2026-08-11 volatile 与 Lock 锁练习（课堂练习用）

说明：练习今日新学知识点——volatile 关键字（解决可见性 / 有序性、不能保证原子性、JVM 内存模型：工作内存 CPU 缓存 vs 主内存、可见性问题"程序永不退出"、volatile 三大语义）、线程安全三大特性解决方案（原子性→synchronized/Lock/Atomic、可见性→volatile/synchronized/Lock、有序性→volatile/synchronized）、计数器问题升级（volatile 修饰 count 不能保证原子性、synchronized 保证原子性、1000 线程验证）、Lock 锁（ReentrantLock 可重入锁）（lock() / unlock() 基本用法、unlock 必须放 finally 铁律、tryLock() / tryLock(timeout) / lockInterruptibly() 避免死锁、公平锁 / 非公平锁、synchronized vs Lock 七维对比）。

练习一：volatile 可见性 —— "程序永不退出"复现与修复

难度：⭐⭐⭐ 知识点：volatile 可见性、JVM 内存模型（工作内存 CPU 缓存 vs 主内存）、while(running) 空循环、方法引用 对象::方法 创建线程、Thread.sleep()

场景描述：课堂学了 volatile 的可见性语义：每个线程有独立的工作内存（CPU 缓存），读变量优先从工作内存读，写变量先写工作内存再刷主存（有延迟）。不加 volatile 时，main 线程把 running 改成 false 写入了主内存，但 worker 线程一直读自己缓存里的旧值 true，导致 while(running) 永不退出；加了 volatile 后，读 volatile 变量强制从主存读，worker 能立刻看到修改正常退出。

案例需求

复现并修复"程序永不退出"：worker 线程 while(running) 空循环，main 线程 sleep 后调用 stop() 修改 running，验证加/不加 volatile 的差异。

实现步骤

定义一个类，成员变量 private volatile boolean running = true;
work() 方法：打印"开始"，进入 while(running) 空循环（什么都不做），退出后打印"线程退出"
stop() 方法：把 running 改为 false
main 中用方法引用 new Thread(vd::work, "worker") 创建并启动线程
main 线程 sleep(1000) 让 worker 先跑起来，再调用 vd.stop()
观察运行结果：先去掉 volatile 复现永不退出，再加 volatile 修复

代码框架

public class VolatileVisibilityTest {
    //如果不加volatile，其他线程可能永远都看不到修改
    private volatile boolean running = true;

    // TODO 1: work() 方法——打印"work 线程开始......"，while(running) 空循环，退出后打印"线程退出......"

    // TODO 2: stop() 方法——把 running 改为 false

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        VolatileVisibilityTest vd = new VolatileVisibilityTest();

        // TODO 3: 用方法引用创建线程：new Thread(vd::work, "worker")，start() 启动
        // 等价于 new Thread(() -> vd.work(), "worker")
        // 等价于 new Thread(new Runnable(){ public void run(){ vd.work(); } }, "worker")

        // TODO 4: 主线程 Thread.sleep(1000) 让 worker 先跑起来

        // TODO 5: 主线程调用 vd.stop() 修改 running
    }
}

输出示例：

work 线程开始......
        ← 若无 volatile：永不打印"线程退出......"（程序卡死）
work 线程退出......   ← 加了 volatile：能正常退出

选做加分：

把 running 的 volatile 去掉再运行，观察 worker 线程是否永远打印不出"线程退出......"（程序卡死）
在 while 循环里加上 System.out.println("work....") 再运行，观察输出是否出现——体会空循环 vs 带输出对缓存可见性的影响
把 vd::work 改成 Lambda () -> vd.work() 和匿名内部类两种写法，对比三种创建线程的等价性

思考题：

为什么 main 线程修改了 running，worker 线程却看不到？（提示：每个线程有自己的工作内存 CPU 缓存，worker 一直读缓存里的旧值 true，刷新到主内存有延迟）
volatile 解决了什么问题？（提示：可见性——写 volatile 变量立即刷主存、读 volatile 变量强制从主存读）
volatile 能保证原子性吗？（提示：不能！volatile count++ 依旧会丢失更新）

