Java多线程：线程安全问题
一、线程安全问题案例
模拟银行账户存取款
1、账户类
package com.lyq.java.threadsafe; /* 银行账户 不使用线程同步机制，多线程对同一个账户进行取款，出现线程安全问题。 */ public class Account { // 账号 private String actno; // 余额 private double balance; public Account() { } public Account(String actno, double balance) { this.actno = actno; this.balance = balance; } public String getActno() { return actno; } public void setActno(String actno) { this.actno = actno; } public double getBalance() { return balance; } public void setBalance(double balance) { this.balance = balance; } //取款的方法 public void withdraw(double money){ // t1和t2并发这个方法。。。。（t1和t2是两个栈。两个栈操作堆中同一个对象。） // 取款之前的余额 double before = this.getBalance(); // 10000 // 取款之后的余额 double after = before - money; // 在这里模拟一下网络延迟，100%会出现问题 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 更新余额 // 思考：t1执行到这里了，但还没有来得及执行这行代码，t2线程进来withdraw方法了。此时一定出问题。 this.setBalance(after); } }
2、实现类
package com.lyq.java.threadsafe; public class AccountThread extends Thread { // 两个线程必须共享同一个账户对象。 private Account act; // 通过构造方法传递过来账户对象 public AccountThread(Account act) { this.act = act; } public void run(){ // run方法的执行表示取款操作。 // 假设取款5000 double money = 5000; // 取款 // 多线程并发执行这个方法。 act.withdraw(money); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "对"+act.getActno()+"取款"+money+"成功，余额" + act.getBalance()); } }
3、测试
package com.lyq.java.threadsafe; public class Test { public static void main(String[] args) { // 创建账户对象（只创建1个） Account act = new Account("act-001", 10000); // 创建两个线程 Thread t1 = new AccountThread(act); Thread t2 = new AccountThread(act); // 设置name t1.setName("t1"); t2.setName("t2"); // 启动线程取款 t1.start(); t2.start(); } }
4、结果
二、使用synchronized同步代码块
1、账户类及线程实现类
package com.bjpowernode.java.threadsafe2; /* 银行账户 使用线程同步机制，解决线程安全问题。 */ public class Account { // 账号 private String actno; // 余额 private double balance; //实例变量。 //对象 Object obj = new Object(); // 实例变量。（Account对象是多线程共享的，Account对象中的实例变量obj也是共享的。） public Account() { } public Account(String actno, double balance) { this.actno = actno; this.balance = balance; } public String getActno() { return actno; } public void setActno(String actno) { this.actno = actno; } public double getBalance() { return balance; } public void setBalance(double balance) { this.balance = balance; } //取款的方法 public void withdraw(double money){ //int i = 100; //i = 101; // 以下这几行代码必须是线程排队的，不能并发。 // 一个线程把这里的代码全部执行结束之后，另一个线程才能进来。 /* 线程同步机制的语法是： synchronized(){ // 线程同步代码块。 } synchronized后面小括号中传的这个“数据”是相当关键的。 这个数据必须是多线程共享的数据。才能达到多线程排队。 ()中写什么？ 那要看你想让哪些线程同步。 假设t1、t2、t3、t4、t5，有5个线程， 你只希望t1 t2 t3排队，t4 t5不需要排队。怎么办？ 你一定要在()中写一个t1 t2 t3共享的对象。而这个 对象对于t4 t5来说不是共享的。 这里的共享对象是：账户对象。 账户对象是共享的，那么this就是账户对象吧！！！ 不一定是this，这里只要是多线程共享的那个对象就行。 在java语言中，任何一个对象都有“一把锁”，其实这把锁就是标记。（只是把它叫做锁。） 100个对象，100把锁。1个对象1把锁。 以下代码的执行原理？ 1、假设t1和t2线程并发，开始执行以下代码的时候，肯定有一个先一个后。 2、假设t1先执行了，遇到了synchronized，这个时候自动找“后面共享对象”的对象锁， 找到之后，并占有这把锁，然后执行同步代码块中的程序，在程序执行过程中一直都是 占有这把锁的。直到同步代码块代码结束，这把锁才会释放。 3、假设t1已经占有这把锁，此时t2也遇到synchronized关键字，也会去占有后面 共享对象的这把锁，结果这把锁被t1占有，t2只能在同步代码块外面等待t1的结束， 直到t1把同步代码块执行结束了，t1会归还这把锁，此时t2终于等到这把锁，然后 t2占有这把锁之后，进入同步代码块执行程序。 这样就达到了线程排队执行。 这里需要注意的是：这个共享对象一定要选好了。这个共享对象一定是你需要排队 执行的这些线程对象所共享的。 */ //Object obj2 = new Object(); //synchronized (this){ //synchronized (obj) { //synchronized ("abc") { // "abc"在字符串常量池当中。 //synchronized (null) { // 报错：空指针。 //synchronized (obj2) { // 这样编写就不安全了。因为obj2不是共享对象。 double before = this.getBalance(); double after = before - money; try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } this.setBalance(after); //} } }
