我們可以在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行各種計(jì)算機(jī)軟件程序唧席。每一個(gè)運(yùn)行的程序可能包括多個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的線(xiàn)程（Thread）疾呻。
線(xiàn)程（Thread）是一份獨(dú)立運(yùn)行的程序澈歉，有自己專(zhuān)用的運(yùn)行棧工腋。線(xiàn)程有可能和其他線(xiàn)程共享一些資源姨丈，比如，內(nèi)存擅腰，文件蟋恬，數(shù)據(jù)庫(kù)等。
當(dāng)多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)讀寫(xiě)同一份共享資源的時(shí)候趁冈，可能會(huì)引起沖突歼争。這時(shí)候，我們需要引入線(xiàn)程“同步”機(jī)制渗勘，即各位線(xiàn)程之間要有個(gè)先來(lái)后到沐绒，不能一窩蜂擠上去搶作一團(tuán)。
同步這個(gè)詞是從英文synchronize（使同時(shí)發(fā)生）翻譯過(guò)來(lái)的旺坠。我也不明白為什么要用這個(gè)很容易引起誤解的詞乔遮。既然大家都這么用，咱們也就只好這么將就价淌。
線(xiàn)程同步的真實(shí)意思和字面意思恰好相反申眼。線(xiàn)程同步的真實(shí)意思瞒津，其實(shí)是“排隊(duì)”：幾個(gè)線(xiàn)程之間要排隊(duì)蝉衣，一個(gè)一個(gè)對(duì)共享資源進(jìn)行操作括尸，而不是同時(shí)進(jìn)行操作。
因此病毡，關(guān)于線(xiàn)程同步濒翻，需要牢牢記住的第一點(diǎn)是：線(xiàn)程同步就是線(xiàn)程排隊(duì)。同步就是排隊(duì)啦膜。線(xiàn)程同步的目的就是避免線(xiàn)程“同步”執(zhí)行有送。這可真是個(gè)無(wú)聊的繞口令。
關(guān)于線(xiàn)程同步僧家，需要牢牢記住的第二點(diǎn)是 “共享”這兩個(gè)字雀摘。只有共享資源的讀寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)才需要同步。如果不是共享資源八拱，那么就根本沒(méi)有同步的必要阵赠。
關(guān)于線(xiàn)程同步，需要牢牢記住的第三點(diǎn)是肌稻，只有“變量”才需要同步訪(fǎng)問(wèn)清蚀。如果共享的資源是固定不變的，那么就相當(dāng)于“常量”爹谭，線(xiàn)程同時(shí)讀取常量也不需要同步枷邪。至少一個(gè)線(xiàn)程修改共享資源，這樣的情況下诺凡，線(xiàn)程之間就需要同步东揣。
關(guān)于線(xiàn)程同步，需要牢牢記住的第四點(diǎn)是：多個(gè)線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)共享資源的代碼有可能是同一份代碼腹泌，也有可能是不同的代碼嘶卧；無(wú)論是否執(zhí)行同一份代碼，只要這些線(xiàn)程的代碼訪(fǎng)問(wèn)同一份可變的共享資源真屯，這些線(xiàn)程之間就需要同步脸候。
為了加深理解，下面舉幾個(gè)例子绑蔫。
有兩個(gè)采購(gòu)員运沦，他們的工作內(nèi)容是相同的，都是遵循如下的步驟：
（1）到市場(chǎng)上去配深，尋找并購(gòu)買(mǎi)有潛力的樣品携添。
（2）回到公司，寫(xiě)報(bào)告篓叶。
這兩個(gè)人的工作內(nèi)容雖然一樣烈掠，他們都需要購(gòu)買(mǎi)樣品羞秤，他們可能買(mǎi)到同樣種類(lèi)的樣品，但是他們絕對(duì)不會(huì)購(gòu)買(mǎi)到同一件樣品左敌，他們之間沒(méi)有任何共享資源瘾蛋。所以，他們可以各自進(jìn)行自己的工作矫限，互不干擾哺哼。
這兩個(gè)采購(gòu)員就相當(dāng)于兩個(gè)線(xiàn)程；兩個(gè)采購(gòu)員遵循相同的工作步驟叼风，相當(dāng)于這兩個(gè)線(xiàn)程執(zhí)行同一段代碼取董。
