java代码演示线程安全【卖票】
线程安全问题
- 多个线程同时运行相同的代码,有可能造成某些变量和预期的不一样。
演示
【电影院卖票】:
假设要播放的电影是《孙悟空三打白骨精》,假设电影院有50个座位 (本场电影卖50张票)。
模拟电影院的售票窗口,实现多个窗口同时卖票(多线程)。
代码演示:
import lombok.SneakyThrows;
/**
* @author layman
*/
public class Selling01 {
public static void main(String[] args) {
//创建线程任务对象
TicketWindow tt = new TicketWindow();
//创建三个窗口
Thread windowA = new Thread(tt,"窗口A");
Thread windowB = new Thread(tt,"窗口C");
Thread windowC = new Thread(tt,"窗口C");
//同时卖票
windowA.start();
windowB.start();
windowC.start();
}
}
class TicketWindow implements Runnable {
private int ticket = 50;
private Long sleepTime = 100L;
/**
* 卖票
*/
@SneakyThrows
@Override
public void run() {
while (true) {
if (ticket > 0) {
//模拟出票操作
Thread.sleep(sleepTime);
String name = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(name + "正在卖第 " + ticket + " 张票。");
ticket--;
}
}
}
}
运行结果:
出现的问题:
- 有多个窗口在卖同一张票
- 有多个窗口在卖不存在的票(第0张票)
结论
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、静态变量是线程安全的;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。
如何解决线程安全
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。
Java语言提供了线程同步机制 (synchronized)来解决多线程引发的线程安全问题。
- 同步代码块。
- 同步方法。
- Lock锁机制。
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。
- 锁对象可以是任意类型。
- 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,谁就进入代码块,其他的线程只能在外等待,处于阻塞状态 (BLOCKED
)。
同步方法
- 同步方法:使用synchronized关键字修饰的方法。能够保证当前线程执行该方法时,其他线程只能在方法外等待。
格式:
public synchronized void method(){
可能会产生线程安全问题的代码
}
- 问:在同步方法中,同步锁是谁?
- 答:对于非static方法,同步锁是this(谁调用这个方法,谁就是锁对象)。 对于static方法,是类的字节码对象(类名.class)。
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,除此之外它更强大,更体现面向对象的特点。
需要手动释放锁对象
public void lock() : 加锁。
public void unlock() : 释放锁。
代码演示:
import lombok.SneakyThrows;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* @author layman
* @date 2021/3/1
*/
public class Selling01 {
public static void main(String[] args) {
//创建线程任务对象
TicketWindow tt = new TicketWindow();
//创建三个窗口
Thread windowA = new Thread(tt,"窗口A");
Thread windowB = new Thread(tt,"窗口C");
Thread windowC = new Thread(tt,"窗口C");
//同时卖票
windowA.start();
windowB.start();
windowC.start();
}
}
class TicketWindow implements Runnable {
private int ticket = 50;
private Long sleepTime = 100L;
private Lock lock = new ReentrantLock();
/**
* 卖票
*/
@SneakyThrows
@Override
public void run() {
while (true) {
lock.lock(); //加锁
if (ticket > 0) {
//模拟出票操作
Thread.sleep(sleepTime);
String name = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(name + "正在卖第 " + ticket + " 张票。");
ticket--;
}
lock.unlock(); //释放锁
}
}
}