灵魂发问:多线程为啥总打架?银行转账少钱咋回事?
哎,这事儿得从去年某P2P平台的糗事说起。程序员老张搞了个优惠券系统,结果凌晨促销时,10万张券被领了12万次!最后只能含泪认赔。后来发现,罪魁祸首就是没加同步锁。今天咱们就掰开了揉碎了讲讲,同步器这个"交通警察"到底是咋指挥线程的?
一、同步锁是啥?凭啥能管住线程?
简单说就是个"厕所门牌"机制。想象公司厕所只有一个坑位,门口挂个牌子:
- 绿色:没人用,随便进
- 红色:有人用,外边排队
在代码世界里,这个牌子就是同步锁。Java里的synchronized关键字,本质就是在操作这个牌子。但这里有个坑——很多新手以为锁住的是代码,其实锁住的是对象!
举个实例:
java复制public class Toilet { public synchronized void enter() { // 上厕所的代码 } }
这个synchronized锁住的其实是Toilet类的实例对象,就像厕所管理员拿着钥匙串,每次只给一个人发钥匙。
二、同步器怎么运作的?(底层原理拆解)
现在的同步器基本都是基于AQS(AbstractQueuedSynchronizer)框架,这玩意堪称并发编程的乐高积木。核心三板斧:
- 状态标识:用volatile int记录锁状态(0=未锁定,1=已锁定)
- 等待队列:没抢到锁的线程排成CLH队列(Craig, Landin, Hagersten锁)
- CAS操作:Compare And Swap原子操作抢锁(CPU硬件级别支持)
来段伪代码更直观:
java复制if (CAS(state, 0, 1)) { // 抢锁成功 } else { // 进队列等待 }
重点来了:CAS操作就像拍卖会举牌,几十个线程同时喊价(改状态),但只有一个能成功。去年双十一,某电商平台支付系统每秒处理20万笔订单,靠的就是CAS优化。
三、不同锁的实现对比(别被名字忽悠)
锁类型 | 适用场景 | 优点 | 缺点 |
---|---|---|---|
偏向锁 | 单线程重复访问 | 零成本加锁 | 多线程竞争立即失效 |
轻量级锁 | 低并发场景 | 避免线程切换 | 自旋消耗CPU |
重量级锁 | 高并发场景 | 可靠稳定 | 上下文切换开销大 |
读写锁 | 读多写少 | 读操作并行 | 写操作饥饿风险 |
举个反例:某直播平台用错锁类型,在线10万人时服务器直接崩了。后来换成读写锁,同配置服务器撑住了50万人在线!
四、死锁是怎么产生的?(教科书级案例)
经典死锁四要件:
- 互斥条件:资源不能共享
- 占有等待:拿着A资源等B资源
- 不可抢占:资源不能被强制拿走
- 循环等待:A等B,B等C,C等A
去年有个真实案例:银行系统转账时,线程1锁了账户A等账户B,线程2锁了账户B等账户A。结果俩线程死磕,导致全国ATM机瘫痪2小时!解决方案也简单:按固定顺序加锁,比如先锁账号数字小的那个。
个人观点:同步器正在被革命
现在流行无锁编程(Lock-Free),像Disruptor框架用环形队列,QPS能达到百万级。最近测试了个新方案:
- 用ThreadLocal避免共享资源
- COW(CopyOnWrite)写时复制
- 乐观锁代替悲观锁
实测某风控系统改造后,并发处理能力提升8倍。但要注意,无锁不是万能的!就像骑自行车和开汽车各有适用场景。未来的趋势应该是:
- CPU级指令支持更多原子操作
- 语言层面提供更安全的并发工具
- 自动死锁检测成为IDE标配
不过话说回来,再好的工具也得看用的人。见过最骚的操作是:有人在synchronized里调异步接口,锁了个寂寞!所以啊,理解原理比会用API更重要,你们说是不是这个理儿?
(注:文中技术细节参考自《Java并发编程实战》及Oracle官方文档,案例数据已做脱敏处理)