面试专题：头条Java一面 参考答案（02）

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乐观锁VS悲观锁

乐观锁与悲观锁是一种广义上的概念，体现了看待线程同步的不同角度，在Java

和数据库中都有此概念对应的实际应用。

1.乐观锁

顾名思义，就是很乐观，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上

锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使

用版本号等机制。

乐观锁适用于多读的应用类型，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。

CAS全称Compare And Swap(比较与交换)，是一种无锁算法。在不使用锁（没

有线程被阻塞)的情况下实现多线程之间的变量同步。java.utiI.concurrent

包中的原子类就是通过CAS来实现了乐观锁。

简单来说，CAS算法有3个三个操作数：

需要读写的内存值V。

进行比较的值A。

要写入的新值B。

当且仅当预期值A和内存值V相同时，将内存值V修改为B,否则返回V。这是

一种乐观锁的思路，它相信在它修改之前，没有其它线程去修改它；而Synchronized是一种悲观锁，它认为在它修改之前，一定会有其它线程去修改它，悲观锁效率很低。

2.悲观锁

总是假设最坏的情况，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数

据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会阻塞直到它拿到锁。

传统的MySQL关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制，比如行锁，表锁等，

读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁。

再比如上面提到的 Java 的同步 synchronized 关键字的实现就是典型的悲观锁。

3.总之：

• 悲观锁适合写操作多的场景，先加锁可以保证写操作时数据正确。
• 乐观锁适合读操作多的场景，不加锁的特点能够使其读操作的性能大幅提升。

公平锁VS非公平锁

1.公平锁

就是很公平，在并发环境中，每个线程在获取锁时会先查看此锁维护的等待队列，

如果为空，或者当前线程是等待队列的第一个，就占有锁，否则就会加入到等待

队列中，以后会按照FF0的规则从队列中取到自己。

公平锁的优点是等待锁的线程不会饿死。缺点是整体吞吐效率相对非公平锁要

低，等待队列中除第一个线程以外的所有线程都会阻塞，CU唤醒阻塞线程的开

销比非公平锁大。

2.非公平锁

上来就直接尝试占有锁，如果尝试失败，就再采用类似公平锁那种方式。

非公平锁的优点是可以减少唤起线程的开销，整体的吞吐效率高，因为线程有几

率不阻塞直接获得锁，CPU不必唤醒所有线程。缺点是处于等待队列中的线程可

能会饿死，或者等很久才会获得锁。

3.典型应用：

java jdk并发包中的ReentrantLock可以指定构造函数的boolean类型来创建

公平锁和非公平锁（默认），比如：公平锁可以使用new ReentrantLock(true)

实现。

独享锁VS共享锁

1.独享锁

是指该锁一次只能被一个线程所持有。

2.共享锁

是指该锁可被多个线程所持有。

3.比较

对于Java ReentrantLock而言，其是独享锁。但是对于Lock的另一个实现类

ReadWr iteLock,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 ，写写的过程是互斥的。

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，来实现独享或者 共享。

4.AQS

抽象队列同步器(AbstractQueuedSynchronizer,简称AQS)是用来构建锁或者

其他同步组件的基础框架，它使用一个整型的volatile变量（命名为state.)

来维护同步状态，通过内置的FIF0队列来完成资源获取线程的排队工作。

concur rent包的实现结构如上图所示，AQS、非阻塞数据结构和原子变量类等基

础类都是基于volati le变量的读/写和CS实现，而像Lock、同步器、阻塞队

列、Executor和并发容器等高层类又是基于基础类实现。

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Concur rentHashMap

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Concur rentHashMap来说一下分段锁的含义以及设计思想，Concur rentHashMap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来知道他放在那一个分段中，然后对这个分段进行加锁，所以当多线程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。