下面給這兩個(gè)采購(gòu)員增加一個(gè)工作步驟。采購(gòu)員需要根據(jù)公司的“布告欄”上面公布的信息无宿，安排自己的工作計(jì)劃茵汰。
這兩個(gè)采購(gòu)員有可能同時(shí)走到布告欄的前面，同時(shí)觀看布告欄上的信息孽鸡。這一點(diǎn)問(wèn)題都沒(méi)有蹂午。因?yàn)椴几鏅谑侵蛔x的，這兩個(gè)采購(gòu)員誰(shuí)都不會(huì)去修改布告欄上寫(xiě)的信息梭灿。
下面增加一個(gè)角色画侣。一個(gè)辦公室行政人員這個(gè)時(shí)候，也走到了布告欄前面堡妒，準(zhǔn)備修改布告欄上的信息配乱。
如果行政人員先到達(dá)布告欄，并且正在修改布告欄的內(nèi)容皮迟。兩個(gè)采購(gòu)員這個(gè)時(shí)候搬泥，恰好也到了。這兩個(gè)采購(gòu)員就必須等待行政人員完成修改之后伏尼，才能觀看修改后的信息忿檩。
如果行政人員到達(dá)的時(shí)候，兩個(gè)采購(gòu)員已經(jīng)在觀看布告欄了爆阶。那么行政人員需要等待兩個(gè)采購(gòu)員把當(dāng)前信息記錄下來(lái)之后燥透，才能夠?qū)懮闲碌男畔ⅰ?/p>
上述這兩種情況，行政人員和采購(gòu)員對(duì)布告欄的訪(fǎng)問(wèn)就需要進(jìn)行同步辨图。因?yàn)槠渲幸粋€(gè)線(xiàn)程（行政人員）修改了共享資源（布告欄）班套。而且我們可以看到，行政人員的工作流程和采購(gòu)員的工作流程（執(zhí)行代碼）完全不同故河，但是由于他們?cè)L問(wèn)了同一份可變共享資源（布告欄）吱韭，所以他們之間需要同步。
同步鎖
前面講了為什么要線(xiàn)程同步鱼的，下面我們就來(lái)看如何才能線(xiàn)程同步理盆。
線(xiàn)程同步的基本實(shí)現(xiàn)思路還是比較容易理解的痘煤。我們可以給共享資源加一把鎖，這把鎖只有一把鑰匙猿规。哪個(gè)線(xiàn)程獲取了這把鑰匙衷快，才有權(quán)利訪(fǎng)問(wèn)該共享資源。
生活中坎拐，我們也可能會(huì)遇到這樣的例子烦磁。一些超市的外面提供了一些自動(dòng)儲(chǔ)物箱养匈。每個(gè)儲(chǔ)物箱都有一把鎖哼勇，一把鑰匙。人們可以使用那些帶有鑰匙的儲(chǔ)物箱呕乎，把東西放到儲(chǔ)物箱里面积担，把儲(chǔ)物箱鎖上，然后把鑰匙拿走猬仁。這樣帝璧，該儲(chǔ)物箱就被鎖住了，其他人不能再訪(fǎng)問(wèn)這個(gè)儲(chǔ)物箱湿刽。（當(dāng)然的烁，真實(shí)的儲(chǔ)物箱鑰匙是可以被人拿走復(fù)制的，所以不要把貴重物品放在超市的儲(chǔ)物箱里面诈闺。于是很多超市都采用了電子密碼鎖渴庆。）
線(xiàn)程同步鎖這個(gè)模型看起來(lái)很直觀。但是雅镊，還有一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題沒(méi)有解決襟雷，這個(gè)同步鎖應(yīng)該加在哪里？
當(dāng)然是加在共享資源上了仁烹。反應(yīng)快的讀者一定會(huì)搶先回答耸弄。
沒(méi)錯(cuò)，如果可能卓缰，我們當(dāng)然盡量把同步鎖加在共享資源上计呈。一些比較完善的共享資源，比如征唬，文件系統(tǒng)捌显，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等，自身都提供了比較完善的同步鎖機(jī)制鳍鸵。我們不用另外給這些資源加鎖苇瓣，這些資源自己就有鎖。
但是偿乖，大部分情況下击罪，我們?cè)诖a中訪(fǎng)問(wèn)的共享資源都是比較簡(jiǎn)單的共享對(duì)象哲嘲。這些對(duì)象里面沒(méi)有地方讓我們加鎖。
讀者可能會(huì)提出建議：為什么不在每一個(gè)對(duì)象內(nèi)部都增加一個(gè)新的區(qū)域媳禁，專(zhuān)門(mén)用來(lái)加鎖呢眠副？這種設(shè)計(jì)理論上當(dāng)然也是可行的。問(wèn)題在于竣稽，線(xiàn)程同步的情況并不是很普遍囱怕。如果因?yàn)檫@小概率事件，在所有對(duì)象內(nèi)部都開(kāi)辟一塊鎖空間毫别，將會(huì)帶來(lái)極大的空間浪費(fèi)娃弓。得不償失。
