Java 除了 synchronized，还提供了 Lock 体系。显式锁能提供更灵活的能力，例如尝试获取、超时获取、可中断获取、公平锁和多个条件队列。

1. Lock 基本用法

Lock lock = new ReentrantLock();

lock.lock();
try {
    updateState();
} finally {
    lock.unlock();
}

必须在 finally 中释放锁，否则异常会导致锁永远不释放。

2. ReentrantLock

ReentrantLock 是可重入锁。

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

public void outer() {
    lock.lock();
    try {
        inner();
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

public void inner() {
    lock.lock();
    try {
        // same thread reenter
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

同一线程可以多次获取同一把锁，但也必须释放相同次数。

3. tryLock

立即尝试：

if (lock.tryLock()) {
    try {
        doWork();
    } finally {
        lock.unlock();
    }
} else {
    fallback();
}

带超时：

if (lock.tryLock(100, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
    try {
        doWork();
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

适合避免无限等待、降低死锁风险。

4. lockInterruptibly

lock.lockInterruptibly();
try {
    doWork();
} finally {
    lock.unlock();
}

等待锁期间可以响应中断。适合任务取消、超时控制等场景。

5. 公平锁与非公平锁

Lock fairLock = new ReentrantLock(true);

类型	特点
非公平锁	默认，吞吐通常更高，允许插队
公平锁	尽量按等待顺序获取，吞吐可能下降

公平锁减少饥饿，但调度成本更高。默认一般使用非公平锁。

6. Condition

Condition 是与 Lock 配套的条件队列。

Lock lock = new ReentrantLock();
Condition notEmpty = lock.newCondition();

lock.lock();
try {
    while (queue.isEmpty()) {
        notEmpty.await();
    }
} finally {
    lock.unlock();
}

唤醒：

lock.lock();
try {
    queue.offer(item);
    notEmpty.signal();
} finally {
    lock.unlock();
}

一把锁可以创建多个 Condition，适合生产者消费者中区分 notEmpty 和 notFull。

7. ReadWriteLock

读写锁允许多个读线程并发，写线程互斥。

ReadWriteLock rw = new ReentrantReadWriteLock();
Lock readLock = rw.readLock();
Lock writeLock = rw.writeLock();

适合读多写少：

读 + 读：可并发
读 + 写：互斥
写 + 写：互斥

如果写很多，读写锁优势会降低。

8. StampedLock

StampedLock 提供乐观读。

long stamp = lock.tryOptimisticRead();
double currentX = x;
double currentY = y;
if (!lock.validate(stamp)) {
    stamp = lock.readLock();
    try {
        currentX = x;
        currentY = y;
    } finally {
        lock.unlockRead(stamp);
    }
}

适合读非常多、写较少的场景。但 API 更复杂，不可重入，使用要谨慎。

9. AQS 简介

很多同步器基于 AQS：AbstractQueuedSynchronizer。

AQS
├─ state：同步状态
└─ CLH 队列：等待线程队列

典型基于 AQS 的类：

• ReentrantLock
• Semaphore
• CountDownLatch
• ReentrantReadWriteLock

理解 AQS 有助于理解锁竞争和线程等待队列。

10. 锁选型

需求	推荐
简单互斥	synchronized
尝试锁/超时锁/可中断锁	ReentrantLock
多条件队列	ReentrantLock + Condition
读多写少	ReadWriteLock
极读多且能接受复杂 API	StampedLock
单变量原子更新	Atomic/LongAdder

专家实践与边界

锁的本质是保护共享状态的不变量。选择锁之前，先确认是否真的需要共享可变状态；能用不可变、线程封闭、消息队列解决的问题，通常比加锁更好维护。

共享状态
  │
  ▼
不变量：状态必须保持一致
  │
  ▼
临界区：检查 + 修改
  │
  ▼
锁保护完整临界区

锁	适合	注意点
synchronized	简单互斥	语义清晰，JVM 优化成熟
ReentrantLock	需要超时、可中断、公平锁	必须 finally 解锁
ReadWriteLock	读多写少	写锁饥饿和锁升级问题
StampedLock	读多写少且追求性能	不可重入，使用复杂

锁优化不要从“换锁类型”开始，而要先减少锁范围、降低共享、拆分热点、避免锁内 IO，并用线程 dump 和指标确认竞争点。

Tips 快问快答

Q：Lock 使用最重要注意什么？ A：必须在 finally 中 unlock。

Q：ReentrantLock 是可重入的吗？ A：是，同一线程可以重复获取。

Q：公平锁一定更好吗？ A：不一定，公平锁吞吐通常更低。

Q：tryLock 适合什么？ A：避免无限等待，做降级或超时控制。

Q：Condition 比 wait/notify 好在哪里？ A：一把锁可以有多个条件队列，唤醒更精准。

Q：读写锁适合什么场景？ A：读多写少，读操作耗时较明显。

Q：StampedLock 可重入吗？ A：不可重入，使用时要谨慎。

Q：AQS 是什么？ A：很多锁和同步器的基础框架，维护同步状态和等待队列。