鎖用來解決什么問題呢？
在我們編寫的應用程序或者高並發程序中，不知道大家有沒有想過一個問題，就是我們為什么需要引入鎖？鎖為我們解決了什么問題呢？
在很多業務場景下，我們編寫的應用程序中會存在很多的 資源競爭 的問題。而我們在高並發程序中，引入鎖，就是為了解決這些資源競爭的問題。
電商超賣問題
這里，我們可以列舉一個簡單的業務場景。比如，在電子商務（商城）的業務場景中，提交訂單購買商品時，首先需要查詢相應商品的庫存是否足夠，只有在商品庫存數量足夠的前提下，才能讓用戶成功的下單。下單時，我們需要在庫存數量中減去用戶下單的商品數量，並將庫存操作的結果數據更新到數據庫中。整個流程我們可以簡化成下圖所示。
這里，我也給出相應的代碼片段吧。我們可以使用下面的代碼片段來表示用戶的下單操作，我這里將商品的庫存信息保存在了Redis中。
@RequestMapping("/submitOrder")
public String submitOrder(){
int stock = Integer.parseInt(stringRedisTemplate.opsForValue().get("stock"));
if(stock > 0){
stock -= 1;
stringRedisTemplate.opsForValue().set("stock", String.valueOf(stock));
logger.debug("庫存扣減成功，當前庫存為：{}", stock);
}else{
logger.debug("庫存不足，扣減庫存失敗");
throw new OrderException("庫存不足，扣減庫存失敗");
}
return "success";
}
注意：上述代碼片段比較簡單，只是為了方便大家理解，真正項目中的代碼就不能這么寫了。
上述的代碼看似是沒啥問題的，但是我們不能只從代碼表面上來觀察代碼的執行順序。這是因為在JVM中代碼的執行順序未必是按照我們書寫代碼的順序執行的。即使在JVM中代碼是按照我們書寫的順序執行，那我們對外提供的接口一旦暴露出去，就會有成千上萬的客戶端來訪問我們的接口。所以說，我們暴露出去的接口是會被並發訪問的。
試問，上面的代碼在高並發環境下是線程安全的嗎？答案肯定不是線程安全的，因為上述扣減庫存的操作會出現並行執行的情況。
我們可以使用Apache JMeter來對上述接口進行測試，這里，我使用Apache JMeter對上述接口進行測試。
在Jmeter中，我將線程的並發度設置為3，接下來的配置如下所示。
以HTTP GET請求的方式來並發訪問提交訂單的接口。此時，運行JMeter來訪問接口，命令行會打印出下面的日志信息。
這里，我們明明請求了3次，也就是說，提交了3筆訂單，為什么扣減后的庫存都是一樣的呢？這種現象在電商領域有一個專業的名詞叫做 “超賣” 。
如果一個大型的高並發電商系統，比如淘寶、天貓、京東等，出現了超賣現象，那損失就無法估量了！架構設計和開發電商系統的人員估計就要通通下崗了。所以，作為技術人員，我們一定要嚴謹的對待技術，嚴格做好系統的每一個技術環節。
JVM中提供的鎖
JVM中提供的synchronized和Lock鎖，相信大家並不陌生了，很多小伙伴都會使用這些鎖，也能使用這些鎖來實現一些簡單的線程互斥功能。
那么，作為立志要成為架構師的你，是否了解過JVM鎖的底層原理呢？
JVM鎖原理
說到JVM鎖的原理，我們就不得不限說說Java中的對象頭了。
Java中的對象頭
每個Java對象都有對象頭。如果是⾮數組類型，則⽤2個字寬來存儲對象頭，如果是數組，則會⽤3個字寬來存儲對象頭。在32位處理器中，⼀個字寬是32位；在64位虛擬機中，⼀個字寬是64位。
Mark Work的格式如下所示。
可以看到:
當對象狀態為偏向鎖時， Mark Word 存儲的是偏向的線程ID；
當狀態為輕量級鎖時， Mark Word 存儲的是指向線程棧中 Lock Record 的指針；
當狀態為重量級鎖時， Mark Word 為指向堆中的monitor對象的指針 。
有關Java對象頭的知識，參考《深入淺出Java多線程》。
JVM鎖原理
簡單點來說，JVM中鎖的原理如下。
在Java對象的對象頭上，有一個鎖的標記，比如，第一個線程執行程序時，檢查Java對象頭中的鎖標記，發現Java對象頭中的鎖標記為未加鎖狀態，於是為Java對象進行了加鎖操作，
將對象頭中的鎖標記設置為鎖定狀態。第二個線程執行同樣的程序時，也會檢查Java對象頭中的鎖標記，此時會發現Java對象頭中的鎖標記的狀態為鎖定狀態。於是，第二個線程會進入相應的阻塞隊列中進行等待。
這里有一個關鍵點就是Java對象頭中的鎖標記如何實現。
JVM鎖的短板
JVM中提供的synchronized和Lock鎖都是JVM級別的，大家都知道，當運行一個Java程序時，會啟動一個JVM進程來運行我們的應用程序。synchronized和Lock在JVM級別有效，也就是說，
synchronized和Lock在同一Java進程內有效。如果我們開發的應用程序是分布式的，那么只是使用synchronized和Lock來解決分布式場景下的高並發問題，就會顯得有點力不從心了。
synchronized和Lock支持JVM同一進程內部的線程互斥
synchronized和Lock在JVM級別能夠保證高並發程序的互斥，我們可以使用下圖來表示。
但是，當我們將應用程序部署成分布式架構，或者將應用程序在不同的JVM進程中運行時，synchronized和Lock就不能保證分布式架構和多JVM進程下應用程序的互斥性了。
synchronized和Lock不能實現多JVM進程之間的線程互斥
分布式架構和多JVM進程的本質都是將應用程序部署在不同的JVM實例中，也就是說，其本質還是多JVM進程。
分布式鎖
我們在實現分布式鎖時，可以參照JVM鎖實現的思想，JVM鎖在為對象加鎖時，通過改變Java對象的對象頭中的鎖的標志位來實現，也就是說，所有的線程都會訪問這個Java對象的對象頭中的鎖標志位。
我們同樣以這種思想來實現分布式鎖，當我們將應用程序進行拆分並部署成分布式架構時，所有應用程序中的線程訪問共享變量時，
都到同一個地方去檢查當前程序的臨界區是否進行了加鎖操作，而是否進行了加鎖操作，我們在統一的地方使用相應的狀態來進行標記。
可以看到，在分布式鎖的實現思想上，與JVM鎖相差不大。而在實現分布式鎖中，保存加鎖狀態的服務可以使用MySQL、Redis和Zookeeper實現。
但是，在互聯網高並發環境中， 使用Redis實現分布式鎖的方案是使用的最多的。 接下來，我們就使用Redis來深入解密分布式鎖的架構設計。