Java代码块加锁

引言

在多线程编程中，为了保证多个线程的协调和数据的一致性，我们需要使用锁机制来控制对共享资源的访问。Java中提供了synchronized关键字和Lock接口来实现线程的同步。本文将重点介绍Java中的代码块加锁，探讨其原理和使用方法。

代码块加锁

Java中的代码块加锁是指使用synchronized关键字对代码块进行加锁，以实现对共享资源的互斥访问。通过加锁，我们可以确保在同一时刻只有一个线程可以进入被锁定的代码块，从而避免了多线程竞争导致的数据不一致性问题。

在Java中，可以对任意对象进行加锁，而不仅限于类的实例对象。当一个线程进入被加锁的代码块时，它会尝试获取对象的锁。如果锁已经被其他线程获取，则该线程进入阻塞状态，直到锁被释放。

代码块加锁的语法如下所示：

synchronized (object) {
    // 需要同步的代码块
}

其中，object是需要加锁的对象。当多个线程同时执行到这段代码时，只有一个线程能够获取到object的锁，并执行代码块中的代码，其他线程则等待。

代码块加锁的应用非常广泛，可以用于保护对共享资源的访问，例如对临界区的操作、对共享变量的读写等。下面我们将通过一个简单的示例来展示代码块加锁的用法和效果。

示例

假设有一个银行账户类BankAccount，其中包含了一个balance变量表示账户余额。我们希望多个线程能够并发地对账户进行存款和取款操作，但要保证操作的原子性和一致性。

首先，我们定义BankAccount类如下：

public class BankAccount {
    private double balance;
    
    public BankAccount(double balance) {
        this.balance = balance;
    }
    
    public double getBalance() {
        return balance;
    }
    
    public synchronized void deposit(double amount) {
        balance += amount;
    }
    
    public synchronized void withdraw(double amount) {
        balance -= amount;
    }
}

在BankAccount类中，我们使用synchronized关键字对deposit和withdraw方法进行了同步。这样，当多个线程同时调用这两个方法时，只有一个线程能够获取BankAccount对象的锁，并执行相应的操作。

接下来，我们创建两个线程进行并发的存款和取款操作：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BankAccount account = new BankAccount(1000);
        
        Thread depositThread = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                account.deposit(10);
            }
        });
        
        Thread withdrawThread = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                account.withdraw(10);
            }
        });
        
        depositThread.start();
        withdrawThread.start();
        
        try {
            depositThread.join();
            withdrawThread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        System.out.println("Final balance: " + account.getBalance());
    }
}

在Main类中，我们创建了一个BankAccount对象，并使用两个线程分别进行存款和取款操作。通过synchronized关键字，我们确保了这两个操作的原子性和一致性。

最后，我们在Main类中输出账户的最终余额。由于存款和取款操作是并发进行的，如果没有使用锁机制，可能会导致最终余额不正确。但是，由于我们使用了代码块加锁，所以最终输出的余额是正确的。

序列图

下面是一个使用mermaid语法标识的序列图，展示了代码块加锁的工作原理：

sequenceDiagram
    participant