锁
基础概念
作用：
锁主要用于控制对共享资源的访问，以防止并发线程之间的冲突。
实现：
一、抢锁，为保证抢锁的安全性，避免同时抢到锁的可能，一般是通过：
1.CAS1（Compare And Swap）来保证的，CAS 是硬件层面的不可中断操作。
2.外部应用单线程的机制，如Redis(分布式锁)。
二、线程等待，没抢到锁的线程会进入等待状态，等待状态下可以是：
1.调用 Object 的 wait 释放资源进入等待。
2.Redis 的消息订阅，利用NIO进入IO等待状态释放资源（Redis 分布式锁）。
3.持续轮询，直到获得锁，这种方式虽然简单，但可能导致 CPU 资源的浪费。
三、锁释放通知，等待锁的线程可能会进入多种状态，有些需要一定的通知机制来唤醒它们：
1.本地的 wait 需要 Object 的 notify、notifyAll 方法通知。
2.发布消息，通知订阅者，由于 NIO 的机制可能会分配与原来不同的线程（Redis 分布式锁）。
锁的种类
实现类型： 偏向锁2：synchronized 的一种实现机制，使用CAS抢锁，单线程获取锁时直接记录线程 ID，重入时不再 CAS 操作。 轻量锁（自旋锁）：使用 CAS 抢锁，等待的线程进入轮询抢锁状态，会造成 cpu 资源浪费。 重量锁：使用 CAS 抢锁，等待的线程调用 wait 进入挂起状态。 分布式锁：使用外部应用（如 Redis）控制抢锁，等待的线程可选择轮询或消息订阅的方式进行等待。 控制策略： 悲观锁：范围锁，针对一段业务的范围锁，同一时间只能有一个线程执行业务。 乐观锁：单点锁，针对业务中某个点的锁，通常是利用数据库的版本控制，有点类似 CAS，会在尝试更新时检查资源状态。atomic 下的类也是。 公平性： 公平锁：使用了 FIFO 保证先进先出，确保线程获取锁的顺序。 非公平锁：没有措施，醒了就大家一起哄抢，先醒先得，所以存在插队的情况。 功能性： 重入锁：可以重入的锁，使用了重入计数器，每进一次加1，出去时减1，为0时释放锁。 读写锁：允许多个线程并发读取，但在有写操作时不能读取，也不能进行写入。适用于读多写少的场景，减少锁的等待时间。
锁的实现
Synchronized
Synchronized 是 Java 中的一个关键字，用于实现线程同步，确保在多线程环境下对共享资源的访问是线程安全的。 Synchronized 有多种锁机制： 偏向锁：当只有一个线程获取锁时会立即获取到偏向锁。 轻量锁：当有第二个线程尝试获取锁时，锁会升级为轻量锁。 重量锁：当第二个线程长时间没获取到锁，或者有多个线程获取锁时升级为重量锁。 基本特性: 独占锁：同一时间只能有一个线程持有该锁，其他线程必须等待。 可重入性：一个线程在获取锁后，如果在锁定的代码块中再次调用同步方法，不会被阻塞，因为它可以重入。 自动释放：当线程离开同步代码块或方法时，锁会自动释放，不需要显式解锁。 使用场景： 实例方法：锁定当前实例对象 (this)，使当前对象的所有 synchronized 方法同步。 静态方法：锁定整个类的 Class 对象，使当前类的所有 synchronized 静态方法同步。 关键字：偏向锁，轻量锁，重量锁，重入锁，非公平锁，悲观锁
ReentrantLock
ReentrantLock 是 Java 中的一种灵活且可重入的锁实现，由 java.util.concurrent.locks 包提供。它在功能上类似于 synchronized，但提供了更高的可控性和灵活性，例如支持公平锁、非公平锁、可中断锁、超时等待等功能。 基本特性 可重入性：线程可以多次获取同一个 ReentrantLock 锁，而不会发生死锁，每次获取锁会增加重入计数，释放锁时会递减，直到为 0 时完全释放。 公平性：可以通过构造参数指定是否为公平锁，公平锁按照请求顺序获取，非公平锁允许“插队”，可能提升吞吐量。 可中断：在等待获取锁的过程中可以中断线程。 支持条件变量：与 synchronized 的 wait() 和 notify() 相似，ReentrantLock 提供了 Condition 类，通过 newCondition() 方法可以生成多个条件变量，并设置等待超时时间，实现更加灵活的线程间通信。 公平锁内部实现 ReentrantLock 是通过 AbstractQueuedSynchronizer（AQS）实现的，它基于 CLH 队列管理锁的公平性和排队等待，通过 CAS 操作管理锁状态，使其成为线程安全的独占锁。 关键字：重量锁，重入锁，公平锁/非公平锁，悲观锁，可中断，超时等待，AbstractQueuedSynchronizer
ReentrantReadWriteLock
ReentrantReadWriteLock 是 Java 中提供的一种读写锁实现，它允许多个线程同时读共享资源，但在写入时只允许一个线程进行写操作。这种设计可以提高并发性能，尤其在读操作远多于写操作的场景中。 主要特性: 读写分离：允许多个读线程并发访问共享资源，但在写线程进行写操作时，其他读线程和写线程必须等待。 可重入：ReentrantReadWriteLock 是可重入的，允许同一个线程多次获得读锁或写锁。 关键函数： 读锁（ReadLock）：通过 readLock() 方法获得，允许多个线程并发读取数据。 写锁（WriteLock）：通过 writeLock() 方法获得，只允许一个线程写入数据。 关键字：读写锁，重量锁，重入锁，公平锁/非公平锁，悲观锁，可中断，超时等待，AbstractQueuedSynchronizer，双等待队列（读写）