于是岛宦，現(xiàn)代的編程語(yǔ)言的設(shè)計(jì)思路都是把同步鎖加在代碼段上台丛。確切的說(shuō)，是把同步鎖加在“訪(fǎng)問(wèn)共享資源的代碼段”上砾肺。這一點(diǎn)一定要記住挽霉，同步鎖是加在代碼段上的。
同步鎖加在代碼段上变汪，就很好地解決了上述的空間浪費(fèi)問(wèn)題侠坎。但是卻增加了模型的復(fù)雜度，也增加了我們的理解難度裙盾。
現(xiàn)在我們就來(lái)仔細(xì)分析“同步鎖加在代碼段上”的線(xiàn)程同步模型实胸。
首先，我們已經(jīng)解決了同步鎖加在哪里的問(wèn)題闷煤。我們已經(jīng)確定童芹，同步鎖不是加在共享資源上，而是加在訪(fǎng)問(wèn)共享資源的代碼段上鲤拿。
其次假褪，我們要解決的問(wèn)題是，我們應(yīng)該在代碼段上加什么樣的鎖近顷。這個(gè)問(wèn)題是重點(diǎn)中的重點(diǎn)生音。這是我們尤其要注意的問(wèn)題：訪(fǎng)問(wèn)同一份共享資源的不同代碼段，應(yīng)該加上同一個(gè)同步鎖窒升；如果加的是不同的同步鎖缀遍，那么根本就起不到同步的作用，沒(méi)有任何意義饱须。
這就是說(shuō)域醇，同步鎖本身也一定是多個(gè)線(xiàn)程之間的共享對(duì)象。
Java語(yǔ)言的synchronized關(guān)鍵字
為了加深理解，舉幾個(gè)代碼段同步的例子譬挚。
不同語(yǔ)言的同步鎖模型都是一樣的锅铅。只是表達(dá)方式有些不同。這里我們以當(dāng)前最流行的Java語(yǔ)言為例减宣。Java語(yǔ)言里面用synchronized關(guān)鍵字給代碼段加鎖盐须。整個(gè)語(yǔ)法形式表現(xiàn)為
synchronized(同步鎖) {
// 訪(fǎng)問(wèn)共享資源，需要同步的代碼段
}
這里尤其要注意的就是漆腌，同步鎖本身一定要是共享的對(duì)象贼邓。
… f1() {
Object lock1 = new Object(); // 產(chǎn)生一個(gè)同步鎖
synchronized(lock1){
// 代碼段 A
// 訪(fǎng)問(wèn)共享資源 resource1
// 需要同步
}
}
上面這段代碼沒(méi)有任何意義。因?yàn)槟莻€(gè)同步鎖是在函數(shù)體內(nèi)部產(chǎn)生的闷尿。每個(gè)線(xiàn)程調(diào)用這段代碼的時(shí)候塑径，都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的同步鎖。那么多個(gè)線(xiàn)程之間悠砚，使用的是不同的同步鎖晓勇。根本達(dá)不到同步的目的。
同步代碼一定要寫(xiě)成如下的形式灌旧，才有意義。
public static final Object lock1 = new Object();
… f1() {
synchronized(lock1){ // lock1 是公用同步鎖
// 代碼段 A
// 訪(fǎng)問(wèn)共享資源 resource1
// 需要同步
}
你不一定要把同步鎖聲明為static或者public绰筛，但是你一定要保證相關(guān)的同步代碼之間枢泰，一定要使用同一個(gè)同步鎖。
講到這里铝噩，你一定會(huì)好奇衡蚂，這個(gè)同步鎖到底是個(gè)什么東西。為什么隨便聲明一個(gè)Object對(duì)象骏庸，就可以作為同步鎖毛甲？
在Java里面，同步鎖的概念就是這樣的具被。任何一個(gè)Object Reference都可以作為同步鎖玻募。我們可以把Object Reference理解為對(duì)象在內(nèi)存分配系統(tǒng)中的內(nèi)存地址。因此一姿，要保證同步代碼段之間使用的是同一個(gè)同步鎖七咧，我們就要保證這些同步代碼段的synchronized關(guān)鍵字使用的是同一個(gè)Object Reference，同一個(gè)內(nèi)存地址叮叹。這也是為什么我在前面的代碼中聲明lock1的時(shí)候艾栋，使用了final關(guān)鍵字，這就是為了保證lock1的Object Reference在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中都保持不變蛉顽。
