1.独占锁，共享锁，
2.可重入锁，
3.公平锁，非公平锁，
4.乐观锁，悲观锁
5.互斥锁/读写锁，
6.分段锁
7.偏向锁/轻量级锁/重量级锁，
8.自旋锁
锁升级，锁降级
synchronized 中有偏向锁，轻量级锁，重量级锁，独占锁，可重入锁，乐观锁，悲观锁，互斥锁，自旋锁
synchronized的偏向锁、轻量级锁以及重量级锁是通过Java对象头实现的。
独占锁，可重入锁，乐观锁，悲观锁，互斥锁，自旋锁 解释
可重入就是说某个线程已经获得某个锁，可以再次获取锁而不会出现死锁
乐观锁在Java中的使用，是无锁编程，常常采用的是CAS算法，典型的例子就是原子类，通过CAS自旋实现原子操作的更新。
public class SynchronizedTest {
private static Object lock = new Object();
public static void main(String[] args) {
method1();
method2();
}
synchronized static void method1() {}
synchronized static void method2() {}
}
当线程访问同步方法method1时，会在对象头（SynchronizedTest.class对象的对象头）和栈帧的锁记录中存储锁偏向的线程ID，下次该线程在进入method2，只需要判断对象头存储的线程ID是否为当前线程，而不需要进行CAS操作进行加锁和解锁（
偏向锁升级轻量级锁
当线程1访问代码块并获取锁对象时，会在java对象头和栈帧中记录偏向的锁的threadID，因为偏向锁不会主动释放锁，因此以后线程1再次获取锁的时候，需要比较当前线程的threadID和Java对象头中的threadID是否一致，如果一致（还是线程1获取锁对象），则无需使用CAS来加锁、解锁；如果不一致（其他线程，如线程2要竞争锁对象，而偏向锁不会主动释放因此还是存储的线程1的threadID），那么需要查看Java对象头中记录的线程1是否存活，如果没有存活，那么锁对象被重置为无锁状态，其它线程（线程2）可以竞争将其设置为偏向锁；如果存活，那么立刻查找该线程（线程1）的栈帧信息，如果还是需要继续持有这个锁对象，那么暂停当前线程1，撤销偏向锁，升级为轻量级锁，如果线程1 不再使用该锁对象，那么将锁对象状态设为无锁状态，重新偏向新的线程。
轻量级锁升级为重量级锁
线程1获取轻量级锁时会先把锁对象的对象头MarkWord复制一份到线程1的栈帧中创建的用于存储锁记录的空间（称为DisplacedMarkWord），然后使用CAS把对象头中的内容替换为线程1存储的锁记录（DisplacedMarkWord）的地址；
如果在线程1复制对象头的同时（在线程1CAS之前），线程2也准备获取锁，复制了对象头到线程2的锁记录空间中，但是在线程2CAS的时候，发现线程1已经把对象头换了，线程2的CAS失败，那么线程2就尝试使用自旋锁来等待线程1释放锁。
但是如果自旋的时间太长也不行，因为自旋是要消耗CPU的，因此自旋的次数是有限制的，比如10次或者100次，如果自旋次数到了线程1还没有释放锁，或者线程1还在执行，线程2还在自旋等待，这时又有一个线程3过来竞争这个锁对象，那么这个时候轻量级锁就会膨胀为重量级锁。重量级锁把除了拥有锁的线程都阻塞，防止CPU空转。
锁粗化
public void lockCoarseningMethod() {
synchronized (Test.class) {
sb.append("1");
}
synchronized (Test.class) {
sb.append("2");
}
synchronized (Test.class) {
sb.append("3");
}
synchronized (Test.class) {
sb.append("4");
}
}
public void lockCoarseningMethod(){
synchronized (Test.class){
sb.append("1");
sb.append("2");
sb.append("3");
sb.append("4");
}
锁消除
public String cancatString(String s1, String s2, String s3){
StringBuffer sb = new StringBuffer();
sb.append(s1);
sb.append(s2);
sb.append(s3);
return sb.toString();
}
源码：
public synchronized StringBuffer append(String str) {
toStringCache = null;
super.append(str);
return this;
}
reentrantlock 源码分析
AQS中同步等待队列的实现是一个带头尾指针(这里用指针表示引用是为了后面讲解源码时可以更直观形象,况且引用本身是一种受限的指针)且不带哨兵结点(后文中的头结点表示队列首元素结点,不是指哨兵结点)的双向链表。
/**
* Head of the wait queue, lazily initialized. Except for
* initialization, it is modified only via method setHead. Note:
* If head exists, its waitStatus is guaranteed not to be
* CANCELLED.
*/
private transient volatile Node head;//指向队列首元素的头指针
/**
* Tail of the wait queue, lazily initialized. Modified only via
* method enq to add new wait node.
