线程安全原理

本文通过一个卖票案例分析了Java中的线程安全问题。创建了RunnableImpl类实现Runnable接口,模拟多窗口卖票,由于没有同步机制,导致线程安全问题,如票数负数或卖票混乱。线程安全问题源于多个线程并发访问共享资源时可能引发的不一致性。下篇将探讨解决线程安全的策略。

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卖票案例解析

创建Runnable接口的实现类RunnableImpl。内联代码片

// 创建Runnable接口的实现类
public class RunnableImpl implements Runnable {
    //定义一个多线程共享的票源
    private int ticket = 100;
    //重写run方法,设置线程任务:卖票
    @Override
    public void run() {
        //使用死循环,让卖票操作重复执行
        while(true){
            //先判断票是否存在
            if (ticket>=0){
                //提高线程安全问题出现概率,设置睡眠
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                //票存在,卖票 ticket--
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票<--");
                ticket--;
            }
            if (ticket==0){
                break;
            }
        }
    }
}

创建测试类Demo01Ticket。内联代码片

// 测试类,模拟卖票,开三个窗口同时卖票。
public class Demo01Ticket {
    public static void main(String[] args) {
    	//创建一个Runnable接口实现类对象
        RunnableImpl run = new RunnableImpl();
        //创建Thread对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
        Thread t1 = new Thread(run,"窗口一");
        Thread t2 = new Thread(run,"窗口二");
        Thread t3 = new Thread(run,"窗口三");
        //调用start方法开启多线程
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

执行结果部分。 内联代码片

窗口一-->正在卖第2张票<--
窗口二-->正在卖第1张票<--
窗口三-->正在卖第0张票<--
窗口一-->正在卖第-1张票<--

线程安全原理

以上代码中多线程访问了共享的数据,会产生线程安全问题,下面我们来分析一下其原理。
从Demo01Ticket.java中可以看出,开启了3个线程t1、t2、t3,3个线程一起抢夺cpu的执行权,谁先抢到谁执行。

(1)抢占期间
假设t1先抢到:

t1线程抢到了cup的执行权,进入到run方法中执行,执行到if语句,就会失去cup执行权,进入睡眠状态。

其次假设t3先抢到:

t3线程抢到了cup的执行权,进入到run方法中执行,执行到if语句,就会失去cup执行权,进入睡眠状态。

最后假设t2先抢到:

t2线程抢到了cup的执行权,进入到run方法中执行,执行到if语句,就会失去cup执行权,进入睡眠状态。

(2)睡醒期间
假设t3先睡醒:

抢到了cpu执行权,继续执行进行卖票操作,假设当前ticket只有一张票,则输出“Thread-3 -->正在卖第1张票”这是ticket执行ticket- -操作;ticket = 0,继续判断0>0则不执行。

其次假设t2先睡醒:

抢到了cpu执行权,继续执行进行卖票操作,则输出“Thread-2 -->正在卖第0张票”这是ticket执行ticket- -操作;ticket = -1,继续判断-1>0则不执行。

最后假设t1先睡醒:

抢到了cpu执行权,继续执行进行卖票操作,则输出“Thread-1 -->正在卖第-1张票”这是ticket执行ticket- -操作;ticket = -2,继续判断-2>0则不执行。
总结:
从以上分析可以看出,多线程访问了共享的数据,会产生线程安全问题。
(下一篇解决线程安全问题的几种方式)

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