27_多线程_第27天（线程安全、线程同步、等待唤醒机制、单例设计模式）
今日内容介绍
1、多线程安全问题
2、等待唤醒机制
01线程操作共享数据的安全问题
*A:线程操作共享数据的安全问题
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。02售票的案例
*A:售票的案例
/*
* 多线程并发访问同一个数据资源
* 3个线程,对一个票资源,出售
*/
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable接口实现类对象
Tickets t = new Tickets();
//创建3个Thread类对象,传递Runnable接口实现类
Thread t0 = new Thread(t);
Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
public class Tickets implements Runnable{
//定义出售的票源
private int ticket = 100;
private Object obj = new Object();
public void run(){
while(true){
if( ticket > 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 出售第 "+ticket--);
}
}
}
}03线程安全问题引发
*A:线程安全问题引发
/*
* 多线程并发访问同一个数据资源
* 3个线程,对一个票资源,出售
*/
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable接口实现类对象
Tickets t = new Tickets();
//创建3个Thread类对象,传递Runnable接口实现类
Thread t0 = new Thread(t);
Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
/*
* 通过线程休眠,出现安全问题
*/
public class Tickets implements Runnable{
//定义出售的票源
private int ticket = 100;
private Object obj = new Object();
public void run(){
while(true){
//对票数判断,大于0,可以出售,变量--操作
if( ticket > 0){
try{
Thread.sleep(10); //加了休眠让其他线程有执行机会
}catch(Exception ex){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 出售第 "+ticket--);
}
}
}
}04同步代码块解决线程安全问题
*A:同步代码块解决线程安全问题
*A:售票的案例
/*
* 多线程并发访问同一个数据资源
* 3个线程,对一个票资源,出售
*/
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable接口实现类对象
Tickets t = new Tickets();
//创建3个Thread类对象,传递Runnable接口实现类
Thread t0 = new Thread(t);
Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
/*
* 通过线程休眠,出现安全问题
* 解决安全问题,Java程序,提供技术,同步技术
* 公式:
* synchronized(任意对象){
* 线程要操作的共享数据
* }
* 同步代码块
*/
public class Tickets implements Runnable{
//定义出售的票源
private int ticket = 100;
private Object obj = new Object();
public void run(){
while(true){
//线程共享数据,保证安全,加入同步代码块
synchronized(obj){
//对票数判断,大于0,可以出售,变量--操作
if( ticket > 0){
try{
Thread.sleep(10);
}catch(Exception ex){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 出售第 "+ticket--);
}
}
}
}
}05同步代码块的执行原理
A:同步代码块的执行原理
同步代码块: 在代码块声明上 加上synchronized
synchronized (锁对象) {
可能会产生线程安全问题的代码
}
同步代码块中的锁对象可以是任意的对象；但多个线程时，要使用同一个锁对象才能够保证线程安全。06同步的上厕所原理
*A:同步的上厕所原理
a:不使用同步:线程在执行的过程中会被打扰
线程比喻成人
线程执行代码就是上一个厕所
第一个人正在上厕所,上到一半,被另外一个人拉出来
b:使用同步:
线程比喻成人
线程执行代码就是上一个厕所
锁比喻成厕所门
第一个人上厕所,会锁门
第二个人上厕所,看到门锁上了,等待第一个人上完再去上厕所07同步方法
*A:同步方法:
/*
* 多线程并发访问同一个数据资源
* 3个线程,对一个票资源,出售
*/
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable接口实现类对象
Tickets t = new Tickets();
//创建3个Thread类对象,传递Runnable接口实现类
Thread t0 = new Thread(t);
Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
*A:同步方法
/*
* 采用同步方法形式,解决线程的安全问题
* 好处: 代码简洁
* 将线程共享数据,和同步,抽取到一个方法中
* 在方法的声明上,加入同步关键字
*
* 问题:
* 同步方法有锁吗,肯定有,同步方法中的对象锁,是本类对象引用 this
* 如果方法是静态的呢,同步有锁吗,绝对不是this
* 锁是本类自己.class 属性
* 静态方法,同步锁,是本类类名.class属性
*/
public class Tickets implements Runnable{
//定义出售的票源
private int ticket = 100;
public void run(){
while(true){
payTicket();
}
}
public synchronized void payTicket(){
if( ticket > 0){
try{
Thread.sleep(10);
}catch(Exception ex){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 出售第 "+ticket--);
}
}
}08JDK1.5新特性Lock接口
*A:JDK1.5新特性Lock接口
查阅API，查阅Lock接口描述，Lock 实现提供了比使用 synchronized 方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。
Lock接口中的常用方法
void lock()
void unlock()
Lock提供了一个更加面对对象的锁，在该锁中提供了更多的操作锁的功能。
