锁的种类都有什么
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锁的种类都有什么
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在并发编程中，锁是控制多线程访问共享资源的关键机制。下面我详细介绍几种常见的锁类型：
互斥锁(Mutex)是最基础的锁类型，它确保同一时间只有一个线程能访问共享资源。当线程获取互斥锁失败时，操作系统会将其挂起，直到锁被释放。这种阻塞机制避免了CPU资源浪费，但线程上下文切换会带来一定开销。互斥锁适用于临界区执行时间较长的场景。在实际应用中，我们通常会使用RAII技术(如C++的std::lock_guard)来确保锁的正确释放，避免死锁风险。
自旋锁(Spin Lock)的特点是线程在获取锁失败时不会被挂起，而是通过循环不断检查锁是否可用，即"忙等待"。这避免了线程上下文切换的开销，但会持续消耗CPU资源。自旋锁特别适合临界区执行时间极短、等待时间可预期的场景，在多核处理器上表现更佳。现代自旋锁实现通常会结合使用原子操作和内存屏障，有些还会在自旋一定次数后转为互斥锁模式，以平衡性能和资源消耗。
读写锁(Read-Write Lock)针对"读多写少"的场景优化，允许多个线程同时获取读锁并发读取，但写锁必须独占。这大大提高了并发读取的效率。然而，标准读写锁可能导致"写饥饿"问题：如果读操作频繁，写线程可能长时间无法获取锁。
读写公平锁通过引入请求队列和公平调度策略解决了写饥饿问题。当有写线程等待时，新来的读线程必须排队等待，不能直接获取读锁，这确保写线程不会无限期等待。公平读写锁牺牲了一定的并发读取性能，换取了对写操作的公平性，适用于对写操作响应时间有严格要求的场景。
乐观锁不是具体的锁实现，而是一种并发控制策略，它假设冲突很少发生。乐观锁不会在数据访问前加锁，而是在更新时检查数据是否被修改过。常见的实现方式包括：
- 版本号机制：每次更新数据时版本号加1，提交更新时检查版本号是否变化
- CAS(Compare-And-Swap)：原子地比较并更新值，是许多无锁数据结构的基础
- 时间戳机制：使用时间戳代替版本号进行检查
- MVCC(多版本并发控制)：为数据的每次修改保留一个版本，读操作可以看到特定版本
乐观锁适用于读多写少、冲突概率低的场景，能提供更好的并发性能。
悲观锁与乐观锁相反，假设冲突经常发生，因此在访问数据前就加锁。互斥锁、读写锁都属于悲观锁策略。悲观锁适用于写操作频繁、冲突概率高的场景，能够确保数据一致性，但可能导致更多的线程阻塞。