Java中有多少种类型的锁？

在 Java 中，锁的类型可以从多个维度进行分类。

一、根据锁的性质划分

1. 内部锁（Intrinsic Lock）

Java 内置的锁机制，通常使用 synchronized 关键字实现。

每个对象都有一个内部锁，线程可以通过 synchronized 进入临界区。

特点：自动释放，不需要手动解锁。

2. 显示锁（Explicit Lock）

常用类有 ReentrantLock、ReadWriteLock 等。

特点：提供更灵活的锁机制，可以实现可重入锁、读写锁等，支持公平性控制。

3. 自旋锁（Spin Lock）

通过自旋等待（即不断循环尝试获取锁）而不是阻塞线程来实现的锁。

Java 本身没有直接的自旋锁类，但可以通过 Atomic 操作和 CAS 实现。

特点：适合短时间所持有的场景，减少线程上下文切换的开销。

4. 可重入锁（Reentrant Lock）

Java 提供的 ReentrantLock 类是典型的可重入锁。

特点：同一个线程可以多次获得同一把锁，避免死锁。

5. 读写锁（ReadWriteLock）

读写分离的锁，通过 ReadWriteLock 接口实现，主要实现类是 ReentrantReadWriteLock。

特点：允许多个线程同时读，但写操作需要独占锁，适用于读多写少的场景。

6. 公平锁和非公平锁（Fair and Unfair Lock）

ReentrantLock 可以配置为公平锁或非公平锁。

公平锁遵循先进先出原则，非公平锁则不保证顺序。

特点：公平锁减少了线程饥饿，但性能可能稍差；非公平锁可能提高性能，但有可能导致线程饥饿。

7. 偏向锁（Biased Locking）、轻量级锁（Lightweight Locking）和重量级锁（Heavyweight Locking）

这些是 JVM 优化 synchronized 锁的几种状态。

偏向锁：当只有一个线程访问同步块时，锁会偏向该线程，减少加锁开销。

轻量级锁：在没有竞争时，会使用 CAS 操作代替传统的阻塞操作。

重量级锁：当有多个线程竞争时，锁会膨胀为重量级锁，通过操作系统的线程调度来管理。

8. 条件锁（Condition）

与 ReentrantLock 配合使用的锁，提供类似 Object.wait() 和 notify() 的功能。

常用类为 Condition。

特点：允许更灵活的线程等待和唤醒机制，适合复杂的同步需求。

9. 悲观锁（Pessimistic Lock）和乐观锁（Optimistic Lock）

悲观锁：假设会发生并发冲突，直接加锁保护资源。

乐观锁：假设不会发生并发冲突，采用 CAS 等无锁机制，通常使用 Atomic 类实现。

特点：悲观锁适合高竞争环境，乐观锁适合低冲突场景。

10. 信号量（Semaphore）

特点：不像普通的锁只能限制一个线程，可以设定多个许可。

11. 栅栏（Barrier）

用于多个线程间的协调和同步，例如 CyclicBarrier、CountDownLatch。

特点：适合一组线程需要在特定点上同步执行的场景。

12. 乐观锁（Optimistic Lock）

不是基于锁实现的，而是通过无锁的机制来确保并发安全。

常用 Atomic 类（如 AtomicInteger、AtomicReference）和 CAS 操作。

13. StampedLock

JDK 8 引入的锁，用于替代传统的读写锁，支持三种锁模式：写锁、悲观读锁和乐观读锁。

特点：乐观读锁允许读操作在没有竞争的情况下尽可能高效。

Java 中的锁机制种类丰富，涵盖了各种并发场景的需求。具体使用哪种锁，需要根据程序的并发特性、性能需求、资源访问模式等来选择。

二、根据锁的机制划分

14. 线程局部锁（ThreadLocal）

通过 ThreadLocal 类实现，使每个线程都能拥有自己的独立副本，从而避免竞争。

特点：不是真正的“锁”，但可以在需要隔离共享数据的情况下，避免线程间的同步开销。

15. 无锁数据结构（Lock-Free Data Structures）

使用 CAS 和原子类实现的无锁数据结构，如 ConcurrentLinkedQueue、ConcurrentSkipListMap。

特点：在多线程环境下提供更好的性能，避免传统锁的开销。

16. 协作式锁（Cooperative Locking）

通过非阻塞操作和信号的协作来实现线程同步，例如在 I/O 操作时，线程在等待时不持有锁。

特点：可用于减少阻塞，提升系统的响应性，但通常更复杂。

17. 偏好锁（Preferential Locking）

适用于让某些线程优先获取锁，以保证重要线程的高优先级，通常通过调度器和锁机制的结合来实现。

特点：适用于对响应时间有严格要求的应用。

18. 分段锁（Striped Locking）

一种分段锁机制，通过将数据分段并为每段加独立锁，降低锁冲突。

常用于 ConcurrentHashMap，有效分散锁的竞争压力。

特点：适合大量数据并发访问场景，减少锁的竞争。

19. 信号与事件锁

特点：适合复杂的线程协作或阶段性执行场景。

这些额外的锁机制扩展了 Java 的并发模型，使其能够在多种应用场景下优化并发性能。选择合适的锁类型取决于应用需求、线程访问模式和性能要求。

三、其他锁概念

在 Java 中，除了前面提到的各种锁之外，还存在一些特殊或实验性的锁机制和概念，这些主要用于高级或特定的场景。以下是一些少见但可以在并发编程中使用到的锁：

20. Read Mostly Lock

是一种针对读操作优化的锁机制。一般在读操作远多于写操作的场景中，提供了比传统读写锁更高效的读性能。

特点：通常通过将读操作分散在多个锁上来实现，从而减少锁的竞争。

21. 双重检查锁（Double-Checked Locking）

在懒加载单例模式中常用，通过两次检查是否需要加锁来避免不必要的同步。

特点：减小锁的范围，提升性能。但要注意使用 volatile 修饰实例变量以确保线程安全。

22. 自适应锁（Adaptive Locking）

一种动态调整锁策略的锁机制，根据锁的竞争程度调整为自旋锁或阻塞锁。

特点：适用于线程竞争程度不稳定的场景，可以在 JVM 内部优化锁的使用。

23. 手动锁膨胀和收缩（Manual Lock Inflation/Deflation）

在 Java 虚拟机中，锁在有竞争时会自动膨胀为重量级锁，但可以手动控制锁的膨胀和收缩以优化性能。

特点：多用于性能调优，适合非常高并发和高性能要求的场景。

24. 虚拟线程锁（Virtual Thread Locking）

Java 19 引入了虚拟线程（Project Loom），使得每个虚拟线程有自己的栈空间。虚拟线程的锁机制不同于普通线程，适用于高并发非阻塞场景。

特点：适合使用虚拟线程的高并发 I/O 操作，不会像传统线程一样受到阻塞的影响。

25. 基于硬件的锁（Hardware Lock Elision, HLE）

在一些高性能服务器或处理器上支持的锁机制，通过硬件级别实现锁省略（Elision）。

特点：非常高效，但依赖硬件支持，通常在 JVM 内部实现。

26. 轻量级并行锁（Lightweight Parallel Locks）

一种通过拆分资源来减少锁竞争的方法，使多个线程可以并行地访问不同的资源部分。

特点：适合资源可以分割的场景，如数据分块处理。

Java 的锁机制在不断进化，JVM 和并发包的更新也在尝试加入更多的并发控制方案。这些特殊的锁机制较为少见，通常在高性能、高并发或特定硬件环境中使用。对于一般应用场景，通常不需要使用到这些锁，但在性能调优或特殊需求时，可以考虑这些高级锁机制。