一些求知欲強(qiáng)的讀者可能想要繼續(xù)深入了解synchronzied(同步鎖)的實(shí)際運(yùn)行機(jī)制蝗砾。Java虛擬機(jī)規(guī)范中（你可以在google用“JVM Spec”等關(guān)鍵字進(jìn)行搜索），有對(duì)synchronized關(guān)鍵字的詳細(xì)解釋。synchronized會(huì)編譯成 monitor enter, … monitor exit之類(lèi)的指令對(duì)悼粮。Monitor就是實(shí)際上的同步鎖拇泣。每一個(gè)Object Reference在概念上都對(duì)應(yīng)一個(gè)monitor。
這些實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)問(wèn)題矮锈，并不是理解同步鎖模型的關(guān)鍵霉翔。我們繼續(xù)看幾個(gè)例子，加深對(duì)同步鎖模型的理解苞笨。
public static final Object lock1 = new Object();
… f1() {
synchronized(lock1){ // lock1 是公用同步鎖
// 代碼段 A
// 訪(fǎng)問(wèn)共享資源 resource1
// 需要同步
}
}
… f2() {
synchronized(lock1){ // lock1 是公用同步鎖
// 代碼段 B
// 訪(fǎng)問(wèn)共享資源 resource1
// 需要同步
}
}
上述的代碼中债朵，代碼段A和代碼段B就是同步的。因?yàn)樗鼈兪褂玫氖峭粋€(gè)同步鎖lock1瀑凝。
如果有10個(gè)線(xiàn)程同時(shí)執(zhí)行代碼段A序芦，同時(shí)還有20個(gè)線(xiàn)程同時(shí)執(zhí)行代碼段B，那么這30個(gè)線(xiàn)程之間都是要進(jìn)行同步的粤咪。
這30個(gè)線(xiàn)程都要競(jìng)爭(zhēng)一個(gè)同步鎖lock1谚中。同一時(shí)刻，只有一個(gè)線(xiàn)程能夠獲得lock1的所有權(quán)寥枝，只有一個(gè)線(xiàn)程可以執(zhí)行代碼段A或者代碼段B宪塔。其他競(jìng)爭(zhēng)失敗的線(xiàn)程只能暫停運(yùn)行，進(jìn)入到該同步鎖的就緒（Ready）隊(duì)列囊拜。
每一個(gè)同步鎖下面都掛了幾個(gè)線(xiàn)程隊(duì)列某筐，包括就緒（Ready）隊(duì)列，待召（Waiting）隊(duì)列等冠跷。比如南誊，lock1對(duì)應(yīng)的就緒隊(duì)列就可以叫做lock1 - ready queue。每個(gè)隊(duì)列里面都可能有多個(gè)暫停運(yùn)行的線(xiàn)程蜜托。
注意抄囚，競(jìng)爭(zhēng)同步鎖失敗的線(xiàn)程進(jìn)入的是該同步鎖的就緒（Ready）隊(duì)列，而不是后面要講述的待召隊(duì)列（Waiting Queue橄务，也可以翻譯為等待隊(duì)列）幔托。就緒隊(duì)列里面的線(xiàn)程總是時(shí)刻準(zhǔn)備著競(jìng)爭(zhēng)同步鎖，時(shí)刻準(zhǔn)備著運(yùn)行仪糖。而待召隊(duì)列里面的線(xiàn)程則只能一直等待柑司，直到等到某個(gè)信號(hào)的通知之后，才能夠轉(zhuǎn)移到就緒隊(duì)列中锅劝，準(zhǔn)備運(yùn)行攒驰。
成功獲取同步鎖的線(xiàn)程，執(zhí)行完同步代碼段之后故爵，會(huì)釋放同步鎖玻粪。該同步鎖的就緒隊(duì)列中的其他線(xiàn)程就繼續(xù)下一輪同步鎖的競(jìng)爭(zhēng)隅津。成功者就可以繼續(xù)運(yùn)行，失敗者還是要乖乖地待在就緒隊(duì)列中劲室。
因此伦仍，線(xiàn)程同步是非常耗費(fèi)資源的一種操作。我們要盡量控制線(xiàn)程同步的代碼段范圍很洋。同步的代碼段范圍越小越好充蓝。我們用一個(gè)名詞“同步粒度”來(lái)表示同步代碼段的范圍
