Java同步代码块和同步方法处理Thread类和Runnable的线程安全问题

本文探讨了Java中线程安全问题,特别是在多线程环境下卖票场景中出现的重票、错票现象。通过分析,提出使用同步代码块和同步方法两种方式解决线程安全问题,并详细介绍了其原理和应用。

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Java同步代码块和同步方法处理Thread类和Runnable的线程安全问题

源出处:http://www.gulixueyuan.com/my/course/310

例子:创建三个窗口卖票,总票数为100张

  1. 问题:卖票过程中,出现了重票、错票 -->出现了线程的安全问题
  2. 问题出现的原因:当某个线程操作车票的过程中,操作尚未完成时,其他线程参与进来,也操作车票。
  3. 如何解决:当一个线程a在操作ticket的时候,其他线程不能参与进来。直到线程a操作完ticket时,其他线程才可以开始操作ticket。这种情况即使线程a出现了阻塞,也不能被改变。
  4. 在Java中,我们可以通过同步机制,来解决线程的安全问题。

方式一:同步代码块

synchronized(同步监视器){
	//需要被同步的代码
}
使用同步代码块解决继承Thread类的方式的线程安全问题:
/**
 * 例子:创建三个窗口卖票,总票数为100张,使用继承Thread类的方式
 *
 * 说明:在继承Thread类创建多线程的方式中,慎用this充当同步监视器,考虑使用当前类充当同步监视器
 */
class Window2 extends Thread{

    private static int ticket = 100;   //100张票

    private static Object object = new Object();

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            //synchronized (object){
            synchronized (Window2.class){
                //错误的方式:synchronized (this){    this代表三个对象
                if (ticket>0){
                    try {
                        sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":卖票,票号为:"+ticket);
                    ticket--;
                }else{
                    break;
                }
            }
        }
    }
}

public class WindowTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        Window2 window1 = new Window2();
        Window2 window2 = new Window2();
        Window2 window3 = new Window2();

        window1.setName("窗口1");
        window2.setName("窗口2");
        window3.setName("窗口3");

        window1.start();
        window2.start();
        window3.start();
    }
}

使用同步代码块解决实现Runnable接口方式的线程安全问题:
//创建一个实现了Runnable接口的类
class Window1 implements Runnable{

    private int ticket = 100;   //100张票
    //Object object = new Object();
    Dog dog = new Dog();

    //实现类去实现Runnable中的抽象方法:run()
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            synchronized(this){ //此时的this:唯一的window1的对象    //方式二:synchronized(dog) {
                if (ticket > 0) {

                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "号窗口:卖票,票号为:" + ticket);
                    ticket--;
                } else {
                    break;
                }
            }
        }
    }
}

public class WindowTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建实现类的对象
        Window1 window1 = new Window1();

        //将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中,创建Thread类的对象
        Thread thread1 = new Thread(window1);
        Thread thread2 = new Thread(window1);
        Thread thread3 = new Thread(window1);

        thread1.setName("窗口1");
        thread2.setName("窗口2");
        thread3.setName("窗口3");

        //通过Thread类的对象调用start():①启动线程 ②调用当前线程的run()
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();

    }
}

class Dog{

}

方式二:同步方法

关于同步方法的总结:

  1. 同步方法仍然涉及到同步监视器,只是不需要我们显式的声明。
  2. 非静态的同步方法,同步监视器是:this
    静态的同步方法,同步监视器是:当前类本身
使用同步方法处理继承Thread类的方式中的线程安全问题
class Window4 extends Thread {

    private static int ticket = 100;   //100张票

    private static Object object = new Object();

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            show();
        }
    }

    private static synchronized  void show(){
    //private synchronized void show(){   //同步监视器:window1、window2、window3
        if (ticket>0){
            try {
                sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":卖票,票号为:"+ticket);
            ticket--;
        }
    }
}

public class WindowTest4 {
    public static void main(String[] args) {
        Window4 window1 = new Window4();
        Window4 window2 = new Window4();
        Window4 window3 = new Window4();

        window1.setName("窗口1");
        window2.setName("窗口2");
        window3.setName("窗口3");

        window1.start();
        window2.start();
        window3.start();
    }
}
使用同步方法解决实现Runnable接口的线程安全问题
class Window3 implements Runnable{

    private int ticket = 100;   //100张票

    //实现类去实现Runnable中的抽象方法:run()
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            show();
        }
    }

    private synchronized void show(){   //同步监视器:this
        //synchronized (this){
        if (ticket > 0) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "号窗口:卖票,票号为:" + ticket);
            ticket--;
        }
    }

}

public class WindowTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建实现类的对象
        Window3 window = new Window3();

        //将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中,创建Thread类的对象
        Thread thread1 = new Thread(window);
        Thread thread2 = new Thread(window);
        Thread thread3 = new Thread(window);

        thread1.setName("窗口1");
        thread2.setName("窗口2");
        thread3.setName("窗口3");

        //通过Thread类的对象调用start():①启动线程 ②调用当前线程的run()
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();

    }
}
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