java----day27(多线程)-优快云博客

本文深入探讨了线程安全的概念，通过电影票售卖案例解释了多线程环境下的线程安全问题。详细介绍了同步代码块、同步方法、静态同步方法、锁对象、死锁、Lock接口以及等待唤醒机制等关键概念，帮助读者理解并解决多线程编程中的常见问题。

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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 “功夫熊猫3”，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 “功夫熊猫3”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

public class ThreadDemo {
	public static void main(String[] args) {
		//创建票对象
		Ticket ticket = new Ticket();
		
		//创建3个窗口
		Thread t1  = new Thread(ticket, "窗口1");
		Thread t2  = new Thread(ticket, "窗口2");
		Thread t3  = new Thread(ticket, "窗口3");
		
		t1.start();
		t2.start();
		t3.start();
	}
}

模拟票

public class Ticket implements Runnable {
	//共100票
	int ticket = 100;

	@Override
	public void run() {
		//模拟卖票
		while(true){
			if (ticket > 0) {
				//模拟选坐的操作
				try {
					Thread.sleep(1);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖票:" + ticket--);
			}
		}
	}

其实，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。

线程同步

java中提供了线程同步机制，它能够解决上述的线程安全问题。

线程同步的方式有两种：

同步代码块

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。

synchronized (lock){
				if (ticket > 0) {
					//模拟电影选坐的操作
					try {
						Thread.sleep(10);
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖票:" + ticket--);
				}
			}

当使用了同步代码块后，上述的线程的安全问题，解决了。

同步方法

同步方法：在方法声明上加上synchronized

public synchronized void method(){

可能会产生线程安全问题的代码

}

同步方法中的锁对象是 this

静态同步方法: 在方法声明上加上static synchronized

public static synchronized void method(){

可能会产生线程安全问题的代码

}

静态同步方法中的锁对象是类名.class

死锁

同步锁使用的弊端：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。

//同步锁，可能出现死锁情况

synchronzied(A锁){

synchronized(B锁){

}

}

Lock接口

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

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Ticket类进行如下代码修改

public class Ticket implements Runnable {
	//共100票
	int ticket = 100;
	
	//创建Lock锁对象
	Lock ck = new ReentrantLock();
	
	@Override
	public void run() {
		//模拟卖票
		while(true){
			//synchronized (lock){
			ck.lock();
				if (ticket > 0) {
					//模拟选坐的操作
					try {
						Thread.sleep(10);
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖票:" + ticket--);
				}
			ck.unlock();
			//}
		}
	}
}

等待唤醒机制

在开始讲解等待唤醒机制之前，有必要搞清一个概念——线程之间的通信：多个线程在处理同一个资源，但是处理的动作（线程的任务）却不相同。通过一定的手段使各个线程能有效的利用资源。而这种手段即—— 等待唤醒机制。

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。

仔细查看JavaAPI之后，发现这些方法并不定义在 Thread中，也没定义在Runnable接口中，却被定义在了Object类中，为什么这些操作线程的方法定义在Object类中？

因为这些方法在使用时，必须要标明所属的锁，而锁又可以是任意对象。能被任意对象调用的方法一定定义在Object类中。

如上图说示，输入线程向Resource中输入name ,sex , 输出线程从资源中输出，先要完成的任务是：

1.当input发现Resource中没有数据时，开始输入，输入完成后，叫output来输出。如果发现有数据，就wait();

2.当output发现Resource中没有数据时，就wait() ；当发现有数据时，就输出，然后，叫醒input来输入数据。

知识点总结

同步锁

多个线程想保证线程安全，必须要使用同一个锁对象

同步代码块
         synchronized (锁对象){

可能产生线程安全问题的代码

}

同步代码块的锁对象可以是任意的对象

同步方法
         public synchronized void method()

              可能产生线程安全问题的代码

}

同步方法中的锁对象是 this

静态同步方法
public synchronized void method()

              可能产生线程安全问题的代码

}

静态同步方法中的锁对象是 类名.class