练习二：计数器问题升级 —— volatile 不保证原子性 vs synchronized 保证原子性

难度：⭐⭐⭐⭐ 知识点：volatile 不保证原子性、synchronized 保证原子性、count++ 读-改-写 3 步、线程数组 + join() 等待、Lambda 创建 Runnable

场景描述：课堂学了计数器问题升级：上节课（08-10）Counter 用普通 Integer count，1000 线程并发 count++ 结果小于 1000；这节课给 count 加了 volatile 修饰，但结果照样小于 1000——证明 volatile 只能保证可见性、不能保证原子性（count++ 的"读-改-写"3 步依旧可能被打断）。只有加 synchronized 的 increment() 才能保证原子性，count 必然是 1000。

案例需求

创建 Counter 类：volatile Integer count + synchronized increment()，用 1000 线程并发验证：加 synchronized 后 count 必然 1000。

实现步骤

Counter 类：private volatile Integer count = 0;
increment() 方法：count++（注释标明底层是读-改-写 3 步）
给 increment() 加 synchronized 修饰（同步实例方法，锁 this）
main：创建 Counter，1000 个线程并发调用 increment()
用线程数组 + join() 等待所有线程结束
打印最终 count，验证必然是 1000

代码框架

public class CounterAtomicityTest {
    //使用volatile修饰也不能保证原子性
    private volatile Integer count = 0;

    //只要加了synchronized，就能够保证原子性
    // TODO 1: 给 increment() 加 synchronized 修饰
    public void increment() {
        count++;    //看似是1行，但底层是3步
        //1、拿到当前count的值
        //2、count+1
        //3、自增后的值赋值给count
    }

    public Integer getCount() {
        return count;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CounterAtomicityTest counter = new CounterAtomicityTest();
        int threadCount = 1000;

        // TODO 2: 创建线程数组 Thread[threadCount]，每个线程执行 counter.increment()，start()
        Thread[] threads = new Thread[threadCount];
        for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
            threads[i] = new Thread(() -> {
                counter.increment();    //执行相加
            });
            threads[i].start();
        }

        // TODO 3: 等待所有线程结束 for (Thread t : threads) t.join();

        //理论上应该是1000，加上synchronized后必然是1000
        System.out.println("最终 count=" + counter.getCount());
    }
}

输出示例：

最终 count=1000    ← 加了 synchronized，必然是 1000

选做加分：

把 increment() 的 synchronized 去掉（保留 count 的 volatile），运行观察 count 依然小于 1000——直接验证"volatile 不能保证原子性，必须 synchronized"
把 threadCount 改成 10000 再运行，观察线程多时竞争更激烈、结果偏差更明显
改用 AtomicInteger 代替 volatile Integer + synchronized，观察 incrementAndGet() 是否无需加锁也能保证原子性（展望拓展知识）

思考题：

count++ 表面是一行代码，底层被拆成几步？（提示：3 步——①读当前 count 值 ②count+1 ③赋值给 count，即"读-改-写"）
为什么 volatile 修饰了 count 还是小于 1000？（提示：volatile 只保证可见性，不保证原子性——"读-改-写"3 步依旧可能被打断，多个线程读旧值计算后互相覆盖）
synchronized 为什么能保证原子性？（提示：同步实例方法锁 this，同一时刻只有一个线程能执行 count++，其他线程排队等待）
join() 在这里起什么作用？（提示：让 main 等待 1000 个线程全部结束后再打印 count，否则可能打印到还没执行完的中间值）

练习三：Lock 锁基本用法 —— ReentrantLock 计数器（lock + unlock + finally）

难度：⭐⭐⭐⭐ 知识点：Lock 接口、ReentrantLock 可重入锁、lock() / unlock()、unlock 必须放 finally 铁律、公平锁 / 非公平锁、10000 线程 + join() 验证

