① 【java】鎖、線程、並發
Java中涉及並發控制的關鍵概念包括鎖、線程池、線程狀態以及同步機制。鎖有多種類型，如公平鎖/非公平鎖（決定獲取順序），可重入/不可重入（允許遞歸調用），共享/獨享（共享或獨占資源），讀寫鎖（讀操作可同時進行，寫操作互斥），樂觀/悲觀鎖（讀取時不加鎖，更新前檢查），以及偏向鎖、輕量級鎖和重量級鎖（JVM優化）。鎖的狀態存儲在對象頭的Mark Word中，不同狀態影響著線程獲取鎖的效率和線程間的競爭。
線程池是管理線程的容器，如FixedThreadPool（適用於CPU密集任務，防止資源耗盡），CachedThreadPool（處理大量短期任務，可能導致內存溢出），以及ScheledThreadPool（周期性任務）。線程池的創建和運行規則涉及核心線程數、最大線程數、隊列策略等，例如，當任務多於核心線程數時，任務會被放入隊列等待執行或被拒絕。
線程狀態包括start、getPriority、interrupt和join等方法，它們影響線程的生命周期、優先順序調整、中斷行為和線程同步。創建線程時，需要理解死鎖的四個必要條件，如互斥、請求與保持、資源不剝奪和循環等待。
同步機制包括volatile（保證可見性，不保證原子性）和synchronized（提供互斥鎖，用於方法和代碼塊），以及更底層的CAS（原子性更新）和ReentrantLock。volatile常用於輕量級同步，而synchronized提供更強大的鎖定，ReentrantLock則提供了更多的控制選項。
並發工具如CountDownLatch（線程等待計數器），CyclicBarrier（線程同步屏障），Semaphore（線程數量限制），Future（非同步任務結果），Exchanger（線程間數據交換）和Phaser（靈活的屏障）在實際編程中有著廣泛的應用，而ThreadLocal則用於線程私有數據的存儲，避免線程間數據共享帶來的問題。
② java 鎖有幾種
樂觀鎖/悲觀鎖
樂觀鎖與悲觀鎖不是指具體的什麼類型的鎖，而是指看待並發同步的角度。
悲觀鎖認為對於同一個數據的並發操作，一定是會發生修改的，哪怕沒有修改，也會認為修改。因此對於同一個數據的並發操作，悲觀鎖採取加鎖的形式。悲觀的認為，不加鎖的並發操作一定會出問題。
樂觀鎖則認為對於同一個數據的並發操作，是不會發生修改的。在更新數據的時候，會採用嘗試更新，不斷重新的方式更新數據。樂觀的認為，不加鎖的並發操作是沒有事情的。
從上面的描述我們可以看出，悲觀鎖適合寫操作非常多的場景，樂觀鎖適合讀操作非常多的場景，不加鎖會帶來大量的性能提升。
公平鎖/非公平鎖
公平鎖是指多個線程按照申請鎖的順序來獲取鎖。
非公平鎖是指多個線程獲取鎖的順序並不是按照申請鎖的順序，有可能後申請的線程比先申請的線程優先獲取鎖。
優點：在於吞吐量比公平鎖大。
缺點：可能會造成優先順序反轉或者某些線程飢餓現象(一直拿不到鎖)。
對於Java ReentrantLock而言，通過構造函數指定該鎖是否是公平鎖，默認是非公平鎖。
對於Synchronized而言，也是一種非公平鎖。由於其並不像ReentrantLock是通過AQS的來實現線程調度，所以並沒有任何辦法使其變成公平鎖。
可重入鎖
可重入鎖的概念是自己可以再次獲取自己的內部鎖。
舉個例子，比如一條線程獲得了某個對象的鎖，此時這個對象鎖還沒有釋放，當其再次想要獲取這個對象的鎖的時候還是可以獲取的（如果不可重入的鎖的話，此刻會造成死鎖）。說的更高深一點可重入鎖是一種遞歸無阻塞的同步機制。
對於Java ReentrantLock而言, 他的名字就可以看出是一個可重入鎖，其名字是Re entrant Lock重新進入鎖。
對於Synchronized而言,也是一個可重入鎖。可重入鎖的一個好處是可一定程度避免死鎖。
獨享鎖/共享鎖
獨享鎖是指該鎖一次只能被一個線程所持有。
共享鎖是指該鎖可被多個線程所持有。
對於Java ReentrantLock（互斥鎖）而言，其是獨享鎖。
