Java并发编程——管程（Monitor）

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管程（Monitor）

​ 管程（Monitor），Java 中被翻译为监视器，管程是它在操作系统层面的名称，所谓管程，即管理共享变量及对其操作过程，让它支持并发访问，在 Java 中可以理解为管理类的成员变量和方法，从而达到线程安全的目的

共享带来的问题

​ 假设此时有两个线程同时对初始值为0的静态变量做相同次数的自增和自减：

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public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        for (int i = 0; i < 5000; ++i) counter++;
    }, "t1");

    Thread t2 = new Thread(() -> {
        for (int i = 0; i < 5000; ++i) counter--;
    }, "t2");

    t1.start();
    t2.start();
    t1.join();
    t2.join();

    log.debug("is {}", counter);
}

​ 按常理，这个加一次减一次，最后的结果应该是0吧，让我们来看看运行结果：

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16:01:50 [main] c.Test1 - is -1768

Process finished with exit code 0

​ 显然，这个程序的运行结果不是0，为什么会出现这个问题呢？我们需要从字节码来进行分析

​ 对于i++操作来说，实际上会产生四行字节码指令getstatic i、iconst_1、iadd、putstatic，而在 Java 内存模型中，完成静态变量的自增自减，需要在主存和工作内存中进行数据交换：

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 					《---》 线程 1 i++
    主内存
static int i = 0
 					《---》 线程 2 i--

​ 由于线程占用 cpu 资源的顺序是随机的，所以i++和i--这两行代码所对应的8行字节码指令，可能会出现交错运行的情况：线程 1 从主存中获取了 i的值为0，还没进行++操作时，线程 2 也取到了i = 0，这时线程 1 和线程 2 分别进行++和--操作后，线程 1 先将i = 1返回给主存，随后线程 2 又将i = -1返回给主存，这时主存中的i值即为-1，在这种情况多次重复运行后，i的值根本无法预测

​ 如何解决在并发情况下的这种问题呢？这时要引入临界区（Critical Section）的概念

临界区（Critical Section）

​ 上述程序中，一个程序运行多个线程本身是没有问题的，问题出现在多个线程同时访问共享资源，而多个线程访问共享资源本身也是没有问题的，问题的根本在于：在多个线程对共享资源进行读写操作时发生了指令交错，而当一段代码块内如果存在对共享资源的多线程读写操作，我们就称这段代码块为临界区

​ 很明显，上一个例子中的临界区即为counter++和counter--这两行代码，多个线程在临界区内执行，由于代码的执行序列不同而导致结果无法预测，称之为发生了竞态条件，为了避免临界区的竞态条件发生，可以使用：

  • 阻塞时解决方案：synchronized、Lock
  • 非阻塞式解决方案：原子变量

##　synchronized　解决方案

​ synchronized，即俗称的【对象锁】，它采用互斥的方式让同一时刻至多只有一个线程持有【对象锁】，其他线程再想获取【对象锁】时就会阻塞住，这样就能保证拥有锁的线程可以安全的执行临界区内的代码，不用担心上下文切换

synchronized 用法

​ 【对象锁】在使用时，只需要将临界区代码放在synchronized代码块内即可，即：

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static Object room = new Object();
...
synchronized(room) {
	conuter++;
}
...
synchronized(room) {
	conuter--;
}

​ 这种写法就保证了

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