Java多线程并发锁和原子操作，你真的了解吗？

Posted 2020-12-26 小小野马

 

前言        

        对于Java多线程，接触最多的莫过于使用synchronized，这个简单易懂，但是这synchronized并非性能最优的。今天我就简单介绍一下几种锁。可能我下面讲的时候其实很多东西不会特别深刻，最好的方式是自己做实验，把各种场景在代码中实验一下，这样发发现很多细节。

volatile

        作为Java中的轻量级锁，当多线程中一个线程操作后可以保证其他线程可见，也就是书上所说的“可见性”，另外一个就是“重排序”。所谓重排序指的是JVM对指令的优化。很多人可能在实际实验中发现好像不是如此，最后的例子我也会说明这一点。

synchronized

        这个作为Java中“重量级”的线程安全机制被大家所熟知，这个就不在这里做解释了。

java.util.concurrent.locks.ReentrantLock

        java.util.concurrent.中是JDK1.5中出的对于一些并发操作的类库，其中包括很多同学很喜欢的原子类，比如说AtomicInteger。它里面原理就是一个CAS，这里就不做过多的阐述，有兴趣的可以看看源码。

 

       好，说一下ReentrantLock，这个锁主要是能显示的添加锁和释放锁，好处是更加灵活，能够更加准确的控制锁，也能确保系统的稳定，比如说“重连”。后面代码会有使用到。 

 实际场景

       上面介绍完了几种锁，下面用具体的代码来看看几种锁的实际用法，以及各种表现形式。代码有点长，这里最好自己实验一下，然后看看结果，并思考这个结果。

输出结果：

            i>>>>>381890

            vi>>>>>353610

            ai>>>>>400000

            si>>>>>392718

            ri>>>>>392658

 从上面的输出结果来看真是让人大感意外：只有原子操作AtomicInteger的结果保证了多线程的安全性，而其他不管是用轻量级的volatile还是重量级的synchronized都没有达到我们想要的效果。这也让我产生了大在的怀疑。难道问题真的这么蹊跷？

       从这里不难看出除了AtomicInteger用的是其自己的方法而其他都是用到了Java的语法糖++操作。而这让我想起了++操作并非原子操作，而可能在其中间操作导致了其他线程对其他进行了修改，虽然同样的问题我在《Think in Java》中也找到可以佐证的例子。这里有一个问题就是synchronized：因为我对si已经加了synchronized操作，但是输出的结果令人意外，难道还会有问题？这让我想把这段代码编译成字节码的冲动。好吧，下面看字节码（这里我单独把synchronized这一段操作抽出来，作为分析，其他几个就算了，不然编译后的字节码有点多）

      为了方便看，先贴出源代码

下面是字节码，为了节省篇幅，一些不重要的部分我将不贴出

从这里一看从monitorenter进入安全区到monitorexit出安全区没有发现si是处于中间状态的，那又是在哪出的问题呢？这里简单说一下，归根结底仍然是（++）操作非原子操作，可是很多人疑惑了，这里不是加锁了吗？废话不多说，在我的深入探析Java线程锁机制有一个比较详细的分析。