1、线程安全

​ 如果有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。程序每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。

通过一个案例,演示线程的安全问题:

​ 电影院要卖票,我们模拟电影院的卖票过程。假设要播放的电影是 “金刚狼”,本次电影的座位共100个(本场电影只能卖100张票)。

票:

public class Ticket implements Runnable {
    private int ticket = 100;
    /*
     * 执行卖票操作
     */
    @Override
    public void run() {
        //每个窗口卖票的操作 
        //窗口 永远开启 
        while (true) {
            if (ticket <= 0) {
                //无票 可以结束
               break;
            }else{
                //有票 可以卖
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
                //获取当前线程对象的名字 
                String name = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println(name + "正在卖:" + ticket--);
            }
        }
    }
}

测试类:

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程任务对象
        Ticket ticket = new Ticket();
        //创建三个窗口对象
        Thread t1 = new Thread(ticket, "窗口1");
        Thread t2 = new Thread(ticket, "窗口2");
        Thread t3 = new Thread(ticket, "窗口3");
        
        //同时卖票
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

出现的问题:相同的票数多运行几次后,甚至会出现负号票。 ( 这几种问题,几个窗口(线程)票数不同步了,这种问题称为线程不安全。)

​ 线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作,而无写操作,一般来说,这个全局变量是线程安全的;若有多个线程同时执行写操作,一般都需要考虑线程同步,否则的话就可能影响线程安全。

2、线程同步

线程同步是为了解决线程安全问题,当我们使用多个线程访问同一资源的时候,且多个线程中对资源有写的操作,就容易出现线程安全问题。

​ 要解决上述多线程并发访问一个资源的安全性问题:也就是解决重复票与不存在票问题,Java中提供了同步机制(synchronized)来解决。

​ 根据案例简述:

​ 窗口1线程进入操作的时候,窗口2和窗口3线程只能在外等着,窗口1操作结束,窗口1和窗口2和窗口3才有机会进入代码去执行。也就是说在某个线程修改共享资源的时候,其他线程不能修改该资源,等待修改完毕同步之后,才能去抢夺CPU资源,完成对应的操作,保证了数据的同步性,解决了线程不安全的现象。

为了保证每个线程都能正常执行原子操作,Java引入了线程同步机制。

同步机制:

  1. 同步代码块。
  2. 同步方法。
  3. 锁机制。

2.1 同步代码块

同步代码块synchronized关键字可以用于方法中的某个区块中,表示只对这个区块的资源实行互斥访问。

​ 格式:

synchronized(同步锁){
     需要同步操作的代码
}

同步锁:

对象的同步锁只是一个概念,可以想象为在对象上标记了一个锁.

  1. 锁对象 可以是任意类型。
  2. 多个线程对象 要使用同一把锁。

注意:在任何时候,最多允许一个线程拥有同步锁,谁拿到锁就进入代码块,其他的线程只能在外等着(BLOCKED)。

使用同步代码块解决代码:

public class MyTicket extends Thread{
    static int ticket = 100;
    //锁对象,可以是任意对象
    static Object obj = new Object();

    //关于锁的细节:
    //1.锁对象默认是打开的。
    //2.当有线程进入之后,锁自动关闭
    //3.当线程出去之后,锁再次自动打开


    //套路写法:
    //1.while(true) 死循环
    //2.synchronized同步代码块   多个线程一定要共享同一把锁
    //3.判断,共享数据是否到了结尾。(到结尾)
    //4.判断,共享工具是否到了结尾。(还没有到结尾)


    @Override
    public void run() {
        while(true){//t1
            synchronized (obj){//t2   //t3
                if(ticket < 0){
                    break;
                }else{
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(getName() + "在卖第" + ticket + "张票");

                    ticket--;
                }
            }

        }
    }
}


public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //创建三个线程对象

        //当多线操作共享数据的时候
        //1,重复票号
        //2,负数票号

        MyTicket t1 = new MyTicket();
        MyTicket t2 = new MyTicket();
        MyTicket t3 = new MyTicket();


        t1.setName("窗口A");
        t2.setName("窗口B");
        t3.setName("窗口C");


        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

    }
}

2.2 同步方法

同步方法:使用synchronized修饰的方法,就叫做同步方法,保证A线程执行该方法的时候,其他线程只能在方法外等着。

格式:

public synchronized void method(){
       可能会产生线程安全问题的代码
}

同步锁是谁?

​ 对于非static方法,同步锁就是this。

​ 对于static方法,我们使用当前方法所在类的字节码对象(类名.class)。

同步方法代码:

public class Ticket implements Runnable{
    private int ticket = 100;
    /*
     * 执行卖票操作
     */
    @Override
    public void run() {
        //每个窗口卖票的操作 
        //窗口 永远开启 
        while(true){
            sellTicket();
        }
    }
    
    /*
     * 锁对象是 谁调用这个方法就是谁 
     *   隐含 锁对象 就是  this
     *    
     */
    public synchronized void sellTicket(){
        if(ticket>0){//有票 可以卖    
            //出票操作
            //使用sleep模拟一下出票时间 
            try {
                  Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                  // TODO Auto-generated catch block
                  e.printStackTrace();
            }
            //获取当前线程对象的名字 
            String name = Thread.currentThread().getName();
            System.out.println(name+"正在卖:"+ticket--);
        }
    }
}

2.3 Lock锁

java.util.concurrent.locks.Lock机制提供了比synchronized代码块和synchronized方法更广泛的锁定操作,同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有,除此之外更强大

Lock锁也称同步锁,加锁与释放锁方法化了,如下:

  • public void lock() : 加同步锁。
  • public void unlock(): 释放同步锁。

使用如下:

public class Ticket implements Runnable{
    private int ticket = 100;
    
    Lock lock = new ReentrantLock();
    /*
     * 执行卖票操作
     */
    @Override
    public void run() {
        //每个窗口卖票的操作 
        //窗口 永远开启 
        while(true){
            lock.lock();
            if(ticket>0){//有票 可以卖
                //出票操作 
                //使用sleep模拟一下出票时间 
                try {
                    Thread.sleep(50);
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
                //获取当前线程对象的名字 
                String name = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println(name+"正在卖:"+ticket--);
            }
            lock.unlock();
        }
    }
}
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最后修改:2022 年 03 月 25 日 07 : 00 PM
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