Java学习笔记：线程（二）

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：

Java

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public class Ticket 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) { 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(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--); } } } }

测试类：

Java

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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();         }     }

运行的异常结果：

Code

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窗口3正在卖:100 窗口2正在卖:-1 窗口1正在卖:0 窗口2正在卖:100

发现程序出现了两个问题：

1. 相同的票数,比如100这张票被卖了两回。
2. 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。

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。

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：

1. 同步代码块。

2. 同步方法。

3. 锁机制。

3.2 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:

Java

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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.

1. 锁对象 可以是任意类型。
2. 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：

Java

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public class Ticket implements Runnable { private int ticket = 100; //创建一个锁对象 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(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--); } } } } }

当使用了同步代码块后，上述的线程的安全问题，解决了。

3.3 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：

Java

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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)。

使用同步方法代码如下：

Java

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public class Ticket 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){ sellTicket(); } } /* * 锁对象是谁调用这个方法就是谁 * 隐含锁对象就是this * 相当于synchronized (this){} */ public synchronized void sellTicket(){ 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(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--); } } }

3.4 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

Java

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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(500); } 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(); // //另一种写法，将unlock放在finally里面 // 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(10); // //获取当前线程对象的名字 // String name = Thread.currentThread().getName(); // System.out.println(name+"正在卖:"+ticket--); // } catch (InterruptedException e) { // e.printStackTrace(); // } finally { // lock.unlock(); // } // } // } } } }