但是對於Lock的另一個實現類ReadWriteLock（讀寫鎖），其讀鎖是共享鎖，其寫鎖是獨享鎖。讀鎖的共享鎖可保證並發讀是非常高效的，讀寫，寫讀 ，寫寫的過程是互斥的。
對於Synchronized而言，當然是獨享鎖。
分段鎖
分段鎖其實是一種鎖的設計，並不是具體的一種鎖。對於ConcurrentHashMap而言，其並發的實現就是通過分段鎖的形式來實現高效的並發操作。
我們以ConcurrentHashMap來說一下分段鎖的含義以及設計思想，ConcurrentHashMap中的分段鎖稱為Segment，它即類似於HashMap（JDK7與JDK8中HashMap的實現）的結構，即內部擁有一個Entry數組，數組中的每個元素又是一個鏈表；同時又是一個ReentrantLock（Segment繼承了ReentrantLock)。
當需要put元素的時候，並不是對整個hashmap進行加鎖，而是先通過hashcode來知道他要放在那一個分段中，然後對這個分段進行加鎖，所以當多線程put的時候，只要不是放在一個分段中，就實現了真正的並行的插入。
但是，在統計size的時候，可就是獲取hashmap全局信息的時候，就需要獲取所有的分段鎖才能統計。
分段鎖的設計目的是細化鎖的粒度，當操作不需要更新整個數組的時候，就僅僅針對數組中的一項進行加鎖操作。
互斥鎖：
無法獲取瑣時，進線程立刻放棄剩餘的時間片並進入阻塞（或者說掛起）狀態，同時保存寄存器和程序計數器的內容（保存現場，上下文切換的前半部分），當可以獲取鎖時，進線程激活，等待被調度進CPU並恢復現場（上下文切換下半部分）
上下文切換會帶來數十微秒的開銷，不要在性能敏感的地方用互斥鎖
讀寫鎖：
1）多個讀者可以同時進行讀
2）寫者必須互斥（只允許一個寫者寫，也不能讀者寫者同時進行）
3）寫者優先於讀者（一旦有寫者，則後續讀者必須等待，喚醒時優先考慮寫者）
自旋鎖：
自旋鎖是指嘗試獲取鎖的線程不會立即阻塞，而是採用循環的方式去嘗試獲取鎖，這樣的好處是減少線程上下文切換的消耗，缺點是循環會消耗CPU。
③ java 中如何判斷當前的文件是否正在被別人使用中
方式一：用租基桐RandomAccessFile類操作文件
RandomAccessFile的open方法，提供了參數，實現以獨占的方式打開文件：
new RandomAccessFile(file, "rws")
其中的「rws」參數中，rw代表鋒蘆讀寫方式，s代表同步方式，也就是鎖。這種方式打開的文件弊坦，就是獨占方式。
方式二：用文件通道（FileChannel）的鎖功能
如：
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(new File("c:\\test.txt"), "rw");
FileChannel fc = raf.getChannel();
FileLock fl = fc.tryLock();
if (fl.isValid()) {
System.out.println("get the lock!");
④ JAVA鎖有哪些種類，以及區別
常見的Java鎖有下面這些：
公平鎖/非公平鎖
可重入鎖
獨享鎖/共享鎖
互斥鎖/讀寫鎖
樂觀鎖/悲觀鎖
分段鎖
偏向鎖/輕量級鎖/重量級鎖
自旋鎖
這些分類並不是全是指鎖的狀態，有的指鎖的特性，有的指鎖的設計，下面總結的內容是對每個鎖的名詞進行一定的解釋。
公平鎖/非公平鎖
公平鎖是指多個線程按照申請鎖的順序來獲取鎖。
非公平鎖是指多個線程獲取鎖的順序並不是按照申請鎖的順序，有可能後申請的線程比先申請的線程優先獲取鎖。有可能，會造成優先順序反轉或者飢餓現象。
對於JavaReentrantLock而言，通過構造函數指定該鎖是否是公平鎖，默認是非公平鎖。非公平鎖的優點在於吞吐量比公平鎖大。
對於Synchronized而言，也是一種非公平鎖。由於其並不像ReentrantLock是通過AQS的來實現線程調度，所以並沒有任何辦法使其變成公平鎖。
可重入鎖
可重入鎖又名遞歸鎖，是指在同一個線程在外層方法獲取鎖的時候，在進入內層方法會自動獲取鎖。說的有點抽象，下面會有一個代碼的示例。
