独占锁：同一时间只能一个线程拿锁（ReentrantLock）
   • 共享锁：多线程同时拿锁（读写锁、CountDownLatch）

3. 核心方法

• tryAcquire ()：尝试获取独占锁
• tryRelease ()：释放独占锁
• tryAcquireShared ()：获取共享锁
• tryReleaseShared ()：释放共享锁

三、ReentrantLock 可重入独占锁

1. 对比 synchronized

• 相同：可重入
• 不同：
  1. 手动加锁解锁：lock() / unlock()
  2. 支持公平锁 / 非公平锁
  3. 可中断等待、超时抢锁
  4. 底层基于AQS

2. 两种模式

java

运行

// 非公平锁（默认）：插队抢锁，吞吐量高 new ReentrantLock() // 公平锁：严格排队，先来先得 new ReentrantLock(true)

3. 可重入原理

state 记录重入次数，加锁 + 1，解锁 - 1，归 0 才算真正释放锁。

4. 标准写法

java

运行

lock.lock(); try { // 业务代码 } finally { lock.unlock(); // 必须finally释放 }

四、读写锁 ReentrantReadWriteLock

1. 设计思想

读多写少场景专用

• 读锁（共享锁）：多个线程同时读，并发高
• 写锁（独占锁）：写时独占，禁止读写

2. 四大互斥规则

1. 读与读：共存
2. 读与写：互斥
3. 写与读：互斥
4. 写与写：互斥

3. 适用场景

缓存、配置文件、商品库存、查询远大于修改

4. 缺点

容易出现写饥饿：大量读线程一直占锁，写线程一直等待

5. 升级版

StampedLock：乐观读锁，解决写饥饿，性能更强

面试极简背诵版

1. Synchronized 锁膨胀：偏向→轻量→重量，单向升级不可降级
2. 偏向锁：单线程优化；轻量级：自旋无阻塞；重量级：内核阻塞
3. AQS：JUC 锁底层，靠 state+CLH 队列实现排队抢锁
4. ReentrantLock：AQS 实现，可重入、公平非公平、手动锁