上周，我为“心情追忆”小程序添加了支付功能，用户可以通过支付0.1元来增加一次心情分析的机会。支付功能是一个非常重要的功能，我担忧可能出现的并发问题，例如当多个用户几乎同时进行支付操作时，可能会导致系统只记录了一次支付的情况。为了确保每个支付请求都能正确地增加分析次数，适当使用锁机制成为了必要的解决方案。
以下是两种基本的锁类型及其工作原理：
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互斥锁（Mutex）：当一个线程获取到锁后，其他试图获取同一锁的线程将直接返回失败。这种锁保证了在任意时刻只有一个线程能够访问被锁定的资源，从而避免了数据的不一致问题。互斥锁适用于那些不需要等待锁释放就能立即做出响应的场景。
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信号量（Semaphore）或可重入锁（Reentrant Lock）：当一个线程获取到了锁，其他线程会进入等待状态，直到第一个线程释放锁。之后，等待队列中的下一个线程将获得锁。这种方式可以保证所有等待的线程最终都能得到执行的机会，适用于需要长时间持有锁或有顺序执行要求的场景。
Synchronized关键字的底层原理
synchronized是一个内置的同步机制，它可以用来控制多线程对共享资源的访问。synchronized关键字通过在对象头中设置锁标志位来实现锁机制。当一个线程尝试进入由synchronized修饰的方法或代码块时，它必须先获取该方法或代码块所属对象的锁。如果锁已经被其他线程持有，则当前线程将被阻塞，直到锁被释放。
Synchronized的底层实现依赖于Java对象头中的Mark Word，其中包含了对象的哈希码、对象的分代年龄、锁标志位等信息。当线程尝试获取锁时，会检查Mark Word中的锁标志位来判断是否已经上锁以及锁的状态。
ReentrantLock
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ReentrantLock：可重入锁是一种更灵活的锁机制，它允许同一个线程多次获取同一把锁而不会发生死锁。与
synchronized不同的是，ReentrantLock提供了更多的功能，比如尝试非阻塞地获取锁（tryLock）、可中断地获取锁（lockInterruptibly）等。此外，ReentrantLock还支持公平锁和非公平锁的选择，前者按照请求锁的顺序分配锁，后者则允许插队，提高吞吐量。
| 特性 | synchronized | ReentrantLock |
|---|---|---|
| 锁类型 | 内置锁 | 显式锁 |
| 可重入性 | 可重入 | 可重入 |
| 公平性 | 非公平（默认） | 可选公平或非公平 |
| 锁的释放 | 自动释放（方法结束或异常抛出时） | 手动释放（需要调用 unlock() 方法） |
| 等待可中断 | 不可中断 | 可中断（lockInterruptibly() 方法） |
| 尝试非阻塞获取锁 | 不支持 | 支持（tryLock() 方法） |
| 锁的绑定 | 绑定到对象 | 绑定到 ReentrantLock 实例 |
| 性能 | 早期版本性能较差，JDK 1.6+ 优化后性能接近 ReentrantLock | 通常性能较好，特别是在高竞争环境下 |
| 使用复杂度 | 简单，自动管理锁 | 较复杂，需要手动管理锁的获取和释放 |
| 适用场景 | 简单的同步需求，代码块或方法级同步 | 复杂的同步需求，需要更多灵活性和高级特性 |
下面是简单的测试代码
private int a = 0;
private synchronized void add(String name) {
System.out.println(name+"开始");
a++;
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(name+":"+a);
}
@Test
public void test() throws InterruptedException {
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(4);
executorService.submit(() -> {
System.out.println("a");
add("a");
});
executorService.submit(() -> {
System.out.println("b");
add("b");
});
executorService.submit(() -> {
System.out.println("c");
add("c");
});
executorService.submit(() -> {
System.out.println("d");
add("d");
});
// 关闭线程池，不再接受新的任务
executorService.shutdown();
// 等待所有已提交的任务完成，最长等待时间为1分钟
if (!executorService.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES)) {
executorService.shutdownNow(); // 如果超时则强制关闭线程池
}
}
// 输出
a
a开始
b
c
d
a:1
d开始
d:2
c开始
c:3
b开始
b:4总结
对于“心情追忆”小程序而言，考虑到支付操作的敏感性，采用ReentrantLock可能是更为合适的选择。这不仅因为其提供了比synchronized更强大的功能，还因为它可以更好地控制锁的获取方式，确保支付操作的原子性和一致性。在实际应用中，应当根据具体的业务需求选择最合适的锁策略，以达到最佳的并发控制效果。