我们使用Lock接口,以及其中的lock()方法和unlock()方法替代同步，对电影院卖票案例中Ticket09Lock接口改进售票案例
*A:Lock接口改进售票案例
/*
* 多线程并发访问同一个数据资源
* 3个线程,对一个票资源,出售
*/
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable接口实现类对象
Tickets t = new Tickets();
//创建3个Thread类对象,传递Runnable接口实现类
Thread t0 = new Thread(t);
Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
/*
* 使用JDK1.5 的接口Lock,替换同步代码块,实现线程的安全性
* Lock接口方法:
* lock() 获取锁
* unlock()释放锁
* 实现类ReentrantLock
*/
public class Tickets implements Runnable{
//定义出售的票源
private int ticket = 100;
//在类的成员位置,创建Lock接口的实现类对象
private Lock lock = new ReentrantLock();
public void run(){
while(true){
//调用Lock接口方法lock获取锁
lock.lock();
//对票数判断,大于0,可以出售,变量--操作
if( ticket > 0){
try{
Thread.sleep(10);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 出售第 "+ticket--);
}catch(Exception ex){
}finally{
//释放锁,调用Lock接口方法unlock
lock.unlock();
}
}
}
}
}10线程的死锁原理
*A:线程的死锁原理
当线程任务中出现了多个同步(多个锁) 时，如果同步中嵌套了其他的同步。这时容易引发一种现象：程序出现无限等待，
这种现象我们称为死锁。这种情况能避免就 避免掉。
synchronzied(A锁){
synchronized(B锁){
}
}11线程的死锁代码实现
*A:线程的死锁代码实现
public class DeadLock implements Runnable{
private int i = 0;
public void run(){
while(true){
if(i%2==0){
//先进入A同步,再进入B同步
synchronized(LockA.locka){
System.out.println("if...locka");
synchronized(LockB.lockb){
System.out.println("if...lockb");
}
}
}else{
//先进入B同步,再进入A同步
synchronized(LockB.lockb){
System.out.println("else...lockb");
synchronized(LockA.locka){
System.out.println("else...locka");
}
}
}
i++;
}
}
}
public class DeadLockDemo {
public static void main(String[] args) {
DeadLock dead = new DeadLock();
Thread t0 = new Thread(dead);
Thread t1 = new Thread(dead);
t0.start();
t1.start();
}
}
public class LockA {
private LockA(){}
public static final LockA locka = new LockA();
}
public class LockB {
private LockB(){}
public static final LockB lockb = new LockB();
}### 12线程等待与唤醒案例介绍
*A:线程等待与唤醒案例介绍
等待唤醒机制所涉及到的方法：
wait（） :等待，将正在执行的线程释放其执行资格 和 执行权，并存储到线程池中。
notify（）：唤醒，唤醒线程池中被wait（）的线程，一次唤醒一个，而且是任意的。
notifyAll（）： 唤醒全部：可以将线程池中的所有wait() 线程都唤醒。
其实，所谓唤醒的意思就是让 线程池中的线程具备执行资格。必须注意的是，这些方法都是在 同步中才有效。同时这些方法在使用
时必须标明所属锁，这样才可以明确出这些方法操作的到底是哪个锁上的线程。13线程等待与唤醒案例资源类编写
*A:线程等待与唤醒案例资源类编写
/*
* 定义资源类,有2个成员变量
* name,sex
* 同时有2个线程,对资源中的变量操作
* 1个对name,age赋值
* 2个对name,age做变量的输出打印
*/
public class Resource {
public String name;
public String sex;
}14线程等待与唤醒案例输入和输出线程
A:线程等待与唤醒案例输入和输出线程
/*
* 输入的线程,对资源对象Resource中成员变量赋值
* 一次赋值 张三,男
* 下一次赋值 lisi,nv
*/
public class Input implements Runnable {
private Resource r=new Resource();
public void run() {
int i=0;
while(true){
if(i%2==0){
r.name="张三";
r.sex="男";
}else{
r.name="lisi";
r.sex="女";
}
i++;
}
}
}
/*
* 输出线程,对资源对象Resource中成员变量,输出值
*/
public class Output implements Runnable {
private Resource r=new Resource() ;
public void run() {
while(true){
System.out.println(r.name+"..."+r.sex);
}
}
}15线程等待与唤醒案例测试类
A:线程等待与唤醒案例测试类
/*
* 开启输入线程和输出线程,实现赋值和打印值
*/
public class ThreadDemo{
public static void main(String[] args) {
Resource r = new Resource();
Input in = new Input();
Output out = new Output();
Thread tin = new Thread(in);
Thread tout = new Thread(out);
tin.start();
tout.start();
}
}16线程等待与唤醒案例null值解决
A:线程等待与唤醒案例null值解决
/*
* 输入的线程,对资源对象Resource中成员变量赋值
* 一次赋值 张三,男
* 下一次赋值 lisi,nv
*/
public class Input implements Runnable {
private Resource r;
public Input(Resource r){
this.r=r;
}
public void run() {
int i=0;
while(true){
if(i%2==0){
r.name="张三";
r.sex="男";
