面试中的“锁”
总结面试中常问的“锁”。
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总结面试中常问的“锁”。
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锁，顾名思义就是锁住一些资源，只有我们拿到钥匙的时候，才能操作锁住的资源，在多线程的情况下，保证操作数据的正确性与一致性。
“锁”的使用场景很多，这里的资源也是一种广泛的概念，比如CPU多核共享主存，多进程或多线程共享的硬件资源和数据，数据库中的数据，分布式环境下共享的资源，等等。
由此可见，在硬件和软件层面都会实现各种“锁”机制。在硬件层面，CPU提供了原子操作、关中断、锁内存总线的机制；OS基于这几个CPU硬件机制，就能够实现锁；再基于锁，就能够实现各种各样的同步机制（信号量、消息、Barrier等等）。同时在编程语言级别，也要提供“锁”的机制来支持并发编程和实现多线程应用程序。
在并发的场景中，逻辑上来说，常见的锁有：悲观锁、乐观锁、独占锁、共享锁、公平锁、非公平锁、分布式锁、自旋锁……需要说明的是，数据库本质上是一种多线程的应用程序，因此数据库中的“锁”是指具体的实现。
面试中问“锁”的几个切入点：
操作系统中的“锁”
多线程编程中，各种“锁”的特点和区别
特定编程语言中提供的“锁”机制
具体的数据库中实现的“锁”
分布式场景下的“锁”
公平锁：指线程在等待获取同一个锁的时候，是严格按照申请锁的时间顺序来进行的，这就意味着在程序正常运作的时候，不会有线程执行不到，而被“饿死”，但是也需要额外的机制来维护这种顺序，所以效率相对于非公平锁会差点。
非公平锁：概念跟“公平锁”恰恰相反，随机线程获取锁，效率相对高。
对于公平锁，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FIFO的规则从队列中取到自己。对于非公平锁， 一上来就直接尝试占有锁，如果尝试失败，才会加入到等待队列。只要线程进入了等待队列，队列里面依然是FIFO的原则，跟公平锁的顺序是一样的。
重入/递归，不可重入/自旋，虽然名字不同，但是确实是同一种锁，只是从锁的表现跟实现方式的角度来命名而已。
重入锁：指的是同一线程外层函数获得所之后，内层递归函数任然能获取该锁的代码，在同一个线程外层方法获取的时候，在进入内层方法会自动获取锁。也就是说线程可以进入任何一个它已经拥有的锁所同步着的代码块。ReentrantLock 和 Synchronize 就是一个典型的非公平重入锁。
不可重入锁： 是指尝试获取锁的线程不会立即阻塞，而是采用循环的方式去尝试获取锁，这样的好处是减少线程上下文切换的消耗，缺点是循环会消耗 CPU。
悲观锁：正如其名，具有强烈的独占和排他特性。它指的是对数据被外界（包括本系统当前的其他事务，以及来自外部系统的事务处理）修改持保守态度。因此，在整个数据处理过程中，将数据处于锁定状态。悲观锁的实现，往往依靠数据库提供的锁机制（也只有数据库层提供的锁机制才能真正保证数据访问的排他性，否则，即使在本系统中实现了加锁机制，也无法保证外部系统不会修改数据）。
乐观锁：乐观锁假设数据一般情况下不会造成冲突，所以在数据进行提交更新的时候，才会正式对数据的冲突与否进行检测，如果发现冲突了，则返回给用户错误的信息，让用户决定如何去做。乐观锁是为了避免数据库幻读、业务处理时间过长等原因引起数据处理错误的一种机制，但乐观锁不会刻意使用数据库本身的锁机制，而是依据数据本身来保证数据的正确性。
在数据库中，悲观锁的流程如下：
在对记录进行修改前，先尝试为该记录加上排他锁（exclusive locking）。
如果加锁失败，说明该记录正在被修改，那么当前查询可能要等待或者抛出异常。具体响应方式由开发者根据实际需要决定。
如果成功加锁，那么就可以对记录做修改，事务完成后就会解锁了。
期间如果有其他对该记录做修改或加排他锁的操作，都会等待解锁或直接抛出异常。
数据库中的行锁，表锁，读锁，写锁，以及syncronized实现的锁均为悲观锁。
乐观锁不需要借助数据库的锁机制，乐观锁的实现包括两个步骤：冲突检测和数据更新。其实现方式有一种比较典型的就是CAS(Compare and Swap)，当多个线程尝试使用CAS同时更新同一个变量时，只有其中一个线程能更新变量的值，而其它线程都失败，失败的线程并不会被挂起，而是被告知这次竞争中失败，并可以再次尝试。
悲观锁主要分为共享锁或排他锁
共享锁【Shared lock】：又称为读锁，简称S锁。顾名思义，共享锁就是多个事务对于同一数据可以共享一把锁，都能访问到数据，但是只能读不能修改。
排他锁【Exclusive lock】：又称为写锁，简称X锁。顾名思义，排他锁就是不能与其他锁并存，如果一个事务获取了一个数据行的排他锁，其他事务就不能再获取该行的其他锁，包括共享锁和排他锁，但是获取排他锁的事务是可以对数据行读取和修改。
互斥锁：多任务操作中，同时运行的多个任务可能需要访问同一个资源，那么线程中就有这么一把锁，限制对共享资源的访问。互斥锁只有两种状态，上锁和不上锁。强调原子性和唯一性。
条件锁：条件锁强调的是条件等待而不是互斥，条件锁会阻塞当前线程，直到某个条件成立才会继续向下执行。NSCondition和信号量都可以实现条件锁。
基于数据库实现分布式锁；
基于缓存（Redis等）实现分布式锁；
基于Zookeeper实现分布式锁；