java 中volatile和lock原理分析

这是一篇关于Java中volatile和lock原理分析的完整攻略。在本文中，我们将逐一介绍这两个关键字的定义以及它们的使用。我们将会使用到两个具体的示例来说明这两个关键字的使用方法以及背后的原理。

Volatile

定义

先来看一下volatile。volatile是Java中的关键字，用于修饰变量。它的主要作用是保证在多线程环境下，某个被volatile修饰的变量的可见性和顺序性。

当一个变量被定义为volatile时，所有使用到这个变量的线程都会从主内存中读取该变量的最新值。这样就能够确保线程之间的一致性。

示例

public class VolatileDemo {
    private volatile boolean running = true;
    public void setRunning(boolean running) {
        this.running = running;
    }
    public void run() {
        while (running) {
            // Do something
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        VolatileDemo demo = new VolatileDemo();
        new Thread(demo::run).start();
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        demo.setRunning(false);
    }
}

上述示例代码中，我们创建了一个VolatileDemo类，其中有一个boolean类型的running成员变量，用volatile修饰。在run()方法中，我们使用了一个while循环来检测running变量的值，如果它为true，则执行循环体中的代码。在main()方法中，我们创建了一个新的线程来执行run()方法，并在一秒钟后将running变量的值设置为false。这样，线程就可以安全地停止了。

由于使用了volatile修饰，running变量在不同线程之间的值进行了同步，保证了线程之间的可见性。

Lock

定义

接下来，我们来看Lock。Lock是Java中的另一个关键字，用于实现锁机制。相比于synchronized关键字，Lock更加灵活。

Lock机制通常通过以下方式来放置资源争用：

1. 获得锁资源。
2. 执行代码。
3. 释放锁资源。

示例

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockDemo {
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private volatile int count = 0;

    public void increment() {
        lock.lock();
        try {
            count++;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        LockDemo demo = new LockDemo();

        Runnable task = () -> {
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                demo.increment();
            }
        };

        Thread t1 = new Thread(task);
        Thread t2 = new Thread(task);

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

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

        System.out.println(demo.count);
    }
}

上述示例代码中，我们创建了一个LockDemo类，其中有一个int类型的count成员变量。在increment()方法中，我们使用了一个ReentrantLock来获取锁资源，并在执行count++操作之后释放锁资源。

在main()方法中，我们创建了两个线程来执行increment()方法。最后，我们输出count值并检验是否达成了我们预期的结果。

由于使用了Lock机制，我们可以灵活地控制资源的争用，避免了synchronized关键字可能出现的性能问题。

结论

在Java编程中，volatile和Lock是两个非常重要的关键字。它们背后的原理非常复杂，需要我们深入学习和理解。本文中，我们仅仅提供了一个简单的教程和示例代码，希望能为读者对这两个关键字的使用和原理有所帮助。