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Java并发编程那些事儿(二)——锁

原创：花括号MC(微信公众号：huakuohao-mc)。关注JAVA基础编程及大数据，注重经验分享及个人成长。

这是并发编程系列的第二篇文章。上一篇介绍了线程和任务的关系，以及如何创建线程。这篇说一下多线程如何正确的访问共享可变资源。

所谓的共享可变资源就是每个线程都可以读也都可以写的资源。如何让多个线程正确的修改以及读取共享变量是一门学问。

问题引入

如下段代码实现了一个线程计数器功能，也就是统计一下有多少个线程执行了任务。

首先定义一个任务

使用线程驱动任务

上面的示例代码，如果你需要多执行几次，就会发现得到的结果是不一样的，可见并发程序的错误是多么隐蔽。我在本地环境拿到的结果为1W或者9999，如下所示：

Java并发编程那些事儿(二)——锁

问题分析

理论上，我们启动了 1W 个线程，但结果却有可能是 9999 。这个问题的原因有两个，第一个原因是两个线程可以同时修改和读取变量 count 。第二个原因是在 java 里面的自增 ++ 操作不是原子操作。

当执行 count++ 操作的时候，实际上是三个动作，先读取 count 的当前值，然后将 count 加 1 ，最后将结果写入 count 。

假设第一个线程读取 count 之后，得到 count 的值为 0 ，然后执行自增操作的过程中，第二个线程也来读取 count 的值，那么第二个线程得到的值还是 0 ，然后第二个线程也基于 0 做自增操作，这样两个线程执行完得到的结果都是 1 ，并不是 2 。

解决方案

其实上面的问题可以概括为“多线程如何正确的使用共享可变资源"的问题，这也是并发编程最为核心的问题。对于这个问题，通常有两种解决方案。

第一种方案就是对共享资源进行加锁同步处理，锁可以保证同一时刻只有一个线程在使用共享资源；

第二种方案就是不共享变量，比如每个线程都持有一份共享变量的Copy，或者只有一个线程可以修改共享变量，其他线程只读。

锁的介绍

当我们对一个资源或者一段代码进行加锁处理的时候，表示同一时刻只有一个线程可以执行该段代码，当一个线程执行完并释放锁资源之后，其他线程才有机会获取该资源继续执行。

这个过程好比多个人在争抢一个卫生间的坑位，当卫生间被你抢到之后，立刻把卫生间锁住，这样其他人就没办法影响你使用了，如果你不加锁，就会很多人不断的把门拉开，对你产生影响。

锁分类

从使用方式来看， Java 提供了两种锁，第一种锁称为内制锁也就是大家熟悉的 synchronized 。第二种锁称为显示锁也就是 ReentrantLock

内置锁-synchronized

我们可以通过使用 synchronized 给 increase() 方法进行加锁同步处理，这样可以保证同一时刻只有一个线程使用共享资源 count 。

在 java 中每个对象或者类都含有一个单一的内置锁，也叫做监视器锁。线程进入同步代码块时会自动获取锁，离开时会自动释放锁。

如果一个对象中有多个方法都是加锁的，那么他们共享同一把锁，假设一个对象包含 publicsynchronizedvoidf() 方法，以及 publicsynchronizedvoidg(); 方法，如果某个线程调用了 f() ，那么其他线程必须等 f() 结束并释放锁之后，才能继续调用 f() 或者 g() 。