场景描述：课堂学了 Lock 锁（ReentrantLock 可重入锁）：JDK1.5 提供 Lock 接口及实现类 ReentrantLock。使用 Lock 有一条铁律——synchronized 是自动释放锁的，而 Lock 必须手动释放锁，且 unlock() 必须放到 finally 块中，否则代码抛异常或提前 return 时锁永远不会释放，其他线程会永远阻塞（死锁）。本例用 ReentrantLock 实现一个计数器，验证 10000 线程并发后 count 正确。

案例需求

创建 LockCounter 类：ReentrantLock lock + increment()（lock → try → count++ → finally unlock），用 10000 线程并发验证 count 必然正确。

实现步骤

定义 ReentrantLock lock = new ReentrantLock();（默认非公平锁；new ReentrantLock(true) 是公平锁）
increment() 方法：lock.lock() 加锁 → try { count++; } finally { lock.unlock(); }
main：创建 LockCounter，10000 个线程并发调用 increment()
用线程数组 + join() 等待所有线程结束
打印最终 count，验证正确性

代码框架

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockCounterTest {
    private Integer count = 0;
    //创建锁对象---默认是非公平锁
    // TODO 1: ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    // 公平锁写法：new ReentrantLock(true);  按照申请顺序获取锁，性能略低

    //---------基本用法：lock()+unlock() ，前提是必须要finally
    public void increment() {
        // TODO 2: lock.lock();    加锁
        // TODO 3: try { count++; } finally { lock.unlock(); }   释放锁必须放finally
    }

    public Integer getCount() {
        return count;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        LockCounterTest lc = new LockCounterTest();

        // TODO 4: 创建线程数组 Thread[10000]，每个线程执行 lc.increment()，start()
        Thread[] threads = new Thread[10000];
        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            threads[i] = new Thread(lc::increment);
            threads[i].start();
        }

        // TODO 5: 等待所有线程结束 for (Thread t : threads) t.join();

        System.out.println("最终 count=" + lc.getCount());
    }
}

输出示例：

最终 count=10000    ← 加了 Lock 锁，count 必然正确

选做加分：

把 finally { lock.unlock(); } 去掉（直接 count++ 后 unlock），模拟"提前 return 时锁不释放"的死锁场景
在 increment() 里加 if (count == 500) return; 再运行，观察不加 finally 时是否死锁——体会铁律
分别用 new ReentrantLock()（非公平）和 new ReentrantLock(true)（公平）创建锁，观察竞争线程获取锁的顺序差异

思考题：

为什么 unlock() 必须放到 finally 块中？（提示：如果代码抛异常或提前 return，锁永远不会释放，其他线程永久阻塞——死锁）
非公平锁和公平锁的区别是什么？（提示：非公平锁释放后所有线程竞争（性能高）；公平锁按申请顺序获取锁（性能略低））
Lock 相比 synchronized 需要手动释放锁，这是缺点吗？（提示：是使用成本更高的体现，但也因此支持 tryLock / lockInterruptibly 等精细控制）
lc::increment 是什么写法？（提示：方法引用，等价于 () -> lc.increment()）

练习四：Lock 锁进阶 —— tryLock / tryLock(timeout) / lockInterruptibly 避免死锁

难度：⭐⭐⭐⭐⭐ 知识点：tryLock() 尝试获取锁、tryLock(timeout, TimeUnit) 限时等待、lockInterruptibly() 可中断获取锁、避免死锁、InterruptedException、catch 后重设中断标志

场景描述：课堂学了 Lock 锁的进阶用法：基本用法 lock() 如果拿不到锁会无限期等待（可能死锁）；而 tryLock() 获取不到就算了（避免死锁的手段）、tryLock(timeout) 最多等指定时间、lockInterruptibly() 等待中可被 interrupt() 中断。本例实现三种进阶方法，体会 Lock 比 synchronized 更精细的锁控制。