}else{
r.name="lisi"
r.sex="女"
}
i++;
}
}
}
/*
* 输出线程,对资源对象Resource中成员变量,输出值
*/
public class Output implements Runnable {
private Resource r;
public Output(Resource r){
this.r=r;
}
public void run() {
while(true){
System.out.println(r.name+"..."+r.sex);
}
}
}
}
/*
* 开启输入线程和输出线程,实现赋值和打印值
*/
public class ThreadDemo{
public static void main(String[] args) {
Resource r = new Resource();
Input in = new Input(r);
Output out = new Output(r);
Thread tin = new Thread(in);
Thread tout = new Thread(out);
tin.start();
tout.start();
}
}17线程等待与唤醒案例数据安全解决
A:线程等待与唤醒案例数据安全解决
/*
* 输入的线程,对资源对象Resource中成员变量赋值
* 一次赋值 张三,男
* 下一次赋值 lisi,nv
*/
public class Input implements Runnable {
private Resource r;
public Input(Resource r){
this.r=r;
}
public void run() {
int i=0;
while(true){
synchronized(r){
if(i%2==0){
r.name="张三";
r.sex="男";
}else{
r.name="lisi"
r.sex="女"
}
i++;
}
}
}
/*
* 输出线程,对资源对象Resource中成员变量,输出值
*/
public class Output implements Runnable {
private Resource r;
public Output(Resource r){
this.r=r;
}
public void run() {
while(true){
synchronized(r){
System.out.println(r.name+"..."+r.sex);
}
}
}
}
}
/*
* 开启输入线程和输出线程,实现赋值和打印值
*/
public class ThreadDemo{
public static void main(String[] args) {
Resource r = new Resource();
Input in = new Input(r);
Output out = new Output(r);
Thread tin = new Thread(in);
Thread tout = new Thread(out);
tin.start();
tout.start();
}
}18线程等待与唤醒案例通信的分析
*A:线程等待与唤醒案例通信的分析
输入:赋值后,执行方法wait()永远等待
输出:变量值打印输出,在输出等待之前,唤醒
输入的notify(),自己在wait()永远等待
输入:被唤醒后,重新对变量赋值,赋值后,必须唤醒输出的线程notify(),
自己的wait()19线程等待与唤醒案例的实现
*A 线程等待与唤醒案例的实现
/*
* 定义资源类,有2个成员变量
* name,sex
* 同时有2个线程,对资源中的变量操作
* 1个对name,age赋值
* 2个对name,age做变量的输出打印
*/
public class Resource {
public String name;
public String sex;
public boolean flag = false;
}
/*
* 输入的线程,对资源对象Resource中成员变量赋值
* 一次赋值 张三,男
* 下一次赋值 lisi,nv
*/
public class Input implements Runnable {
private Resource r ;
public Input(Resource r){
this.r = r;
}
public void run() {
int i = 0 ;
while(true){
synchronized(r){
//标记是true,等待
if(r.flag){
try{r.wait();}catch(Exception ex){}
}
if(i%2==0){
r.name = "张三";
r.sex = "男";
}else{
r.name = "lisi";
r.sex = "nv";
}
//将对方线程唤醒,标记改为true
r.flag = true;
r.notify();
}
i++;
}
}
}
/*
* 输出线程,对资源对象Resource中成员变量,输出值
*/
public class Output implements Runnable {
private Resource r ;
public Output(Resource r){
this.r = r;
}
public void run() {
while(true){
synchronized(r){
//判断标记,是false,等待
if(!r.flag){
try{r.wait();}catch(Exception ex){}
}
System.out.println(r.name+".."+r.sex);
//标记改成false,唤醒对方线程
r.flag = false;
r.notify();
}
}
}
}
/*
* 开启输入线程和输出线程,实现赋值和打印值
*/
public class ThreadDemo{
public static void main(String[] args) {
Resource r = new Resource();
Input in = new Input(r);
Output out = new Output(r);
Thread tin = new Thread(in);
Thread tout = new Thread(out);
tin.start();
tout.start();
}
}作业测试
1、wait和sleep的区别
2、线程的生命周期(五中状态的切换流程)
3、有一个抽奖池,该抽奖池中存放了奖励的金额,该抽奖池用一个数组int[] arr = {10,5,20,50,100,200,500,800,2,80,300};
创建两个抽奖箱(线程)设置线程名称分别为“抽奖箱1”，“抽奖箱2”，随机从arr数组中获取奖项元素并打印在控制台上,格式如下:
抽奖箱1 又产生了一个 10 元大奖
抽奖箱2 又产生了一个 100 元大奖
//.....4、某公司组织年会,会议入场时有两个入口,在入场时每位员工都能获取一张双色球彩票,假设公司有100个员工,利用多线程模拟年会入场过程,
并分别统计每个入口入场的人数,以及每个员工拿到的彩票的号码。线程运行后打印格式如下：
编号为: 2 的员工 从后门 入场! 拿到的双色球彩票号码是: [17, 24, 29, 30, 31, 32, 07]
编号为: 1 的员工 从后门 入场! 拿到的双色球彩票号码是: [06, 11, 14, 22, 29, 32, 15]
//.....
从后门入场的员工总共: 13 位员工
从前门入场的员工总共: 87 位员工
