《Java并发编程实战》学习笔记 Day10

原子性问题的源头是线程切换，而操作系统做线程切换是依赖CPU中断的，所以禁止CPU发生中断就可以禁止线程切换。单核CPU，这样是可行的，但是并不适合多核场景。

多核场景下，有可能同一时刻有多个线程执行，此时禁止CPU中断，只能保证CPU上的线程连续执行，不能保证同一时刻只有一个线程执行。同一时刻只有一个线程操作共享变量，我们称之为互斥，无论多核还是单核，只要保证了这一点就可以保证原子性。

简易锁模型

锁，在大多数时候都是我们互斥操作的首先，我们把一段需要互斥执行的代码称为临界区，线程在进入临界区之前，首先尝试加锁，如果成功，进入临界区，否则就等待，直到持有锁的线程解锁，持有锁的线程执行完临界区的代码后，执行解锁。

改进后的锁模型

首先，我们把临界区要保护的资源标注出来，如在临界区增加了一个元素，受保护资源R；其次，我们要保护资源R就得为它创建一把锁LR；最后，针对这把锁LR，我们还需要在进出临界区时添上加锁操作和解锁操作。

明确锁的范围，能够锁住的资源，可能容易出问题的地方：

1. 锁住了错误的资源
2. 锁的粒度太大，锁住的资源太多，导致性能太低。

Java语言提供的锁技术：synchronized

锁是通用的技术方案，Java提供的synchronized关键字，就是锁的一种实现，synchronized 关键字可以用来修饰方法，也可以用来修饰代码块。

Java 编译器会在 synchronized 修饰的方法或代码块前后自动加上加锁 lock() 和解锁 unlock()，这样做的好处就是加锁 lock() 和解锁 unlock() 一定是成对出现的。

synchronized里加锁解锁锁定的对象在哪里？

当synchronized修饰代码块的时候，锁定了一个obj对象

当synchronized修饰方法时：

1. 当修饰静态方法的时候，锁定的是当前类的Class对象
2. 当修饰非静态方法的时候，锁定的是当前实例对象this

用synchronized解决count+=1问题

class SafeCalc {
  long value = 0L;
  long get() {
    return value;
  }
  synchronized void addOne() {
    value += 1;
  }
}

addOne()方法首先可以肯定，被synchronized修饰后，无论单核还是多核CPU，只有一个线程执行addOne()方法，所以保证了原子性。可见性问题？

管程中锁的规则：对一个锁的解锁Happens-Before于后续对这个锁的加锁。

管程，就是我们这里的 synchronized（至于为什么叫管程，我们后面介绍），我们知道 synchronized 修饰的临界区是互斥的，也就是说同一时刻只有一个线程执行临界区的代码；而所谓“对一个锁解锁 Happens-Before 后续对这个锁的加锁”，指的是前一个线程的解锁操作对后一个线程的加锁操作可见，综合 Happens-Before 的传递性原则，我们就能得出前一个线程在临界区修改的共享变量（该操作在解锁之前），对后续进入临界区（该操作在加锁之后）的线程是可见的。

执行完addOne()方法后，value的值对于get()方法的值是可见的吗？这个可见性是不能保证的。管程中锁的规则，是只保证后续对这个锁的加锁的可见性，get()方法没有加锁操作，所以可见性不能保证。解决的方案就是给get()方法也加synchronized。

get() 方法和 addOne() 方法都需要访问 value 这个受保护的资源，这个资源用 this 这把锁来保护。线程要进入临界区 get() 和 addOne()，必须先获得 this 这把锁，这样 get() 和 addOne() 也是互斥的。

锁和受保护资源的关系

受保护资源和锁之间的关联关系是N：1的关系。

对上边的例子改动，继续分析，把value改成静态变量，把addOne()方法改成静态方法，继续分析get() 方法和 addOne() 方法是否存在并发问题？

class SafeCalc {
  static long value = 0L;
  synchronized long get() {
    return value;
  }
  synchronized static void addOne() {
    value += 1;
  }
}

改动后，受保护的资源是静态变量value，用两个锁保护一个资源，两个锁分别是this和SafeCalc.class。由于临界区是用两个锁保护的，所以set的过程中可以get，临界区就不存在互斥性关系，临界区addOne()对value的修改临界区get()也没有可见性，就导致了并发问题。