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简介
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java 5.0 之前，协调对共享对象的访问时可以使用的机制只有 synchronized 和 volatile。java 5.0 新增了 Lock 接口，与内置加锁机制不同的是，Lock 提供了一种无条件的、可轮询的、定时的以及可中断的锁获取操作，所有加锁和解锁的方法都是显式的。
java 中往往是按照是否含有某一特性来定义锁，通过特性将锁进行分组归类。
- 公平锁 / 非公平锁（多线程竞争资源是否排队？）
- 乐观锁 / 悲观锁（线程是否锁同步资源？）
- 可重入锁 / 非可重入锁（一个线程中多个流程是否可以获取同一把锁？）
- 独享锁 / 共享锁（多线程是否可以共享一把锁？）
- 互斥锁 / 读写锁
- 偏向锁 / 轻量级锁 / 重量级锁
- 自旋锁 / 自适应自旋锁（同步资源被锁住，线程是否阻塞？）
- 分段锁
相关接口：
- Lock
- ReadWriteLock
相关类：
- ReentrantLock
- ReentrantReadWriteLock
- AbstractQueuedSynchronizer
公平锁 / 非公平锁
公平锁是指多个线程按照申请锁的顺序来获取锁，线程直接进入队列中排队，队列中的第一个线程才能获得锁。优点是等待锁的线程不会饿死。缺点是整体吞吐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，CPU 唤醒阻塞线程的开销比非公平锁大。
非公平锁是多个线程加锁时直接尝试获取锁，获取不到才会到等待队列的队尾等待。非公平锁有可能出现后申请锁的线程先获取锁的场景。优点是可以减少唤起线程的开销，整体的吞吐率高。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。
java 中 ReentrantLock 默认使用非公平锁，也可以通过构造器来显示的指定使用公平锁。
总结：
公平锁通过同步队列来实现多个线程按照申请锁的顺序来获取锁，从而实现公平的特性。
乐观锁 / 悲观锁
乐观锁认为一个线程使用数据时不会有别的线程修改数据，所以不会加锁。但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。没有被更新，成功写入；被更新，则根据不同的实现方式执行不同的操作（如报错或自动重试）。
乐观锁在 java 中的使用，是无锁编程，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。
悲观锁认为一个线程在使用数据时一定会有别的线程来修改数据，所以获取数据时先上锁。java中，synchronized 关键字和 Lock 的实现类都是悲观锁。
CAS（Compare And Swap 比较与交换），是一种无锁算法。不使用锁的情况下实现多线程之间的变量同步。java.util.concurrent.atomic 包中的原子类就是通过 CAS 来实现了乐观锁。
CAS 算法涉及到三个操作数：
- 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 V 的值等于 A 时，CAS 通过原子方式用新值 B 来更新 V 的值，否则不会执行任何操作。
CAS 问题：
- ABA 问题。CAS 需要在操作值的时候检查内存值是否发生变化，没有发生变化才会更新内存值。ABA 问题的解决思路就是在变量前面添加版本号，每次变量更新的时候都把版本号加一，A-B-A变成了1A-2B-3A。JDK 1.5 提供了 AtomicStampedReference 类来解决ABA问题，具体操作封装在 compareAndSet()。
- 循环时间长开销大。
- 只能保证一个共享变量的原子操作。JDK 1.5 提供了 AtomicReference 类来保证引用对象之间的原子性，可以把多个变量放在一个对象里来进行 CAS 操作。
总结：
- 乐观锁适合读操作多的场景，可以提高吞吐量。
- 悲观锁适合写操作多的场景，加锁可以保证写操作时数据正确。
可重入锁
可重入锁又名递归锁，是指在同一个线程在外层方法获取锁的时候，在进入该线程的内层方法会自动获取锁。不会因为之前已经获取过还没释放而阻塞。
java 中 ReentrantLock 和 synchronized 都是可重入锁，优点是可一定程度避免死锁。
独享锁 / 共享锁
独享锁也叫排它锁，是指该锁一次只能被一个线程所持有。
共享锁是指该锁可被多个线程所持有。获得共享锁的线程只能读数据，不能修改数据。
对于 ReentrantLock 而言，其是独享锁。但是 ReentrantReadWriteLock，其读锁（ReadLock）是共享锁，其写锁（WriteLock）是独享锁。
读锁的共享锁可保证并发读非常高效，而读写、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，来实现独享或共享。
互斥锁 / 读写锁
上面讲的独享锁/共享锁就是一种广义的说法，互斥锁/读写锁就是具体的实现。
- 互斥锁在 java 中的具体实现就是 ReentrantLock。
- 读写锁在 java 中的具体实现就是 ReentrantReadWriteLock
偏向锁 / 轻量级锁 / 重量级锁
这三种锁是指锁的状态，专门针对 synchronized。在 java 5 通过引入锁升级的机制来实现高效synchronized。这三种锁的状态是通过对象监视器在对象头中的字段来表明的。
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。
轻量级锁是指当锁是偏向锁的时候，被另一个线程所访问，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，提高性能。
重量级锁是指当锁为轻量级锁的时候，另一个线程虽然是自旋，但自旋不会一直持续下去，当自旋一定次数的时候，还没有获取到锁，就会进入阻塞，该锁膨胀为重量级锁。
自旋锁 / 自适应自旋锁
自旋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。优点是减少线程上下文切换的消耗，缺点是循环会消耗CPU。所以，自旋锁等待的时间必须要有一定的限度，如果自旋超过了限定次数（默认10次）没有成功获得锁，就应当挂起线程。
自适应意味着自旋的次数不再固定，而是由前一次在同一个锁上的自旋时间及锁的拥有者的状态来决定。
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 ConcurrentHashMap 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。
ConcurrentHashMap 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 来知道他要放在那一个分段中，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。
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。
AQS
AbstractQueuedSynchronized 抽象队列式的同步器，AQS 定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架，许多同步类实现都依赖于它。
AQS 维护了一个 volatile int state（代表共享资源）和一个线程等待队列。
AQS 定义两种资源共享方式：EXCLUSIVE（独占） 和 SHARED（共享）。
synchronized
ReentrantLock
ReentrantReadWriteLock
参考
- Java 8 源码