案例需求

实现一个 LockDemo 类，包含三种进阶加锁方法（tryLock / tryLock(timeout) / lockInterruptibly），并演示如何避免死锁、响应中断。

实现步骤

tryIncrement()：if (lock.tryLock()) 获取到就 count++ 并返回 true，没获取到返回 false
timedIncrement()：lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS) 最多等 1 秒，超时返回 false；处理 InterruptedException
interruptLock()：lock.lockInterruptibly() 等待中可被 interrupt 打断；catch 中打印提示并重设中断标志
main：创建 LockDemo，10000 线程并发调用 interruptLock()，join 等待后打印 count

代码框架

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockAdvanceTest {
    private Integer count = 0;
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    //--------进阶用法：tryLock()尝试获取锁，如果实在拿不到就算了，继续干别的。避免死锁的手段。
    public boolean tryIncrement() {
        // TODO 1: if (lock.tryLock()) {   //立刻尝试获取锁
        //             try { count++; return true; }
        //             finally { lock.unlock(); }
        //         }
        // TODO 2: return false;   //没抢到锁就返回false
        return false;
    }

    //--------进阶用法：tryLock(timeout)限时等待
    public boolean timedIncrement() {
        // TODO 3: try {
        //             if (lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) { //最多等待1秒
        //                 try { count++; return true; }
        //                 finally { lock.unlock(); }
        //             }
        //         } catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(e); }
        // TODO 4: return false;
        return false;
    }

    //--------进阶用法：可中断的获取锁（和sleep中断机制配合）
    public void interruptLock() {
        // TODO 5: try {
        //             lock.lockInterruptibly();   //等待锁的过程中可以被interrupt()打断
        //             try { count++; }
        //             finally { lock.unlock(); }
        //         } catch (InterruptedException e) {
        //             System.out.println("等待锁的过程中被中断");
        //             Thread.currentThread().interrupt();   //重设中断标志
        //         }
    }

    public Integer getCount() {
        return count;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        LockAdvanceTest ld = new LockAdvanceTest();

        // TODO 6: 创建线程数组 Thread[10000]，每个线程执行 ld::interruptLock，start()
        Thread[] threads = new Thread[10000];
        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            threads[i] = new Thread(ld::interruptLock);
            threads[i].start();
        }

        // TODO 7: 等待所有线程结束 for (Thread t : threads) t.join();

        System.out.println("最终 count=" + ld.getCount());
    }
}

输出示例：

最终 count=10000    ← 用 lockInterruptibly + finally unlock 保证原子性
（若某线程在等待锁时被中断，会打印：等待锁的过程中被中断）

选做加分：

写两个线程：一个持有锁不放（sleep 5 秒），另一个分别用 tryLock() / tryLock(1,SECONDS) / lockInterruptibly() 尝试拿锁，观察三种方法在"拿不到锁"时的不同表现（立即返回 false / 等 1 秒返回 false / 等待中被 interrupt 中断）
在 tryIncrement() 外打印返回值，观察多个线程竞争锁时，拿不到锁的线程返回 false、继续执行而不阻塞——体会"避免死锁"
在 main 中给一个正在等待 lockInterruptibly 的线程调用 interrupt()，观察 catch 中打印"等待锁的过程中被中断"

思考题：

lock() 和 tryLock() 的区别是什么？（提示：lock() 拿不到锁就无限期等待；tryLock() 立刻尝试，拿不到立即返回 false——tryLock 是避免死锁的手段）
tryLock(timeout) 的 timeout 参数是什么意思？（提示：最多等待指定时间，超时还没拿到锁就返回 false——拿不到锁不会再傻等）
lockInterruptibly() 和 tryLock() 都能避免死锁吗？（提示：都能！lockInterruptibly 是"继续等但可被中断"；tryLock 是"拿不到就算了"——都是 Lock 比 synchronized 更精细的控制）
为什么 catch 里要 Thread.currentThread().interrupt() 重设中断标志？（提示：InterruptedException 抛出时会清除中断标志，重设后让上层 isInterrupted() 能感知到中断——回顾 08-10 中断机制）

