锁的魔力：保护共享资源的秘籍

2023-12-08 20:39:25

当多个线程同时访问共享资源时，如果没有适当的管理，结果往往是灾难性的。就像一群淘气的小孩同时争抢一盒玩具，如果没有大人监管，他们很可能会把玩具弄坏或丢失。在并发编程中，这样的共享资源被称为临界区，而试图访问和修改临界区的行为被称为竞争条件。

为了解决竞争条件带来的混乱，锁应运而生。锁就像看门人，它控制着谁可以进入临界区，谁必须等待。当一个线程获取锁时，它表示它获得了独占访问临界区的权限。其他试图访问临界区的线程将被阻止，直到持锁线程释放锁。

在 Java 中，锁是通过 synchronized 实现的。当一个线程进入一个 synchronized 方法或代码块时，它会自动获取与该方法或代码块关联的锁。当线程退出 synchronized 范围时，它会自动释放锁。

例如，假设我们有一个共享变量 counter，它记录了访问网站的次数：

public class WebsiteCounter {

    private int counter = 0;

    public void incrementCounter() {
        synchronized (this) {
            counter++;
        }
    }

    public int getCounter() {
        return counter;
    }
}

incrementCounter 方法使用 synchronized 关键字来保护共享变量 counter。当一个线程调用 incrementCounter 方法时，它将获取与该方法关联的锁。然后，它可以安全地递增计数器，因为没有其他线程可以同时修改计数器。

锁不仅可以防止竞争条件，还可以防止更严重的并发问题，例如死锁。死锁发生在两个或多个线程相互等待释放锁的情况。例如，假设我们有两个线程 A 和 B，它们都试图获取两个不同的锁：

public class DeadlockExample {

    private Object lock1 = new Object();
    private Object lock2 = new Object();

    public void threadA() {
        synchronized (lock1) {
            synchronized (lock2) {
                // 执行一些操作
            }
        }
    }

    public void threadB() {
        synchronized (lock2) {
            synchronized (lock1) {
                // 执行一些操作
            }
        }
    }
}