并发编程如何使用锁保护多个资源
上一篇我们知道受保护资源和锁之间合理的关联关系应该是N:1的关系,也就是说一个锁可以保护多个资源，并不能多把锁来保护一个资源，今天我们就说说如何实现一把锁保护多个资源.
保护没有关联关系的多个资源
在现实生活中,球场的座位和电影院的座位是没有关联的，这种场景非常容易解决，那就是球场有球场的门票，电影院有电影的门票
同样,在编程的世界里，也是同样的原理，比如，银行业务的针对账户余额的取款操作，和银行账户密码的修改，我们可以为余额和密码分别分配不同的锁,
比如下面的代码，Account有两个成员，分别是余额balance和账户密码password,取款和查看余额会操作账户余额，我们专门创建一个final对象balLock作为锁,而更高密码我们也专门创建一个pwlock作为锁，不同的资源用不通的锁，各自管理各自的资源
class Account {
// 锁：保护账户余额
private final Object balLock
= new Object();
// 账户余额
private Integer balance;
// 锁：保护账户密码
private final Object pwLock
= new Object();
// 账户密码
private String password;
// 取款
void withdraw(Integer amt) {
synchronized(balLock) {
if (this.balance > amt){
this.balance -= amt;
}
}
}
// 查看余额
Integer getBalance() {
synchronized(balLock) {
return balance;
}
}
// 更改密码
void updatePassword(String pw){
synchronized(pwLock) {
this.password = pw;
}
}
// 查看密码
String getPassword() {
synchronized(pwLock) {
return password;
}
}
}我们也可以使用一把锁把所有资源保护起来，例如我们可以用this这一把锁来管理账户所有资源，只要给多有方法添加synchronized,就可以了
但是用一把锁保护所有资源，性能方便太差，所有的资源操作都是必须串行进行的,而我们用两把锁，取款和修改密码是可以并行的，用不同锁对受保护资源进行精细化管理，能够提升性能，这个锁的名字叫细粒度锁
保护有关联关系的多个资源
多个资源有关联，是不容处理的，比如，三个账户A,B,C,我们在账户A里减少100元，给账户B加100元，这两个账户就是有关联的，看下面代码，一个账户对象，有一个成员变量余额,还有一个转账的方法transfer,如何保证转账transfer没有并发问题
class Account {
private int balance;
// 转账
void transfer(
Account target, int amt){
if (this.balance > amt) {
this.balance -= amt;
target.balance += amt;
}
}
}我们第一时间想到的方案就是添加synchronized，如下图
class Account {
private int balance;
// 转账
synchronized void transfer(
Account target, int amt){
if (this.balance > amt) {
this.balance -= amt;
target.balance += amt;
}
}
}这个方案看上去好像没有问题，但是我要知道使用synchronized其实使用this这把锁，问题就出现在this,this只能保护自己的月this.balance,却保护不了别人的余额target.balance,就像你用自己家的锁去保护别人家的锁,也不能用自己的票来保护别人的座位一样
举个例子，我们有三个账户A,B,C,余额都是200元,我们用两个线程分别操作:账户A给账户B转100元，账户B给账户C转100元,最后我们期待的是,账户A是100元,账户B是200元，账户C是300元
我们使用的两个线程,不同的CPU,这样是不能达到互斥的，因为线程1锁定的是账户A,而线程2锁定的是账户B,所以这两个线程同时进入临界区transfer,就有可能是300(线程1后于线程2,线程2写的余额值会被覆盖)也有可能是100(线程1先于线程2,线程1写的余额值会被覆盖),但是就是没有200.
使用锁的正确姿势
如果解决上面的问题呢，我们就可以使用同一把锁保护多个资源,也就是现实世界的包场,那么上面的例子中，this是对象级别的锁,但是账户A和账户B是不同的对象，如何可以共享一把锁呢
我们其实可以让所有对象都持有一个唯一性的对象,这个对象再创建Account时传入,如下面代码，我们把Account默认构造函数改成private,同时增加一个带object lock参数的构造函数，在创建Account对象是，传入相同的lock,这样所有的Account对象都共享一把锁lock
class Account {
private Object lock；
private int balance;
private Account();
// 创建Account时传入同一个lock对象
public Account(Object lock) {
this.lock = lock;
}
// 转账
void transfer(Account target, int amt){
// 此处检查所有对象共享的锁
synchronized(lock) {
if (this.balance > amt) {
this.balance -= amt;
target.balance += amt;
}
}
}
}上面是解决并发性问题，但是在实际开发中，我们是无法保证构造函数传入的是同一个锁，因为创建Account对象的代码可能分散到多个工程，传入共享lock真的很难.上面的可行性是不行的，那么我们有没有更好的方案呢，当时是有的,就是使用Account.class，而且这个对象是java虚拟机在加载Account类创建的，可以保证他就是唯一的，使用Account,class作为共享锁，修改代码如下
class Account {
private int balance;
// 转账
void transfer(Account target, int amt){
synchronized(Account.class) {
if (this.balance > amt) {
this.balance -= amt;
target.balance += amt;
}
}
}
}下图很直观的展示了我们是如何使用Account.class实现保护不同对象临界区
最后，我们重申一下关联关系，其实就是原子性的特征,之前我们说的原子性，主要是面向CPU指令的,转账操作的原子性是面向高级语言的，不过本质是一样
原子性的本质其实并不是不可分割，这只是他的表现，其本质是多个资源间有一致性的要求，操作的中间状态对外不可见。