练习五：综合应用 —— 用 Lock 锁改造卖票问题（synchronized vs Lock 对比）

难度：⭐⭐⭐⭐⭐ 知识点：synchronized vs Lock 七维对比、Lock 锁解决数据竞争、卖票问题（相同票 / 负数票）、三种线程安全方案（synchronized / Lock / 原子类）、多线程共享同一对象

场景描述：课堂学了 synchronized vs Lock 的七维对比（语法简洁度 / 锁释放 / 是否可中断 / 是否可超时等待 / 是否支持锁读 / 底层实现 Monitor Lock vs AQS / JDK21 版本更新性能相近）。08-10 的课后作业用 synchronized 修复卖票问题（Demo_03）；本例要求用 Lock 锁（ReentrantLock） 改造同一个卖票问题，对比两种锁的写法差异，体会"解决同一个线程安全问题，synchronized 和 Lock 各有写法"。

案例需求

把 homework0810 Demo_03 的卖票类（SellTicket）中的 synchronized(this) 改造成 ReentrantLock 加锁（lock + try + finally unlock），3 个窗口线程卖 100 张票，验证不再出现相同票 / 负数票。

实现步骤

SellTicket 实现 Runnable，private int tickets = 100;
创建 ReentrantLock lock（锁对象）
sell() 卖票逻辑：if (tickets > 0) { sleep(10); 打印出售信息; tickets--; }
run() 中：lock.lock() → try { sell(); } finally { lock.unlock(); }
main：创建同一个 SellTicket 对象，3 个窗口线程（窗口1/2/3）启动卖票
用线程数组 + join() 等待所有窗口卖票结束

代码框架

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockSellTicketTest {
    static class SellTicket implements Runnable {
        private int tickets = 100;   // 一共 100 张票
        // TODO 1: 创建 ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

        public void sell() {
            if (tickets > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第 " + tickets + " 张票");
                tickets--;
            }
        }

        @Override
        public void run() {
            while (tickets > 0) {
                // TODO 2: lock.lock(); → try { sell(); } finally { lock.unlock(); }
                // 对比 08-10 作业的 synchronized(this) { sell(); }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SellTicket st = new SellTicket();

        // TODO 3: 创建三个线程对象，模拟3个售票窗口（共用同一个st）
        //         new Thread(st, "窗口1") / "窗口2" / "窗口3"，start() 启动

        // TODO 4: 用线程数组 + join() 等待所有线程卖票结束
    }
}

输出示例：

窗口1正在出售第 100 张票
窗口3正在出售第 99 张票
窗口2正在出售第 98 张票
...
窗口3正在出售第 1 张票
        ← 每张票只出现一次，没有相同票 / 负数票

选做加分：

把 lock.lock() 换成 lock.tryLock() 或 lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS) 再运行，观察卖票结果是否仍然正确（可能某窗口没抢到票直接跳过本轮）
对比总结：synchronized 写法（synchronized(this) { sell(); }）和 Lock 写法（lock + try + finally unlock）的七维差异，写一篇对比小结
给 SellTicket 的卖票逻辑不用锁，多运行几次复现相同票 / 负数票 bug，再加 Lock 锁修复——完整走一遍"复现 bug → Lock 修复"流程

思考题：

为什么 3 个窗口必须共用同一个 SellTicket 对象？（提示：只有共享同一个对象，lock 锁对象才一致，synchronized/Lock 才有效；若各自 new 对象，锁失效）
Lock 改造卖票和 synchronized 改造卖票，哪个更简单？（提示：synchronized 语法更简单（只需关键字）；Lock 需要 try-finally 块手动释放——这正对应七维对比中的"语法简洁度"）
卖票问题为什么要锁住"判断-打印-减票"整体？（提示：这是读-改-写复合操作，必须整体原子执行，否则多个线程同时通过 if 判断导致相同票 / 负数票）
结合七维对比，什么场景适合用 Lock？（提示：需要超时等待、响应中断、公平锁、读写分离等精细控制时；简单场景用 synchronized 更合适）

