【架构-36】常见的各类锁的特点

互斥锁（Mutex Lock）

1. 特点
   独占性：互斥锁是一种最基本的锁类型，它确保在任何时刻只有一个线程能够访问被保护的共享资源。当一个线程获取了互斥锁后，其他线程如果试图获取该锁，就会被阻塞，直到持有锁的线程释放锁。例如，在一个多线程程序中对一个全局变量进行修改操作时，使用互斥锁可以保证同一时间只有一个线程能够修改这个变量。
   简单高效：实现相对简单，在一些简单的并发场景下，能够有效地防止数据竞争。其操作开销相对较小，主要的时间消耗在于线程的阻塞和唤醒过程。
2. 应用场景：适用于大多数简单的共享资源保护场景，如对临界区代码的保护，像在计数器的更新、链表的插入和删除操作等情况下，只要涉及到共享资源的写操作，一般都可以使用互斥锁来保证数据的正确性。

读写锁（Read - Write Lock）

1. 特点
   区分读写操作：读写锁允许同时有多个线程对共享资源进行读操作，但在进行写操作时是互斥的。读操作之间不会相互阻塞，因为读操作不会改变共享资源的状态。写操作则会独占锁，防止其他线程（无论是读还是写）访问共享资源。
   提高并发性能：在多读少写的场景下，可以显著提高系统的并发性能。例如，在一个缓存系统中，多个线程频繁读取缓存数据时可以同时进行，而在更新缓存时则独占锁，避免了频繁的线程阻塞。
2. 应用场景：常用于数据库系统、文件系统、缓存系统等场景，这些场景中读操作通常比写操作频繁得多，使用读写锁可以在保证数据一致性的同时，提高系统的整体运行效率。

悲观锁和乐观锁（Pessimistic Lock and Optimistic Lock）

1. 特点
   （1）悲观锁：假定在对共享资源进行操作时，一定会有其他线程来修改这个资源，所以在操作之前就先获取锁，如数据库中的行锁（在对某一行数据进行操作时，先锁住该行）。这种方式可以保证数据的一致性，但可能会导致并发性能下降，因为即使没有其他线程竞争资源，也会先获取锁。
   【悲观锁就像是一个非常谨慎的人。它总是假设最坏的情况，认为在自己使用某个资源（如数据库中的一条数据记录）的时候，一定会有别人来争抢这个资源。所以，它在一开始接触这个资源的时候，就会把资源 “锁住”，就像给资源上了一把锁，别人想要访问这个资源，就必须等它用完并把锁打开。】
   （2）乐观锁：假定在对共享资源进行操作时，其他线程不会同时修改这个资源。在操作过程中不会加锁，而是在更新数据时检查数据是否被其他线程修改过。如果没有被修改，则更新成功；如果被修改了，则根据具体情况进行重试或其他处理。例如，在数据库中可以通过版本号或时间戳来实现乐观锁，每次更新数据时检查版本号是否与读取时一致。乐观锁可以提高并发性能，但可能会导致更新失败需要重试的情况。
   【乐观锁则像是一个比较乐观的人。它觉得在自己使用资源的时候，别人一般不会来争抢这个资源。所以它在操作资源的时候不会一开始就加锁。但是，在它要更新资源的时候，会先检查一下这个资源有没有被别人修改过。如果没有被修改过，它就顺利地进行更新；如果发现被修改过了，那就需要根据具体情况来决定怎么办，可能是重新读取最新的数据再尝试更新，或者是直接放弃更新操作。】
2. 应用场景：悲观锁适用于对数据一致性要求极高，且并发冲突可能性较大的场景，如金融系统中的转账操作等。乐观锁适用于并发冲突概率较低，对性能要求较高的场景，如一些网站的用户信息更新（在并发访问概率较低的情况下）。