前言

锁用于保护共享可变状态。先界定“哪一份数据必须一起变化”，再选择锁；不能把锁当作解决所有一致性问题的万能工具。跨实例的最终正确性仍要依赖数据库约束、事务与幂等。

synchronized 与 ReentrantLock

维度	synchronized	ReentrantLock
使用方式	JVM 内置监视器，自动释放	显式 `lock()`/`unlock()`，必须 `finally` 释放
可中断获取	不直接支持	`lockInterruptibly()` 支持
超时获取	不直接支持	`tryLock(timeout)` 支持
多条件队列	一个监视器一个 wait set	多个 `Condition` 可区分队列
公平性	无公平锁选择	可选公平/非公平
适用建议	简短临界区、语义简单	需要超时、中断、多条件或可观测能力

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

void update() {
    lock.lock();
    try {
        updateSharedState();
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

不要在持锁期间调用 HTTP、等待 MQ 回调、查询大批数据或做长时间计算。锁持有越久，排队和死锁风险越高。

AQS 是什么

AbstractQueuedSynchronizer（AQS）是许多同步器的基础框架。它用一个 state 表示同步状态，用 FIFO 等待队列管理获取失败的线程。ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch 等都可基于它实现，但共享状态含义不同。

flowchart LR
    A[线程尝试 CAS 获取 state] --> B{成功?}
    B -->|是| C[进入临界区]
    B -->|否| D[加入 AQS 等待队列并 park]
    E[持有者释放 state] --> F[unpark 后继节点]
    F --> A

ReentrantLock 的 state 可表示重入次数；Semaphore 的 state 是剩余许可；CountDownLatch 的 state 是未完成任务数。理解 AQS 的关键不是背节点字段，而是“先 CAS 快速获取，失败后排队和阻塞，释放时唤醒后继”。

可重入、公平与读写锁

可重入意味着同一线程已获得锁后可再次获得，内部维护持有线程和重入次数，避免递归调用自己把自己锁死。

公平锁优先让等待更久的线程获取锁，延迟更可预测但吞吐常较低；非公平锁允许新线程抢占，通常吞吐更高。大多数业务默认非公平即可，除非确实存在长期饥饿且能接受吞吐损失。

ReentrantReadWriteLock 适合读远多于写、读临界区足够长且数据确实需要锁保护的场景。读锁可并发，写锁互斥；写频繁或临界区很短时，额外协调成本未必划算。读写锁不能替代数据库事务。

Condition 与生产者消费者

Condition 把一个锁上的等待拆成多个条件队列，典型是“队列非空”和“队列未满”：

1
2
3

while (queue.isEmpty()) {
    notEmpty.await();
}

必须用 while 而不是 if，因为线程被唤醒后不代表条件仍然成立，可能存在虚假唤醒或其他线程先一步消费。实际生产者消费者优先选 BlockingQueue，除非确实需要自定义同步语义。

死锁与治理

死锁的四个必要条件是互斥、占有并等待、不可抢占、循环等待。应用最常见的是两个线程以相反顺序获取两把锁。

sequenceDiagram
    participant A as 线程 A
    participant B as 线程 B
    A->>A: 持有锁 1，等待锁 2
    B->>B: 持有锁 2，等待锁 1
    Note over A,B: 循环等待，无法继续

治理手段：统一加锁顺序；合并锁粒度；使用 tryLock 超时失败并回退；缩短临界区；用 jstack 或 JFR 查找 BLOCKED 线程和锁拥有者。不可通过无限重试掩盖死锁。

高频面试题

问题	回答要点
AQS 做了什么？	state + CAS + FIFO 等待队列，统一实现独占/共享同步获取与释放。
为什么 unlock 放 finally？	异常时仍要释放，否则其他线程永久等待。
何时用 ReentrantLock？	需要中断、超时、公平或多个 Condition；简单短临界区可用 synchronized。
Java 锁能否保证分布式一致性？	不能，只在一个 JVM 内协调线程；跨实例需数据库、Redis/ZK 等并保留幂等与约束。