参考答案要点

练习一：VolatileVisibilityTest（volatile 可见性）

// 1、work() 方法（TODO 1）
public void work() {
    System.out.println("work 线程开始......");
    while (running) {
        //空循环，什么都不做....
    }
    System.out.println("线程退出......");
}

// 2、stop() 方法（TODO 2）
public void stop() {
    running = false;
}

// 3、main 方法（TODO 3~5）
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    VolatileVisibilityTest vd = new VolatileVisibilityTest();
    Thread t = new Thread(vd::work, "worker");   // 方法引用创建线程
    t.start();
    Thread.sleep(1000);
    vd.stop();   // 不加 volatile → 程序永不退出；加了 volatile → 正常退出
}

练习二：CounterAtomicityTest（volatile vs synchronized）

// 1、给 increment() 加 synchronized（TODO 1）
public synchronized void increment() {
    count++;    // 读-改-写 3 步
}

// 2、1000 线程并发 + join 等待（TODO 2~3）
Thread[] threads = new Thread[threadCount];
for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
    threads[i] = new Thread(() -> counter.increment());
    threads[i].start();
}
for (Thread t : threads) {
    t.join();
}
System.out.println("最终 count=" + counter.getCount());   // 必然是 1000

练习三：LockCounterTest（ReentrantLock 基本用法）

// 1、创建锁对象（TODO 1）
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();   // 默认非公平锁

// 2、increment()：lock + try + finally unlock（TODO 2~3）
public void increment() {
    lock.lock();          // 加锁
    try {
        count++;
    } finally {
        lock.unlock();    // 释放锁，必须要释放，否则其他线程永远拿不到锁
    }
}

// 3、10000 线程 + join 等待（TODO 4~5）
Thread[] threads = new Thread[10000];
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
    threads[i] = new Thread(lc::increment);
    threads[i].start();
}
for (Thread t : threads) {
    t.join();
}
System.out.println("最终 count=" + lc.getCount());   // 必然是 10000

练习四：LockAdvanceTest（tryLock / tryLock(timeout) / lockInterruptibly）

// 1、tryLock() 尝试获取锁（TODO 1~2）
public boolean tryIncrement() {
    if (lock.tryLock()) {    // 立刻尝试，获取到了就返回true，否则返回false
        try {
            count++;
            return true;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
    return false;   // 没抢到锁就返回false，继续干别的——避免死锁
}

// 2、tryLock(timeout) 限时等待（TODO 3~4）
public boolean timedIncrement() {
    try {
        if (lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {   // 最多等待1秒
            try {
                count++;
                return true;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    } catch (InterruptedException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    }
    return false;
}

// 3、lockInterruptibly() 可中断获取锁（TODO 5）
public void interruptLock() {
    try {
        lock.lockInterruptibly();   // 等待锁的过程中可以被 interrupt() 打断
        try {
            count++;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    } catch (InterruptedException e) {
        System.out.println("等待锁的过程中被中断");
        Thread.currentThread().interrupt();   // 重设中断标志
    }
}

// 4、main：10000 线程执行 interruptLock + join（TODO 6~7）
Thread[] threads = new Thread[10000];
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
    threads[i] = new Thread(ld::interruptLock);
    threads[i].start();
}
for (Thread t : threads) {
    t.join();
}
System.out.println("最终 count=" + ld.getCount());   // 必然是 10000

练习五：LockSellTicketTest（Lock 改造卖票问题）

// 1、创建锁对象（TODO 1）
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

// 2、run()：lock + try + finally unlock 锁住卖票过程（TODO 2）
@Override
public void run() {
    while (tickets > 0) {
        lock.lock();
        try {
            sell();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

// 3、3 个窗口线程共用同一个 st + join 等待（TODO 3~4）
SellTicket st = new SellTicket();
Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");
Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");
Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();

