Java多线程 之 访问共享资源synchronized、lock（七）

上一篇博文引出了资源竞争，并使用例子展示了资源竞争产生的结果（错误）。这篇博文给出解决方法。

1. synchronized

解决线程冲突的方案基本上都是：序列化访问共享资源。即当多个线程对共享资源同时访问时，对共享资源加锁访问。在Java中提供了synchronized关键字。

在java中，所有对象都自动含有单一的锁。也就是说，当一个任务调用某个对象上被synchronized标识的f()方法时，其他任务不能再调用该对象上被synchronized标识的g()方法，但是这个任务却可以在f()中嵌套调用g()方法。其实现原理是这样的：一个任务可以多次获得对象的锁（《Thinking in java》中文第四版677页的原话），即如果一个对象被解锁（锁被完全释放），其计数变为0；当一个任务第一次给对象加锁的时候，计数器变为1，每当这个相同的任务在这个对象上获得锁时（嵌套调用），计数就会递增；只有首先获得锁的任务才能继续获得锁（因为，这个计数不为0了）；每当任务离开一个synchronized方法，计数递减，当计数为0时，锁被完全释放，其他任务可以获得锁。JVM负责跟踪对象被加锁的次数。

在java中，针对每个类也有一个锁（作为类的class对象的一部分）。这样，synchronized static方法可以在类的范围内防止对static数据的并发访问。也就是说，一个任务调用了被synchronized static标识的f()方法，则其他任务不能再调用被synchronized static标识的g()方法。

每个访问临界资源的方法都必须被同步。

下面是使用synchronized关键字解决上篇博文中并发错误的例子：

package org.fan.learn.thread.share;
/**
* Created by fan on 2016/6/12.
*/
public class SynchronizedEvenGenerator extends IntGenerator {
private int evenValue = 0;
@Override
public synchronized int next() {
++evenValue;
Thread.yield();
++evenValue;
return evenValue;
}
public static void main(String[] args) {
EvenChecker.test(new SynchronizedEvenGenerator());
}
}

这个即使调用了yield方法，也不会产生任何并发错误。

2.lock

lock看上去很直接，就是加锁。《Thinking in java》说，lock与内建的锁形式相比，代码缺乏优越性，但是对某些具体问题，lock更加灵活。

看个例子：

package org.fan.learn.thread.share;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* Created by fan on 2016/6/12.
*/
public class LockEvenGenerator extends IntGenerator {
private int evenValue = 0;
Lock lock = new ReentrantLock();
@Override
public int next() {
lock.lock();
try {
++evenValue;
Thread.yield();
++evenValue;
return evenValue;
} finally {
lock.unlock();
}
}
public static void main(String[] args) {
EvenChecker.test(new LockEvenGenerator());
}
}

注意使用lock方式来同步，最好使用上面的写法来写，特别是return语句的位置。return语句必须在try子句中出现，以确保unlock不会过早放生，从而将数据暴露给了第二个任务。

lock方式还可以使用trylock方式，如果没有获得锁，不会一直阻塞，而是直接返回。

还可以给trylock传递一个时间，表示在这个时间段内如果没有获取锁会直接返回。