互斥锁 Synchronized

本文主要是介绍互斥锁 Synchronized，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

一、java语言提供的所技术：synchronized

用synchronized 解决 count += 1的问题：

二、对象级别的锁和类级别的锁的区别

三、用一个锁来保护多个资源

四、死锁问题：

使用锁来保护资源，首先需要确定锁和被保护资源的关系。为被保护资源R创建一把锁LR，然后再操作被保护资源R的时候对R进行加锁和解锁处理。

一、java语言提供的所技术：synchronized

synchronized关键字，是锁的一种实现，可以用来修饰方法，代码块。为了确保lock() 和 unlock() 的成对出现。synchronized中内置了lock() 和 unlock() 方法。

对于修改代码块的时候，我们可以明确的看出，synchronized锁定的对象是obj这个对象，但在我们使用synchronized修饰方法（静态和非静态）的时候，并没有显示的指出锁定的是什么（也就是未指定被保护的资源）。
是因为java中存在一条隐式规则（该规则与静态和非静态的实现机制有关）：
synchronized修饰的是静态方法：锁定的是当前类的class，也就是代码中的Class X；
synchronized修饰的是非静态方法：锁定的是当前的实例对象 this；

以上规则应该着重注意

用synchronized 解决 count += 1的问题：

在多核场景下，多线程共同处理count += 1时候，会由于缓存的可见性导致 count += 1 的结果与预期不符合（并发编程中缓存导致的可见性问题）
现在我们用synchronized来解决这个问题，我们需要确保同一个时刻只有一个线程进行 count += 1；所以用synchronized来修饰addOne()方法。

这种情况首先确保了同一个时刻只有一个线程执行addOne方法，确保了原子性，当前线程执行完成后，count的值根据happen-before中的管程中锁规则，对于后续进行加锁执行addOne方法的线程是可见的。无论由多少个线程来一共执行1000次addOne方法。count的值都会是预期的1000；

当我们想获取count的值的时候，我们需要借助get()方法。那么count的值对于get方法的可见性却无法保证。为了保证get方法的可见性，根据管程中锁的规则，需要是get和addOne使用同一把锁。这里面 addOne 使用的锁是 this对象（java隐式规则），那么直接用synchronized修改get方法，从而get和addOne方法使用了同一把锁，从而确保了count对于两个方法的可见性。代码如下：

将以上代码转换为锁的模型大概是：

如果我们将addOne()方法活成static

这时候根据 java的隐式规则 get 加锁的是 this对象，而 addOne 加锁的就是 Class x。这个时候两个方法的锁是不一样的。从而管程中的锁的规则就无法保证这两个方法间对于共享变量 count的可见性了。

以上代码的锁的模型就是

综上：同一个资源不可以使用多个锁来进行锁定，但可以用一个锁来保护多个资源

二、对象级别的锁和类级别的锁的区别

对象级别的锁：不同的对象之间并不共享同一把锁。在不同的线程下，通过不同的对象调用执行加锁方法，锁并不会起作用
类级别的锁：所有的对象都共享同一把锁

三、用一个锁来保护多个资源

保护多个资源的时候，首先我们需要确定多个资源是否存在关联

保护没有关联的多个资源

多个资源没有关联关系，就例如银行账户的取款操作和账户的密码修改，密码和余额就是需要保护的没有关联的资源。那么不存在关联的不同的资源就使用不同的锁保护，各自管各自的。这样可以使不同的资源可以并行被使用，提升了性能。如果用通一把锁将没有关联的资源加锁，这些资源就只能串行使用用不同的锁对受保护的资源精细化管理。这种锁叫做细粒度锁。

保护有关联的多个资源
提供一把可以覆盖所有受保护资源就可以。主要需要注意的是 synchronized 锁的是this对象还是Class。

例如：转账业务，从账户A中转出100元到账户B中，那么账户A和B就是存在关联的两个不同资源。

为了保证transfer方法不存在并发问题。我们可以给他加上synchronized关键字修饰一下。那么可以看出来改锁锁定的是 Account 的 this对象，那么对于 target 对象就保护不了。因而简单的加上synchronized并不能实现一把锁保护多个资源。

根据上面提到过的java隐式规则，如果transfer声明成静态方法。那么就可以达到，用一把Class的锁锁住了所有被保护的资源。但是需要考虑一下如果声明成静态方法，会比较浪费资源。参考静态和非静态方法的区别。
但我们可以通过代码块的方式锁住 CLASS。

锁相当于保证了面向高级语言的原子性。

四、死锁问题：

在程序中通常使用细粒度锁来提高并发量，进行性能的提升，但是细粒度锁的代价是可能会造成死锁问题。死锁的定义：一组相互竞争资源的线程因互相等待，导致“永久”阻塞的现象。程序一旦发生了死锁，一般没有什么好办法，很多时候只能通过重启应用来解决。因此我们解决死锁问题的最好办法是规避死锁。

想要规避死锁，那么必须知道产生死锁的条件。产生死锁的条件（同时发生以下场景）：

互斥：共享资源X和Y只能被一个线程占有
占有且等待：线程T1已经取得了共享资源X，在等待线程Y的时候，不释放共享资源X。
不可抢占：去ITA线程不可以强行获取线程T1获取到资源
循环等待：线程T1等待线程T2的资源，线程T2等待线程T1的资源，就是循环等待

因此我们可以破坏其中某一个或者多个条件，则可以避免死锁的出现。其中，互斥条件是无法破坏掉的，因为锁的本质就是互斥，其他三个方法都是有办法破坏掉的。

占有且等待：可以使得线程一次性申请所有需要的资源，就不存在等待问题了。体现在代码中：将所有操作放在一个临界区，及同时用synchronized锁定所需要的资源。
不可抢占：可以使得线程在占有部分资源同时进一步申请资源时，如果为成功申请到资源，就将已有资源释放掉。体现在代码中：synchronized无法实现主动释放资源，如果申请不到资源，线程就会进入阻塞状态，阻塞状态的线程啥也做不了，因此无法在Java语言层面解决，不会是可以通过SDK层面解决的，通过Java并发包中提供的lock是可以解决这个问题的。
循环等待：指定线程申请资源的顺序。体现在代码中：对不同的资源设定不同的属性id，对id进行排序。

在选择对那种条件进行破坏的时候，需要结合具体情况进行判断，破坏那种条件的成本最低。