1.共享变量惹麻烦我们是一个典型的丛林世界，人口众多，资源匮乏。为了争夺有限的资源，每个人都在自己能跑的CPU时间片里拼命工作，经常为了一个变量的修改被打趴下。100纳秒前，我幸运的占用了CPU，从内存中读取了一个变量x==100，我给它加了1，休息片刻后，我打算把它写回内存，没想到发现：内存中的x变成了102，估计是有什么不协调的线程在我休息的时候也读取并修改了x。有很多好心的帖子在骂我：不要回信！但是回写内存是我的命令，你不让我执行，让我退出？我只能毫不客气的把101写入内存，把不符合我逻辑的值102覆盖掉，这样我就可以执行下一条指令了。你看，单线程的逻辑正确不代表多线程并发运行时的逻辑也可以正确。这种事情经常发生，程序不能一直正确运行，引起人类的强烈不满，小道消息说他们在考虑干掉我们，换编程语言。但是改变编程语言有什么用呢？只要有共享变量，在多线程读写的时候就会出现不一致的情况。除非你取消共享变量，让每个线程只访问一个函数中的局部变量，否则我们每个线程都会有一份这些局部变量的副本，函数结束后它们就会被销毁，所以线程是隔离的，是安全的。消除共享变量说起来容易做起来难。在许多人类使用的语言中，例如C++和Java，大多数共享变量都是对象的字段。如果你想把字段去掉，只留下函数，就没有必要那种存在了，类似于函数式编程，一切都是函数。有时候很羡慕函数式的世界，那种无状态应该是一种很美妙的感觉。2.来抢，既然线程的共享变量无法消除，那就另想办法，线程参议院的家伙们哼了半天，终于公布了一个方案：锁！任何线程，只要你要操作一个共享变量，不好意思，先申请锁，拿到锁读取x的值，修改x的值，将x写回内存，***释放锁，让别人玩。Senate设计的锁很简单，类似于一个boolean变量，booleanlock=false。谁能先把这个变量改成true，就说明已经拿到了锁。兄弟们快来抢吧！当我运行它时，我会检查变量lock是否可以设置为true。如果被其他家伙抢走了（已经成真了），我就在****循环，拼命抢，除非我的时间片到了，逼我让出CPU，但我不会堵，我还在处于就绪状态，等待下一次调度，进入CPU继续抢。看到有人改成false，我赶紧行动，终于抢到了。我迅速将锁更改为true。这把锁现在是我的了。赶紧去干活，干完活记得把lock改成false，让其他小伙伴去抢。我想正是因为这个***循环的特性，参议院才将其命名为“自旋锁”！各位评委，大家可能已经想到了，假设有两个线程，都读lock==False，把锁改成true，那么谁拥有锁呢？参议院的领导们已经考虑过这个问题了，他们已经和操作系统讨论过（听说也有硬件）。这个检查lockis是否为false，而把lock设置为true的操作实际上是合并的，调用test_and_set(lock)，操作系统郑重承诺，这是一个不可分割的原子操作，当这个test_and_set被执行时，总线被锁定,othersMemory无法访问，即使多个CPU在执行，也不会乱七八糟。有兴趣的可以看看下面的实现，否则直接忽略跳过：3.改进有了自旋锁，至少可以保证程序的正确运行，大家玩的很开心。有一天我遇到了一个递归函数。很喜欢递归，因为逻辑简单，只要递归层次不要太深，栈溢出就好。这个递归函数需要获取一个自旋锁，做一些事情，然后继续调用自己，类似这样：我第一次调用doSomething，获取一个自旋锁，然后第二次调用doSomething，同样获取一个自旋锁，但是第一次调用的时候这个锁已经持有，现在只需要等待第二次调用！这就尴尬了，我进退不得，我把自己弄进了僵局！看这个自旋锁虽然可以实现互斥访问，但是不能重入同一个函数（简称不可重入）！很快把这个问题反馈给参议院，很快修改方案就下来了：每次成功申请锁后，都要记录谁申请了，还要用一个计数器记录重入的次数。下次持有锁的人再次申请锁时，它只是在计数器上加一个。释放时也是如此，计数器减1，等于0则真正释放锁。重入是这样解决的，但是让那么多线程拼命往那儿抢也不是办法，空CPU的消耗也是巨大的浪费。于是参议院发布了一把新锁，ReentrantLock。这个锁可以重入。如果你不能抓住它，就不要进入循环。就乖乖的在等待队列里等着，别人释放锁的时候通知你。抢。（在Java中，最初是synchronized关键字，可以用在方法或代码块上，后来改进为更灵活的ReentrantLock。）很快，有线程抱怨我是第一个申请锁的.，为什么隔壁的老王先拿到锁呢？好吧，我必须添加一个是否公平的参数。另一个线程说，我不耐烦了。申请锁的时候只想等5秒。如果我在5秒内没有拿到锁，我就放弃。你能支持吗？然后添加另一个参数：等待时间。4.发扬锁带来的甜蜜的一般体验，各种需求接踵而至：(1)有时候做一件事情需要多个线程获取同一个锁，那怎么办？没关系，signal在创建信号量时，必须指定一个整数（比如10），表示最多10个线程同时获取锁：Semaphorelock=newSemaphore(10);当然，每个线程都需要调用lock。aquire(),lock.release()应用/释放锁。(2)一个线程要写共享变量，但是同时有几个线程要读共享变量，怎么办？写的时候可以加锁，不能读的时候只允许一个线程？你不得不使用一个读写锁ReadWriteLock，为了保证可重入，参很贴心地实现了ReentrantReadWriteLock。(3)一个线程需要等待其他线程完成后才能工作。我应该怎么办？CountDownLatch来救援并创建一个计数器。当一个线程完成时，它从计数器中减去1。如果计数器为0，则一直耐心等待的线程才能启动。(4)还有几个线程必须互相等待，就像百米赛跑，大家准备开门放水，不，是开始，所以奖励一个CyclicBarrier.【本文为专栏作家“刘欣”原创稿件，转载请通过作者微信获取授权公众号coderising】点此查看该作者更多好文
