互斥问题

在计算机中很多资源都是有限的，这种有限资源叫做临界资源。多个进程争抢同一个临界资源，抢到了可以运行，没抢到就无法运行。互斥就是争夺临界资源进程的间接制约关系。例如多个打印线程争夺一台打印机资源，进程间就形成了互斥。

在一些同时运行的线程需要共享数据时，每个线程就必须要考虑与他一起共享数据的线程的状态与行为，否则的话就不能保证共享数据的一致性，从而也就不能保证程序的正确性

我们观察以下Share类

public class Share{
    int index = 0;
    char[] data = new char[6];
    public void push(char c)
    {
        data[index] = c;
        index++;
    }
    public char pop()
    {
        index--;
        return data[index];
    }
}

当有同时有两个线程A和B使用了Share类的一个实例时，在某一时刻，A要往堆栈里push数据，而B则要从堆栈中pop数据：

在该事件发生前，堆栈中有两个字符

data = | a | c | | | | | index = 2

A执行到push中的第一条语句data[index] = ‘r’ 时

data = | a | c | r | | | | index = 2

A还没有执行index++语句，A被B中断，B执行pop()方法，返回了 ‘c’

data = | a | c | r | | | | index = 1

随后A继续执行index++语句

data = | a | c | r | | | | index = 2

最后的结果是A再次往堆栈里push数据的时候，r会被覆盖，相当于r最终也没有被添加到堆栈中去

产生这种问题的原因是对共享资源访问的不完整。

解决方法

为了解决这种问题，需要寻找一种机制来保证对共享数据操作的完整性，这种完整性称为共享数据操作的同步，共享数据叫做条件变量

在Java语言中，引入了“对象互斥锁”的概念（又称为监视器、管程）来实现不同线程对共享数据操作的同步。 “对象互斥锁”阻止多个线程同时访问同一个条件变量

在Java语言中，有两种方法可以实现“对象互斥锁”：

（1）用关键字volatile来声明一个共享数据（变量）

（2）用关键字synchronized来声明一个操作共享数据的方法或一段代码

一般情况下，都使用synchronized关键字在方法的层次上实现对共享资源操作的同步，很少使用volatile关键字声明共享变量

每个 synchronized 方法都必须获得调用该方法的类实例的锁方能执行，否则所属线程阻塞，方法一旦执行，就独占该锁，直到从该方法返回时才将锁释放，此后被阻塞的线程方能获得该锁，重新进入可执行状态。如果一个程序内有两个或以上的方法使用synchronized标志，则它们在同一个“对象互斥锁”管理之下

如以下Share类，添加了互斥锁后，就不会出现之前的状况了

public class Share{
    int index = 0;
    char[] data = new char[6];
    public synchronized void push(char c)
    {
        data[index] = c;
        index++;
    }
    public synchronized char pop()
    {
        index--;
        return data[index];
    }
}

Java线程间的资源互斥共享

互斥问题

解决方法

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