《并发设计模式》第09章-保护性暂挂模式-解决交易过程加锁的安全性问题

作者：冰河
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• 本章难度：★★☆☆☆
• 本章重点：掌握多线程下对共享资源的正确加锁方式，掌握根据业务关系分析加锁的安全性，重点掌握加锁在哪些场景是不安全的，在哪些场景是安全的，并能够将正确的加锁方式灵活应用到自身实际项目中。

大家好，我是冰河~~

在编写多线程并发程序时，我明明对共享资源加锁了啊？为什么还是出问题呢？问题到底出在哪里呢？其实，我想说的是：你的加锁姿势正确吗？你真的会使用锁吗？错误的加锁方式不但不能解决并发问题，而且还会带来各种诡异的Bug问题，有时难以复现！

一、故事背景

小菜在开发公司分配的交易系统转账功能时，在开发功能之前，将需求梳理清楚了，也很顺利的完成了功能开发，但交付测试后，实际的测试效果性能太差。

然而，老王看完小菜写的代码后，事情远远没有那么简单，随后老王为小菜讲解了线程的生命周期和状态流转过程。第2天，热心肠的老王又给小菜讲起了加锁的安全性问题。

二、一探究竟

这天，小菜来到公司后，还是在想着老王昨天给他讲的线程生命周期和状态流转过程，但是思来想去，小菜觉得只学这点知识貌似还是不能解决自己遇到的问题。

于是，等老王过来后，他主动来到老王的身边说：“老大，昨天你给我讲的线程生命周期和状态流转过程，我听懂了，但是我还是不能解决遇到的问题，可以再给我讲讲吗？”。

老王说到：“其实你写的代码不只是性能问题，在加锁安全性方面也存在问题，我想给你讲讲加锁的安全性问题吧”。

“好的”。

“讲完加锁的安全性问题，你可以尝试解决锁安全性的问题”。

“好的”。

“我们还是去会议室讲”。

于是，老王和小菜又一起走到了会议室。

三、分析场景

“其实，加锁到底是不是安全的，我们不能一概而论，要分不同的场景进行分析，接下来，我们就通过不同的场景来分析下加锁的安全性问题”。随后，老王便开始给小菜讲起了锁安全性的问题。

在分析多线程中如何使用同一把锁保护多个资源时，可以将其结合具体的业务场景来看，比如：需要保护的多个资源之间有没有直接的业务关系。如果需要保护的资源之间没有直接的业务关系，那么如何对其加锁；如果有直接的业务关系，那么如何对其加锁？接下来，我们就顺着这两个方向进行深入说明。

四、没有直接业务关系的场景

“我们先来看没有直接业务关系的场景”，老王说道。

“好的”。

于是老王便开始吧啦吧啦的讲起来。

假设我们的交易系统，有针对余额的付款操作，也有针对账户密码的修改操作。本质上，这两种操作之间没有直接的业务关系，此时，我们可以为账户的余额和账户密码分配不同的锁来解决并发问题。

例如，在支付宝账户AlipayAccount类中，有两个成员变量，分别是账户的余额balance和账户的密码password。付款操作的pay()方法和查看余额操作的getBalance()方法会访问账户中的成员变量balance，对此，我们可以创建一个balanceLock锁对象来保护balance资源；另外，更改密码操作的updatePassword()方法和查看密码的getPassowrd()方法会访问账户中的成员变量password，对此，我们可以创建一个passwordLock锁对象来保护password资源。

于是老王快速写了一个模拟交易的账户类AlipayAccount出来，AlipayAccount类的源码详见：concurrent-design-patterns-guarded-suspension工程下的io.binghe.concurrent.design.guarded.suspension.lock.right.AlipayAccount。

public class AlipayAccount {
    //保护balance资源的锁对象
    private final Object balanceLock = new Object();
    //保护password资源的锁对象
    private final Object passwordLock = new Object();
    //账户余额
    private Integer balance;
    //账户的密码
    private String password;

    //支付方法
    public void pay(Integer money){
        synchronized(balanceLock){
            if(this.balance >= money){
                this.balance -= money;
            }
        }
    }
    //查看账户中的余额
    public Integer getBalance(){
        synchronized(balanceLock){
            return this.balance;
        }
    }

    //修改账户的密码
    public void updatePassword(String password){
        synchronized(passwordLock){
            this.password = password;
        }
    }

    //查看账户的密码
    public String getPassword(){
        synchronized(passwordLock){
            return this.password;
        }
    }
}

这里，我们也可以使用一把互斥锁来保护balance资源和password资源，例如都使用balanceLock锁对象，也可以都使用passwordLock锁对象，甚至也都可以使用this对象或者干脆每个方法前加一个synchronized关键字。

但是，如果都使用同一个锁对象的话，那么，程序的性能就太差了。会导致没有直接业务关系的各种操作都串行执行，这就违背了我们并发编程的初衷。实际上，我们使用两个锁对象分别保护balance资源和password资源，付款和修改账户密码是可以并行的。

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