package com.lyq.java.threadsafe2; public class AccountThread extends Thread { // 两个线程必须共享同一个账户对象。 private Account act; // 通过构造方法传递过来账户对象 public AccountThread(Account act) { this.act = act; } public void run(){ // run方法的执行表示取款操作。 // 假设取款5000 double money = 5000; // 取款 // 多线程并发执行这个方法。 //synchronized (this) { //这里的this是AccountThread对象，这个对象不共享！ synchronized (act) { // 这种方式也可以，只不过扩大了同步的范围，效率更低了。 act.withdraw(money); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "对"+act.getActno()+"取款"+money+"成功，余额" + act.getBalance()); } }
2、测试
package com.lyq.java.threadsafe2; public class Test { public static void main(String[] args) { // 创建账户对象（只创建1个） Account act = new Account("act-001", 10000); // 创建两个线程 Thread t1 = new AccountThread(act); Thread t2 = new AccountThread(act); // 设置name t1.setName("t1"); t2.setName("t2"); // 启动线程取款 t1.start(); t2.start(); } }
3、结果
三、实例方法上可以使用synchronized
1、账户类
package com.lyq.java.threadsafe3; public class Account { // 账号 private String actno; // 余额 private double balance; public Account() { } public Account(String actno, double balance) { this.actno = actno; this.balance = balance; } public String getActno() { return actno; } public void setActno(String actno) { this.actno = actno; } public double getBalance() { return balance; } public void setBalance(double balance) { this.balance = balance; } //取款的方法 /* 在实例方法上可以使用synchronized吗？可以的。 synchronized出现在实例方法上，一定锁的是this。 没得挑。只能是this。不能是其他的对象了。 所以这种方式不灵活。 另外还有一个缺点：synchronized出现在实例方法上， 表示整个方法体都需要同步，可能会无故扩大同步的 范围，导致程序的执行效率降低。所以这种方式不常用。 synchronized使用在实例方法上有什么优点？ 代码写的少了。节俭了。 如果共享的对象就是this，并且需要同步的代码块是整个方法体， 建议使用这种方式。 */ public synchronized void withdraw(double money){ double before = this.getBalance(); // 10000 double after = before - money; try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } this.setBalance(after); } }
2、实现类
package com.lyq.java.threadsafe3; public class AccountThread extends Thread { // 两个线程必须共享同一个账户对象。 private Account act; // 通过构造方法传递过来账户对象 public AccountThread(Account act) { this.act = act; } public void run(){ // run方法的执行表示取款操作。 // 假设取款5000 double money = 5000; // 取款 // 多线程并发执行这个方法。 act.withdraw(money); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "对"+act.getActno()+"取款"+money+"成功，余额" + act.getBalance()); } }
3、测试
package com.lyq.java.threadsafe3; public class Test { public static void main(String[] args) { // 创建账户对象（只创建1个） Account act = new Account("act-001", 10000); // 创建两个线程 Thread t1 = new AccountThread(act); Thread t2 = new AccountThread(act); // 设置name t1.setName("t1"); t2.setName("t2"); // 启动线程取款 t1.start(); t2.start(); } }
4、结果
