1.1乐观锁 VS 悲观锁

乐观锁与悲观锁是一种广义上的概念，主要区别在对于同步资源的处理方式的不同。在Java和数据库中都有此概念对应的实际应用。

• 对于乐观锁而言：
  认为自己在使用数据时不会有别的线程修改数据，所以不会添加锁，只是在更新数据的时候去判断之前有没有别的线程更新了这个数据。如果这个数据没有被更新，当前线程将自己修改的数据成功写入。如果数据已经被其他线程更新，则根据不同的实现方式执行不同的操作（例如报错或者自动重试）。
  乐观锁在Java中是通过使用无锁编程来实现，最常采用的是CAS算法，Java原子类中的递增操作就通过CAS自旋实现的。
• 对于悲观锁而言：
  认为自己在使用数据的时候一定有别的线程来修改数据，因此在获取数据的时候会先加锁，确保数据不会被别的线程修改。
  Java中，synchronized关键字和Lock的实现类都是悲观锁。

1.2 自旋锁 VS 适应性自旋锁

其实就是为了避免频繁切换线程引入的锁。也属于中的广义的锁概念。我们都知道锁的实现机制，如果当前线程未持有锁，就需要等待其他线程执行完成释放锁后获得锁，然后执行。 这个时候就需要将该线程挂起和唤醒，如果本来同步代码块的代码就很简单，状态转换消耗的时间有可能比用户代码执行的时间还要长。那么我们就需要重新考虑是否有比较让线程"等一会儿"。所以就产生了自旋锁。当然也不可能无限制的等下去。毕竟线程在这里等也需要占用处理器时间。所以就需要设置等待时间(次数)。一般的自旋锁是设定成恒定值，但是这样也不够"智能"。由此产生了适应性自旋锁。让锁自己判断等待多久。

1.3 无锁 VS 偏向锁 VS 轻量级锁 VS 重量级锁

这个应该属于java中最重要的锁概念了。而且这四种锁主要是针对synchronized的。
首先我们需要了解对象的结构：

其中对象头主要包括两部分数据：Mark Word（标记字段）、Klass Pointer（类型指针）。

1. Mark Word：默认存储对象的HashCode，分代年龄和锁标志位信息。这些信息都是与对象自身定义无关的数据，所以Mark Word被设计成一个非固定的数据结构以便在极小的空间内存存储尽量多的数据。它会根据对象的状态复用自己的存储空间，也就是说在运行期间Mark Word里存储的数据会随着锁标志位的变化而变化。
   
2. Klass Point：对象指向它的类元数据的指针，虚拟机通过这个指针来确定这个对象是哪个类的实例。
   然后还需要了解Monitor：
   Monitor可以理解为一个同步工具或一种同步机制，通常被描述为一个对象。每一个Java对象就有一把看不见的锁，称为内部锁或者Monitor锁。
   Monitor是线程私有的数据结构，每一个线程都有一个可用monitor record列表，同时还有一个全局的可用列表。每一个被锁住的对象都会和一个monitor关联，同时monitor中有一个Owner字段存放拥有该锁的线程的唯一标识，表示该锁被这个线程占用。现在话题回到synchronized，synchronized通过Monitor来实现线程同步，Monitor是依赖于底层的操作系统的Mutex Lock（互斥锁）来实现的线程同步。

1.6以前的synchronized只有无锁和有锁两种状态，在1.6之后对synchronized进行了优化，引入了偏向锁、轻量级锁

• 无锁：
  无锁没有对资源进行锁定，所有的线程都能访问并修改同一个资源，但同时只有一个线程能修改成功。无锁的特点就是修改操作在循环内进行，线程会不断的尝试修改共享资源。如果没有冲突就修改成功并退出，否则就会继续循环尝试。如果有多个线程修改同一个值，必定会有一个线程能修改成功，而其他修改失败的线程会不断重试直到修改成功。上面我们介绍的CAS原理及应用即是无锁的实现。

• 偏向锁：
  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。在大多数情况下，锁总是由同一线程多次获得，不存在多线程竞争，所以出现了偏向锁。其目标就是在只有一个线程执行同步代码块时能够提高性能。当一个线程访问同步代码块并获取锁时，会在Mark Word里存储锁偏向的线程ID。在线程进入和退出同步块时不再通过CAS操作来加锁和解锁，而是检测Mark Word里是否存储着指向当前线程的偏向锁。偏向锁只有遇到其他线程尝试竞争偏向锁时，持有偏向锁的线程才会释放锁，线程不会主动释放偏向锁。偏向锁的撤销，需要等待全局安全点（在这个时间点上没有字节码正在执行），它会首先暂停拥有偏向锁的线程，判断锁对象是否处于被锁定状态。撤销偏向锁后恢复到无锁（标志位为“01”）或轻量级锁（标志位为“00”）的状态。

• 轻量级锁：
  是指当锁是偏向锁的时候，被另外的线程所访问，偏向锁就会升级为轻量级锁，其他线程会通过自旋的形式尝试获取锁，不会阻塞，从而提高性能。
  在代码进入同步块的时候，如果同步对象锁状态为无锁状态，虚拟机首先将在当前线程的栈帧中建立一个名为锁记录（Lock Record）的空间，用于存储锁对象目前的Mark Word的拷贝，然后拷贝对象头中的Mark Word复制到锁记录中。拷贝成功后，虚拟机将使用CAS操作尝试将对象的Mark Word更新为指向Lock Record的指针，并将Lock Record里的owner指针指向对象的Mark Word。如果这个更新动作成功了，那么这个线程就拥有了该对象的锁，并且对象Mark Word的锁标志位设置为“00”，表示此对象处于轻量级锁定状态。如果轻量级锁的更新操作失败了，虚拟机首先会检查对象的Mark Word是否指向当前线程的栈帧，如果是就说明当前线程已经拥有了这个对象的锁，那就可以直接进入同步块继续执行，否则说明多个线程竞争锁。若当前只有一个等待线程，则该线程通过自旋进行等待。但是当自旋超过一定的次数，或者一个线程在持有锁，一个在自旋，又有第三个来访时，轻量级锁升级为重量级锁

• 重量级锁：
  升级为重量级锁时，锁标志的状态值变为“10”，此时Mark Word中存储的是指向重量级锁的指针，此时等待锁的线程都会进入阻塞状态。

1.4 公平锁 VS 非公平锁

原文：https://www.cnblogs.com/jiezao/p/13680438.html