深入理解多线程(二)

在上一篇博客深入理解多线程(一)中介绍了，多线程实现的两种方式，多线程在jvm中的内存状态，这篇博客将介绍多线程的线程安全，根据一个买票例子来讲解多线程中的安全问题。

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。

我们通过一个案例，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 “葫芦娃大战奥特曼”，本次电影的座位共100个

(本场电影只能卖100张票)。

我们来模拟电影院的售票窗口，实现多个窗口同时卖 “葫芦娃大战奥特曼”这场电影票(多个窗口一起卖这100张票)

需要窗口，采用线程对象来模拟；需要票，Runnable接口子类来模拟

模拟票：

public class Ticket implements Runnable {
    private int ticket = 100;
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(new Random().nextInt(100));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (ticcket > 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread() + "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(); 
    } 
}

发现程序出现了两个问题：

相同的票数,比如5这张票被卖了两回。
不存在的票，比如0票与-1票，是不存在的。

这种问题，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

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。

那么怎么去使用呢？有三种方式完成同步操作：

同步代码块。
同步方法。
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

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 Ticket implements Runnable{ 
    private int ticket = 100;
    Object lock = new Object();
    /**
     * 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) {
            synchronized (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--);
                }
            }
        }
    }
}

当使用了同步代码块后，上述的线程的安全问题，解决了

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)。

使用同步方法：

public class RegisterException 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) {
            setTicket();
        }
    }
    /**
     * 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 setTicket() {
        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--);
        }
    }
}

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,更体现面向对象。

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 RegisterException 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) {
            //加锁
            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--);
            }
            //解锁
            lock.unlock();
        }
    }
}

posted @ 2020-03-13 15:13 胖墩哥阅读(286) 评论(0) 编辑收藏举报

刷新页面返回顶部