同步代码块与隐式锁

朱雀 2020-05-13 15:27 787阅读 0赞

我们通过以下代码完成多个线程对共享资源的竞争问题。

```java
synchronized (ThreadCompetitionDemo.class){
    count++;
}
```

这段代码保证了count++操作可以得到正确的累加结果。

在java并发编程中，这段代码称之为一个`同步代码块`。同步代码块的标准语法如下：

```java
synchronized(锁对象){
    ...
}
```

`synchronized`关键字的作用就是用于声明这是一段同步代码块。JVM在遇到synchronized关键字时，会把花括号"{...}"中间的代码当成一个`原子操作`，也就是说，只有等到同步代码块中的代码在执行完成的时候，CPU才会进行线程的上下文切换，而不会再同步代码块中的内容只执行了一部分的时候，就切换到其他线程运行。

每个synchronized关键字都必须要配合`锁`进行使用，在java中，任何对象实例都可以当做一个锁来使用，而上面代码中，ThreadCompetitionDemo.class表示的一个Class对象的实例，因此其也是一个锁。我们经常会看到一些概念，例如`隐式锁`(intrinsic lock)、`监视器锁`(monitor lock)，其实指的都是把一个普通java对象当成一个锁来使用。在java官方的并发编程教程中，就提到每一个java对象都会关联一个隐式锁，因此当我们在使用synchronized关键字编写同步代码块时，实际上利用的就是小括号中的java对象的关联的隐式锁。

需要注意的是，在使用同步代码块解决多线程竞争共享资源的问题时，我们使用的必须是同一把锁。所谓`同一把锁`，其实指得就是同一个对象实例。多个线程竞争同一把锁，先得到锁的先执行，在同步代码块执行完成之后，就把自动把锁释放掉。然后其他线程再来抢夺这把锁，进行代码的执行。

读者从这里应该看到，如果多个线程竞争的是同一把锁，JVM除了保证同步代码块中的内容可以以原子方式执行，其实还隐含了另外一个功能，就是先后执行的顺序，先得到锁的先执行，这实际上是`happens-before原则`，我们在后面会详细详解。

考虑下，在第一节的案例中，如果我们使用的是不同的锁(其实就是不同的java对象实例)，会产生什么情况？我们将代码修改为如下：

```java
public class MultiLock {
    static int count=0;
    //定义两个锁，前面我们已经提到，任何的Java对象实例都可以当成锁，这里用两个不同的字符串实例表示两个不同的锁
    static String lock1="lock1";
    static String lock2="lock2";
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        long start=System.currentTimeMillis();
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i <5000000 ; i++) {
                    synchronized (lock1){//使用lock1
                        count++;
                    }
                }
                System.out.println("自定义线程:计算完成...，耗时"+(System.currentTimeMillis()-start));
            }
        }.start();
        for (int i = 0; i <5000000 ; i++) {
            synchronized (lock2){//使用lock2
                count++;
            }
        }
        ArrayList<Object> arrayList = new ArrayList<>();
        System.out.println("主线程:计算完成....，耗时"+(System.currentTimeMillis()-start));
        Thread.sleep(10000);
        System.out.println("count:"+count);
    }
}
```

这段代码中，我们用了两个不同的字符串实例代表两个不同的锁，主线程和自定义线程分别使用不同的锁。代码运行结果如下：

```
主线程:计算完成....，耗时390

自定义线程:计算完成...，耗时450

count:8699531

```

可以看到结果依然是不正确的。为什么会出现这个问题呢？

虽然同步代码块中的内容可以保证以原子的方式运行，但是因为使用了不同的锁，所以两个线程依然可以并发执行。也就是说，两个线程依然可以同时对变量count进行修改。只有在使用同一个锁的情况下，才能保证任意时刻，只能有一个线程对变量进行修改。