共享资源那么多,如何用一把锁保护多个资源?
写在前面
上图的关键是「R1 的锁保护 R1」的指向关系是否正确
如果都是保护单个资源这样简单,程序猿的世界该有多美好,可惜并不是,通常我们需要保护多个资源
保护多个资源
保护多个没有关系的资源
如果多个资源没有关系,那就是保护一个资源模型的复制,同样非常简单,且看下图:
比如现实中银行取款和修改密码操作。
银行取款操作对应的资源是「余额」, 修改密码操作对应的资源是「密码」,余额和密码两个资源完全没有关系,所以各自用自家的锁保护自家的资源就好了
如果多个资源没有关系,程序猿的世界该有多美好,可惜并不是,我们保护的资源多数情况都有关联关系
保护多个关系的资源
拿经典的银行转账案例来说明,账户 A 给账户 B 转账,账户 A 余额减少 100 元,账户 B 余额增加 100 元,这个操作要是原子性的,那么资源「A 余额」和资源「B 余额」就这样"有了关系",先来看程序:
class Account { private int balance; // 转账 synchronized void transfer( Account target, int amt){ if (this.balance > amt) { this.balance -= amt; target.balance += amt; } } }
用 synchronized 直接保护 transfer 方法,然后操作资源「A 余额」和资源「B 余额」就可以了
⚠️: 真的是这样吗?
先停止向下看,在你的笔记本上按照文章开头的三步走来画个图看一看,是否和下图一样呢?
我们通常容易忽略锁和资源的指向关系,我们想当然的用锁 this 来保护 target 资源了,也就没有起到保护作用
假设 A,B,C 账户初始余额都是 200 原,A 向 B 转账 100,B 向 C 转账 100
我们期盼最终的结果是:
账户 A 余额: 100 元
账户 B 余额: 200 元
账户 C 余额: 300 元
假线程 1「A 向 B 转账」与线程 2「B 向 C 转账」两个操作同时执行,根据 JMM 模型可知,线程 1 和线程 2 读取线程 B 当前的余额都是 200 元:
- 线程 1 执行 transfer 方法锁定的是 A 的实例(A.this),并没有锁定 B 的实例
- 线程 2 执行 transfer 方法锁定的是 B 的实例(B.this),并没有锁定 C 的实例
所以线程 1 和线程 2 可以同时进入 transfer 临界区,上面你认为对的模型其实就会变成这个样子:
总结
到这里关于锁和资源的关系你应该了解的更加透彻了,单个资源和多个无关联资源的情形都很好处理,为各自资源创建相应的锁就好,如果多个资源有关联,为了让锁起到保护作用,我们需要将锁的粒度变大,比如将 this 锁变成了 Account.class 锁。
转账业务非常常见,并发量非常大,如果我们将锁的粒度都提升到 Account.class 这个级别(分久必合),假设每次转账业务都很耗时,那么显然这个锁的性能是比较低的,所以接下来的文章,我们还会继续优化这个模型,选择合适的锁粒度,同时能保护多个有关联的资源,
我们的锁粒度虽然大,但是我们保障了账户的安全,所以并发编程可以先保证事情做对,遇到瓶颈了,慢慢优化改变相应的模型就好了,当然熟练理解这个模型以后,一步到位的并发编程模型当然是极好的......
灵魂追问
- 还记得 happens-before 的几个原则吗?
- 偏向锁,轻量锁,重量锁是不是和我们这节内容有异曲同工之处呢?
- 提前想一下,我们如何来优化这个模型呢?
附加说明
如果你对这篇文章理解有些困难,可以按照下面的顺序回忆前序文章相关内容