AtomicInteger
AtomicInteger 是 Java 提供的一种原子类，属于 java.util.concurrent.atomic 包。它主要用于实现线程安全的整数操作，能够在多线程环境下避免使用传统的锁机制。 主要特性: 原子性：AtomicInteger 的操作是原子的，即对它的读、写、和修改操作不会受到其他线程的干扰，保证线程安全。 无锁实现：通过使用底层的原子操作（如 CAS - Compare And Swap），AtomicInteger 可以在不加锁的情况下实现线程安全。 性能优越：由于避免了锁的开销，AtomicInteger 在高并发场景下性能更好，适合于计数器、状态标志等应用场景。 总结 AtomicInteger 是 Java 提供的高效原子性整数操作类，适用于高并发的计数和状态管理场景。通过原子操作，它提供了线程安全的访问方式，减少了锁的使用，从而提高了程序的性能。需要注意的是CAS操作可能存在失败的可能，它会一直重试直到操作成功。 关键字：CAS，无锁
Redisson
Redisson 锁的机制是建立在 Redis 的原子操作和数据结构之上的，以实现高效的分布式锁。 实现方式简述： 1.利用 Redis 单线程操作的特性，通过 SETNX 命令来达到类似于 CAS 的效果。 2.使用 Redis 的发布/订阅功能来通知等待的线程。 锁的类型 分布式锁：基本的锁实现，确保在分布式环境中只允许一个线程持有锁。 公平锁：保证按照请求锁的顺序来获取锁，使用 FIFO（先进先出）队列。 非公平锁：没有请求顺序的保证，任何线程都可以在获取锁时插队。 可重入锁：允许同一线程多次获得锁，使用计数器来管理重入。 红锁：一种由 Redis 组成的分布式锁算法，允许在多个 Redis 实例中获得锁，增强了锁的可靠性。 总结 Redisson 的锁机制利用 Redis 的特性，提供了灵活而强大的分布式锁实现。通过原子操作、超时机制、消息订阅等手段，Redisson 能够确保在分布式环境中实现高效且安全的锁管理。 关键字：分布式锁，重量锁，重入锁，公平锁/非公平锁，悲观锁，超时等待
总结
锁的设计核心就是抢锁（CAS）等待（Wait）->通知并唤醒(Notify)，不同实现方式基本大同小异。另外根据业务场景引入了可重入、可中断、可设置等待、可续约、区分读写、公平性等。
Redission详细
1.没得 2.锁的实现机制 2.1 获取锁 使用 SETNX：在 Redis 中，获取锁的基本操作是使用 SETNX 命令（Set if Not eXists）。这个命令在键不存在时设置一个值并返回 1，如果键已经存在，则返回 0。Redisson 在获取锁时，会尝试使用 SETNX 命令。 锁的唯一性：获取锁时，Redisson 会为每个锁设置一个唯一的标识（通常是线程 ID 和时间戳组合），以确保锁的唯一性和防止死锁。 2.2 锁的超时 设置过期时间：获取锁成功后，Redisson 会为锁设置一个过期时间，防止因未释放锁而导致的死锁。这一机制确保锁在一段时间后自动释放，避免长时间阻塞。 2.3 释放锁 原子性释放：释放锁的过程也是通过 Redis 的原子操作来完成。只有锁的持有者才能释放锁，Redisson 使用 Lua 脚本来确保这一操作的原子性。Lua 脚本中会检查当前锁的持有者是否是调用释放锁的线程，只有验证通过后才会删除锁。 3. 等待和唤醒机制 消息订阅：当锁被其他线程释放时，Redisson 可以通过 Redis 的发布/订阅功能来通知等待的线程。等待线程会订阅某个频道，锁的持有者在释放锁时会向该频道发送消息，等待线程在收到消息后进行抢锁尝试。 NIO 支持：Redisson 在处理等待和唤醒时使用 NIO（非阻塞 IO）来提高性能，避免线程阻塞和不必要的上下文切换。 4. 公平性 公平锁和非公平锁：Redisson 的实现支持公平锁和非公平锁。公平锁使用 FIFO 队列来确保请求锁的线程按顺序获取锁，而非公平锁允许线程在获取锁时插队。 5. Redisson 锁的优缺点 优点 高可用性：由于是基于 Redis 的分布式锁，Redisson 可以在多个节点间进行锁的管理。 灵活性：支持多种类型的锁，满足不同场景的需求。 自动过期：避免死锁的发生，通过设置超时时间，锁会自动释放。 缺点 性能开销：虽然 Redis 操作快速，但在高并发情况下，获取和释放锁的操作仍会带来一定的性能开销。 网络延迟：分布式锁依赖于网络，如果 Redis 节点发生故障或者网络不稳定，可能会导致获取锁的失败。 6.红锁的基本原理 红锁的实现过程如下： 准备多个 Redis 实例：红锁需要在多个 Redis 实例上运行，通常至少需要五个实例来保证高可用性。这样可以避免因为单点故障导致的锁失效。 获取锁的步骤： 客户端请求锁时，生成一个唯一的锁标识（通常是 UUID）和过期时间。 客户端依次向每个 Redis 实例发送锁请求。 只有在成功获取到大多数实例的锁时，锁才算获取成功。例如，在五个实例中，至少需要获取到三个实例的锁。 锁的过期：每个 Redis 实例的锁都有一个过期时间，以防止死锁的情况发生。 释放锁：当客户端完成操作后，需要释放锁。释放时，客户端会向所有 Redis 实例发送解锁请求，只有锁的持有者（即持有锁的唯一标识）才能释放锁，以确保锁的安全性。
问题
1.锁的实现 2.Atomic下的类的实现 3.ReentrantLock的实现 4.Redis分布式锁的实现