Java中对象的锁定机制

Question

假设客户有一张信用卡。他的余额是 x 元，他正在购买价值为 y 的商品（yx 但 z

现在我将在 Java 中模拟这种情况。如果所有交易都是顺序进行的，则无需恐慌。客户可以购买价值为 y 的商品，然后他没有足够的信用来购买其他商品。

但是，当我们进入多线程环境时，我们必须处理一些锁定机制或策略。因为如果另一个线程在先前线程反映更改之前读取信用卡对象，则会出现严重问题。

据我所知，一种方法是我们可以保留原始余额的副本，并在更新余额之前检查当前值。如果该值与原始值相同，则我们可以确保其他线程不会更改余额。如果余额不同，则必须撤销计算。

Java 同步也是一个很好的解决方案。现在我的问题是，在这种情况下实施最佳方法是什么？

此外，如果我们要从宏观角度看待这个问题。同步会影响系统的性能。由于它锁定了对象，其他线程必须等待。

- Ruchira Gayan Ranaweera

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你听说过synchronized吗？ - Rahul Bobhate

@RahulBobhate，我已经将那部分添加到问题中了。 - Ruchira Gayan Ranaweera

其他线程只有在尝试访问相同的信用卡时才需要等待，这种情况非常不太可能发生。 - Alexei Kaigorodov

@AlexeiKaigorodov 是的，你说得对。但如果这是大规模的，并且有更多的进程，那么问题就会出现。 - Ruchira Gayan Ranaweera

Answer 1

我将使用ReadWriteLock，这有助于读写锁定，这很好，因为您可以为每个资源拥有单独的读写锁：

ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();


readWriteLock.readLock().lock();

    // multiple readers can enter this section
    // if not locked for writing, and not writers waiting
    // to lock for writing.

readWriteLock.readLock().unlock();


readWriteLock.writeLock().lock();

    // only one writer can enter this section,
    // and only if no threads are currently reading.

readWriteLock.writeLock().unlock();

ReadWriteLock 内部保持两个锁实例。一个用于读取访问，另一个用于写入访问。

- tokhi

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我期待着更多地了解这个。感谢您的回答和点赞。 - Ruchira Gayan Ranaweera

Answer 2

你所谈论的听起来像是软件事务内存。你乐观地假设没有其他线程会修改你的事务所依赖的数据，但你有一种机制可以检测到它们是否已经修改。 java.util.concurrent.atomic 包中的类型可以帮助构建无锁解决方案。它们实现了高效的比较和交换操作。例如，一个 AtomicInteger 引用将允许你像这样做：

AtomicInteger balance = new AtomicInteger();

…

void update(int change) throws InsufficientFundsException {
  int original, updated;
  do {
    original = balance.get();
    updated = original + change;
    if (updated < 0)
      throw new InsufficientFundsException();
  } while (!balance.compareAndSet(original, update));
}

如您所见，这种方法容易出现线程活锁的情况，其中其他线程不断改变余额，导致一个线程无限循环。在实践中，应用程序的具体情况决定了活锁的可能性。

显然，这种方法非常复杂且充满陷阱。如果您不是并发专家，使用锁来提供原子性更加安全。如果同步块内的代码不执行任何阻塞操作（例如I/O），则锁定通常足够快。如果关键部分的代码有明确的执行时间，则最好使用锁。

- erickson

Answer 3

您的建议不适合。在检查和更新之间无法确定上下文切换是否发生。

唯一的方法是同步。

- Dario

Answer 4

据我所见，一种方法是我们可以保留原始余额的副本，并在更新余额之前检查当前值。如果该值与原始值相同，则可以确保其他线程不会更改余额。如果余额不同，则必须撤消我们的计算。

听起来像是 AtomicInteger.compareAndSet() 和 AtomicLong.compareAndSet() 所做的事情。

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更易理解的方法是在您的CreditCard类上使用synchronized方法，您的代码将调用这些方法来更新余额。（一个对象上只能执行一个synchronized方法。）

在这种情况下，您需要一个public synchronized boolean makePurchase(int cost)方法，在成功时返回true，失败时返回false。目标是您的对象上没有任何交易需要超过一个方法调用 - 正如您已经意识到的那样，您不想在CreditCard上进行两个方法调用（getBalance()和稍后的setBalance()）来完成交易，因为可能会出现竞争条件。

- pobrelkey

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最好锁定资源，而不仅仅是方法。因为这仍然会导致“竞态条件”。 - tokhi