一文带你全面理解各种锁机制

并发访问共享资源，如果不加锁，可能会导致数据不一致问题，通常为了解决并发访问问题，我们都会在访问共享资源之前加锁，保证同一时刻只有一个线程访问。下面我们用问答的方式说明下各种并发锁的概念、优缺点及其应用场景。
1、什么是互斥锁和自旋锁，各有什么优缺点？
互斥锁和自旋锁是最底层的两种锁，其他的很多锁都是基于他们的实现。当线程A获取到锁后，线程B再去获取锁，有两种处理方式，第一种是线程B循环的去尝试获取锁，直到获取成功为止即自旋锁，另一种是线程B放弃获取锁，在锁空闲时，等待被唤醒，即互斥锁。互斥锁会释放当前线程的cpu，导致加锁的代码阻塞，直到线程再次被唤醒。互斥锁加锁失败时，会从用户态陷入到内核态，让内核帮我们切换线程，存在一定的性能开销。
    (1)当线程加锁失败，内核会把线程的状态由“运行”设置为“睡眠”，让出cpu
    (2)当锁空闲时，内核唤醒线程，状态设置为“就绪”，获取cpu执行
而自旋锁会自用户态由应用程序完成，不涉及用户态到内核态的转化，没有线程上下文切换，性能相对较好。自旋锁加锁过程：
    (1)查看锁的状态
    (2)锁空闲，获取锁，否则执行(1)
自旋锁会利用cpu一直工作直到获取到锁，中间不会释放cpu，但如果被锁住的代码执行时间较长，导致cpu空转，浪费资源。
2、什么是读写锁？
读写锁由读锁和写锁组成。读锁又称为共享锁，S锁，写锁又称为排它锁、X锁，在mysql的事务中大量使用。写锁是独占锁，一旦线程获取写锁，其他线程不能获取写锁和读锁。读锁是共享锁，当线程获取读锁，其他线程可以获取读锁不能获取写锁。因为并发数据读取并不会改变共享数据导致数据不一致。读写锁把对共享资源的读操作和写操作分别加锁控制，能够提高读线程的并发性，适用于读多写少的场景。
3、什么是读优先锁、写优先锁、公平读写锁？
读优先锁希望的是读锁能够被更多的线程获取，可以提高读线程的并发性。线程A获取了读锁，线程B想获取写锁，此时会被阻塞，线程c可以继续获取读锁，直到A和c释放锁，线程B才可以获取写锁。如果有很多线程获取读锁，且加锁的代码执行时间很长，就到导致线程B永远获取不到写锁。
写优先锁希望的是写锁能够被优先获取。线程A获取了读锁，线程B想获取写锁，此时会被阻塞，后面获取读锁都会失败，线程A释放锁，线程B可以获取写锁，其他获取读锁的线程阻塞。如果有很多写线程获取写锁，且加锁的代码执行时间很长，就到导致读线程永远获取不到读锁。
上面两种锁都会造成【饥饿】现象，为解决这种问题，可以增加一个队列，把获取锁的线程（不管是写线程还是读线程）按照先进先出的方式排队，每次从队列中取出一个线程获取锁，这种获取锁的方式是公平的。
4、什么是乐观锁和悲观锁？
乐观锁是先修改共享资源，再用历史数据和当前数据比对验证这段时间共享数据有没有被修改，如果没有被修改，那么更新数据，如果有其他线程更新了共享资源，需要重新获取数据，再更新，验证，循环往复的重试，直到更新成功。所以当数据更新操作比较频繁，数据冲突的概率就会比较大，重试的次数就会多，浪费CPU资源。乐观锁其实全程没有加锁，也叫无锁编程，所以针对读多写少的场景，并发性能较高，典型的实现MVCC，mysql中会使用MVCC构建一致性读来保证可重复读。悲观锁是在访问共享资源之前统统加锁。当并发冲突概率较高时，乐观锁不在适用，悲观锁就排上用场。互斥锁、自旋锁都是悲观锁的实现。