// join 等待（用线程数组写法）
Thread[] windows = {t1, t2, t3};
for (Thread t : windows) {
    t.join();
}

涵盖知识点总览

知识点	说明
`volatile` 可见性	写 volatile 变量立即刷主存、读 volatile 变量强制从主存读，禁止使用 CPU 缓存
JVM 内存模型	每个线程有独立工作内存（CPU 缓存）；读变量优先从工作内存读、刷新到主内存有延迟
可见性问题"程序永不退出"	worker 线程 while(running) 空循环，读不到 main 线程的修改 → 永不退出；volatile 修复
volatile 三大语义	①可见性 ②禁止重排序（有序性）③不保证原子性
方法引用创建线程	`new Thread(vd::work, "worker")` 等价于 Lambda、等价于匿名 Runnable
`volatile` 不保证原子性	count++ 的"读-改-写"3 步依旧可能被打断，volatile 修饰 count 也小于理论值
`synchronized` 保证原子性	同步实例方法锁 this，同一时刻只有一个线程执行 count++ → count 必然是 1000
`count++` 非原子操作	底层 3 步：读 → 改 → 写；多线程并发时读到旧值覆盖新值
线程数组 + `join()`	1000/10000 线程并发后，for 循环 t.join() 等待所有线程结束再打印结果
`Lock` 接口 / `ReentrantLock`	JDK1.5 提供的显式锁机制；可重入锁，比 synchronized 更精细
`lock()` / `unlock()`	Lock 基本用法；unlock 必须放 finally，否则死锁
unlock 放 finally 铁律	代码抛异常或提前 return 时锁不释放 → 其他线程永久阻塞（死锁）
`tryLock()`	立刻尝试获取锁，拿到返回 true，没拿到返回 false——避免死锁的手段
`tryLock(timeout, unit)`	最多等待指定时间，超时返回 false——拿不到锁不会再傻等
`lockInterruptibly()`	等待锁的过程中可被 interrupt() 打断；catch 后重设中断标志
公平锁 / 非公平锁	`new ReentrantLock()` 非公平（释放后竞争）；`new ReentrantLock(true)` 公平（按申请顺序，性能略低）
synchronized vs Lock 七维对比	语法简洁度 / 锁释放 / 可中断 / 超时等待 / 锁读（读写分离）/ 底层实现（Monitor Lock vs AQS）/ JDK21 版本更新（性能相近）
Lock 解决数据竞争	卖票问题用 lock + try + finally unlock 锁住"判断-打印-减票"整体，消除相同票 / 负数票
三种线程安全方案	synchronized（关键字简单可靠）/ Lock（精细控制）/ 原子类（AtomicInteger 无锁 CAS 性能最优）

20260811-volatile与Lock锁练习.md 28 KB Історія Запис

2026-08-11 volatile 与 Lock 锁练习（课堂练习用）

练习一：volatile 可见性 —— "程序永不退出"复现与修复

案例需求

实现步骤

代码框架

练习二：计数器问题升级 —— volatile 不保证原子性 vs synchronized 保证原子性

案例需求

实现步骤

代码框架

练习三：Lock 锁基本用法 —— ReentrantLock 计数器（lock + unlock + finally）

案例需求

实现步骤

代码框架

练习四：Lock 锁进阶 —— tryLock / tryLock(timeout) / lockInterruptibly 避免死锁

案例需求

实现步骤

代码框架

练习五：综合应用 —— 用 Lock 锁改造卖票问题（synchronized vs Lock 对比）

案例需求

实现步骤

代码框架

参考答案要点

练习一：VolatileVisibilityTest（volatile 可见性）

练习二：CounterAtomicityTest（volatile vs synchronized）

练习三：LockCounterTest（ReentrantLock 基本用法）

练习四：LockAdvanceTest（tryLock / tryLock(timeout) / lockInterruptibly）

练习五：LockSellTicketTest（Lock 改造卖票问题）

涵盖知识点总览

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