對於JavaReentrantLock而言, 他的名字就可以看出是一個可重入鎖，其名字是Re entrant Lock重新進入鎖。
對於Synchronized而言,也是一個可重入鎖。可重入鎖的一個好處是可一定程度避免死鎖。
上面的代碼就是一個可重入鎖的一個特點，如果不是可重入鎖的話，setB可能不會被當前線程執行，可能造成死鎖。
獨享鎖/共享鎖
獨享鎖是指該鎖一次只能被一個線程所持有。
共享鎖是指該鎖可被多個線程所持有。
對於JavaReentrantLock而言，其是獨享鎖。但是對於Lock的另一個實現類ReadWriteLock，其讀鎖是共享鎖，其寫鎖是獨享鎖。
讀鎖的共享鎖可保證並發讀是非常高效的，讀寫，寫讀 ，寫寫的過程是互斥的。
獨享鎖與共享鎖也是通過AQS來實現的，通過實現不同的方法，來實現獨享或者共享。
對於Synchronized而言，當然是獨享鎖。
互斥鎖/讀寫鎖
上面講的獨享鎖/共享鎖就是一種廣義的說法，互斥鎖/讀寫鎖就是具體的實現。
互斥鎖在Java中的具體實現就是ReentrantLock
讀寫鎖在Java中的具體實現就是ReadWriteLock
樂觀鎖/悲觀鎖
樂觀鎖與悲觀鎖不是指具體的什麼類型的鎖，而是指看待並發同步的角度。
悲觀鎖認為對於同一個數據的並發操作，一定是會發生修改的，哪怕沒有修改，也會認為修改。因此對於同一個數據的並發操作，悲觀鎖採取加鎖的形式。悲觀的認為，不加鎖的並發操作一定會出問題。
樂觀鎖則認為對於同一個數據的並發操作，是不會發生修改的。在更新數據的時候，會採用嘗試更新，不斷重新的方式更新數據。樂觀的認為，不加鎖的並發操作是沒有事情的。
從上面的描述我們可以看出，悲觀鎖適合寫操作非常多的場景，樂觀鎖適合讀操作非常多的場景，不加鎖會帶來大量的性能提升。
悲觀鎖在Java中的使用，就是利用各種鎖。
樂觀鎖在Java中的使用，是無鎖編程，常常採用的是CAS演算法，典型的例子就是原子類，通過CAS自旋實現原子操作的更新。
分段鎖
分段鎖其實是一種鎖的設計，並不是具體的一種鎖，對於ConcurrentHashMap而言，其並發的實現就是通過分段鎖的形式來實現高效的並發操作。
我們以ConcurrentHashMap來說一下分段鎖的含義以及設計思想，ConcurrentHashMap中的分段鎖稱為Segment，它即類似於HashMap（JDK7與JDK8中HashMap的實現）的結構，即內部擁有一個Entry數組，數組中的每個元素又是一個鏈表；同時又是一個ReentrantLock（Segment繼承了ReentrantLock)。
當需要put元素的時候，並不是對整個hashmap進行加鎖，而是先通過hashcode來知道他要放在那一個分段中，然後對這個分段進行加鎖，所以當多線程put的時候，只要不是放在一個分段中，就實現了真正的並行的插入。
但是，在統計size的時候，可就是獲取hashmap全局信息的時候，就需要獲取所有的分段鎖才能統計。
分段鎖的設計目的是細化鎖的粒度，當操作不需要更新整個數組的時候，就僅僅針對數組中的一項進行加鎖操作。
偏向鎖/輕量級鎖/重量級鎖
這三種鎖是指鎖的狀態，並且是針對Synchronized。在Java 5通過引入鎖升級的機制來實現高效Synchronized。這三種鎖的狀態是通過對象監視器在對象頭中的欄位來表明的。
偏向鎖是指一段同步代碼一直被一個線程所訪問，那麼該線程會自動獲取鎖。降低獲取鎖的代價。
輕量級鎖是指當鎖是偏向鎖的時候，被另一個線程所訪問，偏向鎖就會升級為輕量級鎖，其他線程會通過自旋的形式嘗試獲取鎖，不會阻塞，提高性能。
重量級鎖是指當鎖為輕量級鎖的時候，另一個線程雖然是自旋，但自旋不會一直持續下去，當自旋一定次數的時候，還沒有獲取到鎖，就會進入阻塞，該鎖膨脹為重量級鎖。重量級鎖會讓其他申請的線程進入阻塞，性能降低。
自旋鎖
在Java中，自旋鎖是指嘗試獲取鎖的線程不會立即阻塞，而是採用循環的方式去嘗試獲取鎖，這樣的好處是減少線程上下文切換的消耗，缺點是循環會消耗CPU。