线程安全
2.1 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
![](E:\云盘\个人总结\01_Java基础语法\day06_线程、同步 总结\img\多线程安全问题.png)
模拟票
public class RunnableImpl implements Runnable{
// 定义一个多线程共享的票源
private int ticket = 6;
// 设置线程任务,卖票
@Override
public void run(){
// 使用死循环让卖票重复执行
while(true){
if(ticket>0){// 有票可卖
// 提高线程安全问题出现的概率,让程序睡眠
try{
Thread.sleep(100);
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
// 票存在,卖票 ticket--
String name = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(name+"正在卖第"+ticket--)
}
}
}
}
实现类
public static void main(String[] args){
// 创建Runnable接口的实现类对象
RunnableImpl run = new RunnableImpl();
// 创建thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
// public Thread() :分配一个新线程对象
Thread t1 = new Thread(run,"窗口1" );
Thread t2 = new Thread(run,"窗口2" );
Thread t3 = new Thread(run,"窗口3" );
// 调用Static方法开启多线程
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
// 运行结果
窗口2正在卖第6
窗口3正在卖第6
窗口1正在卖第5
窗口1正在卖第4
窗口3正在卖第3
窗口2正在卖第4
窗口1正在卖第2
窗口2正在卖第0
窗口3正在卖第1
窗口2正在卖第-1
发现程序出现了两个问题:
- 相同的票数,比如6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。
![](E:\云盘\个人总结\01_Java基础语法\day06_线程、同步 总结\img\线程安全问题产生的原理.png)
2.2 线程同步
当我们使用多个线程访问统一资源的时候,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
同步操作
有三种方式完成同步操作:
- 同步代码块。
- 同步方法。
- 锁机制。
2.3 解决线程安全方法一 同步代码块
同步代码块:synchronized 关键字可以用于方法中的某个代码块中,表示只对这块的资源实行互斥访问
格式
synchronize(同步锁){
需要同步操作的代码
}
注意
-
通过代码块中的锁对象,可以使用任意的对象
-
但是必须保证多个线程使用的锁对象是同一个
-
锁对象作用:
把同步代码块锁住,只让一个线程在同步代码块中执行
使用同步代码块解决卖票案例出现的线程安全问题,卖出了不存在的票和重复票的问题
Ticket类
public class RunnableImpl implements Runnable{
// 创建一个共享数据的票源
private int ticket = 10;
// 创建一个锁对象
Object obj = new object();
// 设置线程任务,卖票
@Override
public void run(){
// 使用死循环让带吗重复操作
while(true){
// 同步代码块
synchronized(obj){
// 先判断票是否存在
if(tick>0){
// 提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
try{
Thread.sleep(100);
}catch(InterrutedException e){
e.printStackTrace();
}
// 票存在 卖票 ticket--
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖第"+ticket+"张票");
ticket--;
}
}
}
}
测试类
public static void main(String[] args){
RunnableImpl run = new RunnableImpl();
// 创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
Thread t1 = new Thread(run);
Thread t2 = new Thread(run);
Thread t3 = new Thread(run);
// 调用start方法开启多线程
t3.start();
t1.start();
t2.start();
}
// 运行结果一部分
Thread-2正在卖第64张票
Thread-1正在卖第63张票
Thread-1正在卖第62张票
Thread-1正在卖第61张票
Thread-0正在卖第60张票
Thread-1正在卖第59张票
Thread-2正在卖第58张票
Thread-2正在卖第57张票
原理
![](E:\云盘\个人总结\01_Java基础语法\day06_线程、同步 总结\img\同步技术的原理.png)
2.4 解决线程安全方法二 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
修饰符 synchronize 返回值类型 方法名称(参数列表){
可能会出现线程安全问题的代码(访问了共享数据的代码)
}
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)。
注意
-
通过代码块中的锁对象,可以是任意的对象
-
但必须保证多个 线程使用的锁对象是同一个
-
锁对象作用:
把同步代码块锁住,只让一个线程在同步代码块中执行
原理
定义一个同步方法
同步方法会把方法的内部的代码锁住
只让一个线程执行
同步方法的锁对象就是实现对象 new RunnableImpl()
也就是this
使用同步方法代码如下
public class RunnableImpl implements Runnable{
privat int ticked = 100;
// 执行卖票操作
@Override
public void run(){
while(true){
}
}
// 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 sellTicked(){
if(ticked>0){// 有票可以卖
//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‐‐);
}
}
}
2.5 解决线程安全方法三 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。
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();
}
}
}