【Java併發入門】03 互斥鎖（上）：解決原子性問題

原子性問題的源頭是線程切換

Q：如果禁用 CPU 線程切換是不是就解決這個問題了？
A：單核 CPU 可行，但到了多核 CPU 的時候，有可能是不同的核在處理同一個變數，即便不切換線程，也有問題。

所以，解決原子性的關鍵是「同一時刻只有一個線程處理該變數，也被稱為互斥」。

如何做到呢？用「鎖」。

一、鎖模型

一）簡易鎖模型

一般看到的鎖模型長下麵這樣。

但對於這個模型，會有幾個疑問：

• 鎖的是什麼？
• 臨界區的這一堆代碼相關的都被鎖了？
• 保護的又是什麼？

二）改進後的鎖模型

用下麵這個模型來解釋就解答了上面幾個問題：

• 要保護的是臨界區中的資源 R
• 因此要為 R 創建一個對應的鎖 LR
• 需要處理資源 R 的時候先加鎖，處理完之後解鎖

要註意的是：

• 一個資源必須和鎖對應，不能用 A 鎖去鎖 B 資源

二、Java 提供的鎖技術

Java 提供了多種技術，這裡僅談及 Synchronized。

Synchronized 關鍵字

Java 語言提供的 synchronized 關鍵字，就是鎖的一種實現。synchronized 關鍵字可以用來修飾方法，也可以用來修飾代碼塊。

class X {
  // 修飾非靜態方法
  synchronized void foo() {
    // 臨界區
  }
  // 修飾靜態方法
  synchronized static void bar() {
    // 臨界區
  }
  // 修飾代碼塊
  Object obj = new Object()；
  void baz() {
    synchronized(obj) {
      // 臨界區
    }
  }
}  

Q：synchronized 沒看到 lock 和 unlock？
A：在編譯的時候會做轉換，synchronized起始的地方加鎖，結束的地方解鎖。

Q：那麼 synchronized 鎖的是什麼呢？
A：當修飾靜態方法時，鎖定的是當前類的 Class 對象，在上面的例子中就是 Class X；
當修飾非靜態方法時，鎖定的是當前實例對象 this。
當修飾代碼塊時，括弧中寫的是啥就鎖啥。

（可能不准確）
Class 對象是用來保存類信息的，可以理解為元數據？
實例對象則是每一個 new 出來的特殊的個體

Synchronized 實例

public class SynchronizedTT  {
    private int value = 0;

    //public void printValue() {
    public synchronized void printValue() {
        System.out.println(this.value);
    }

    public synchronized void addValue() throws InterruptedException {
        Thread.sleep(1000);
        this.value += 1;
    }
}

// 開兩個線程，一個先調用 addValue()，另一個後調用 printValue()