*/
private transient volatile Node tail;//指向队列尾元素的尾指针
head是头指针,指向队列的首元素;tail是尾指针,指向队列的尾元素。而队列的元素结点Node定义在AQS内部,主要有如下几个成员变量
volatile Node prev; //指向前一个结点的指针
volatile Node next; //指向后一个结点的指针
volatile Thread thread; //当前结点代表的线程
volatile int waitStatus; //等待状态
prev:指向前一个结点的指针
next:指向后一个结点的指针
thread:当前结点表示的线程,因为同步队列中的结点内部封装了之前竞争锁失败的线程,故而结点内部必然有一个对应线程实例的引用
waitStatus:对于重入锁而言,主要有3个值。0:初始化状态；-1(SIGNAL):当前结点表示的线程在释放锁后需要唤醒后续节点的线程;1(CANCELLED):在同步队列中等待的线程等待超时或者被中断,取消继续等待。
public ReentrantLock() {
sync = new NonfairSync();
}
/**
* Creates an instance of {@code ReentrantLock} with the
* given fairness policy.
*
* @param fair {@code true} if this lock should use a fair ordering policy
*/
public ReentrantLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
}
static final class NonfairSync extends Sync {
private static final long serialVersionUID = 7316153563782823691L;
/**
* Performs lock. Try immediate barge, backing up to normal
* acquire on failure.
*/
final void lock() {
if (compareAndSetState(0, 1))
setExclusiveOwnerThread(Thread.currentThread());
else
acquire(1);
}
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
return nonfairTryAcquire(acquires);
}
}
final boolean nonfairTryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();//获取当前线程实例
int c = getState();//获取state变量的值,即当前锁被重入的次数
if (c == 0) { //state为0,说明当前锁未被任何线程持有
if (compareAndSetState(0, acquires)) { //以cas方式获取锁
setExclusiveOwnerThread(current); //将当前线程标记为持有锁的线程
return true;//获取锁成功,非重入
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) { //当前线程就是持有锁的线程,说明该锁被重入了
int nextc = c + acquires;//计算state变量要更新的值
if (nextc < 0) // overflow
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);//非同步方式更新state值
return true; //获取锁成功,重入
}
return false; //走到这里说明尝试获取锁失败
}
static final class FairSync extends Sync {
private static final long serialVersionUID = -3000897897090466540L;
final void lock() {
acquire(1);
}
/**
* Fair version of tryAcquire. Don't grant access unless
* recursive call or no waiters or is first.
*/
//不会授予访问权限，除非递归调用或没有队列没有等待的或这就是第一个加锁的。
protected final boolean tryAcquire(int acquires) {
final Thread current = Thread.currentThread();
int c = getState();
if (c == 0) {
if (!hasQueuedPredecessors() &&
compareAndSetState(0, acquires)) {
setExclusiveOwnerThread(current);
return true;
}
}
else if (current == getExclusiveOwnerThread()) {
int nextc = c + acquires;
if (nextc < 0)
throw new Error("Maximum lock count exceeded");
setState(nextc);
return true;
}
return false;
}
}
public final boolean hasQueuedPredecessors() {
// The correctness of this depends on head being initialized
// before tail and on head.next being accurate if the current
// thread is first in queue.
Node t = tail; // Read fields in reverse initialization order
Node h = head;
Node s;
return h != t &&
((s = h.next) == null || s.thread != Thread.currentThread());
}
public final void acquire(int arg) {
if (!tryAcquire(arg) &&
acquireQueued(addWaiter(Node.EXCLUSIVE), arg))
selfInterrupt();
}
private Node addWaiter(Node mode) {
Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
// Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
Node pred = tail;
if (pred != null) {
node.prev = pred;
if (compareAndSetTail(pred, node)) {
pred.next = node;
return node;
}
}
enq(node);
return node;
}
private Node enq(final Node node) {
for (;;) {
Node t = tail;//t指向当前队列的最后一个节点,队列为空则为null
if (t == null) { // Must initialize //队列为空
if (compareAndSetHead(new Node())) //构造新结点,CAS方式设置为队列首元素,当head==null时更新成功
tail = head;//尾指针指向首结点
} else { //队列不为空
node.prev = t;
if (compareAndSetTail(t, node)) { //CAS将尾指针指向当前结点,当t(原来的尾指针)==tail(当前真实的尾指针)时执行成功
t.next = node; //原尾结点的next指针指向当前结点
return t;
}
}
}
}
1.队列为空的情况:
因为队列为空,故head=tail=null,假设线程执行2成功,则在其执行3之前,因为tail=null,其他进入该方法的线程因为head不为null将在2处不停的失败,所以3即使没有同步也不会有线程安全问题。
2.队列不为空的情况:
假设线程执行5成功,则此时4的操作必然也是正确的(当前结点的prev指针确实指向了队列尾结点,换句话说tail指针没有改变,如若不然5必然执行失败),又因为4执行成功,当前节点在队列中的次序已经确定了,所以6何时执行对线程安全不会有任何影响,
final boolean acquireQueued(final Node node, int arg) {
boolean failed = true;
try {
boolean interrupted = false;
for (;;) {
final Node p = node.predecessor();
if (p == head && tryAcquire(arg)) {
setHead(node);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return interrupted;
}
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
interrupted = true;
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}