Java语言之线程安全、同步机制

一，线程安全问题

单线程程序不会出现线程安全问题；多线程程序，没有访问共享数据，不会产生问题；多线程访问共享数据，会产生线程安全问题。
线程安全问题产生原因：线程抢夺CPU的执行权，谁抢到谁执行。

注意：
线程安全问题是不能产生的，我们可让一个线程在访问共享数据时无论是否失去CPU执行权，都让其他线程只能等待，等待当前线程买完票，其他线程再进行卖票，以保证当前只有一个线程在卖票。

public class RunnableImpl implements Runnable {
    private int ticket = 100;

    @Override
    public void run() {
       while (ticket <= 100){
           if(ticket > 0){
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖"+ticket+"号票");
               ticket--;
           }
       }
    }
}
public class DemoRunnableImpl {
    public static void main(String[] args) {
        RunnableImpl rt = new RunnableImpl();
        Thread t = new Thread(rt);
        Thread t2 = new Thread(rt);
        Thread t1 = new Thread(rt);
        t.start();
        t1.start();
        t2.start();
        /*
        Thread-0正在卖100号票
        Thread-2正在卖100号票
        Thread-0正在卖99号票
        Thread-2正在卖98号票
        Thread-0正在卖97号票
        Thread-2正在卖96号票
        Thread-0正在卖95号票
        ...
        Thread-2正在卖0号票
        Thread-0正在卖-1号票
         */
    }
}

解决方法：为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。

同步操作方式：
1，同步代码块；
2，同步方法；
3，锁机制。

二，同步代码块

格式：
synchronized(锁对象){
访问了共享数据的代码；
}
注意：
1，代码块中的锁对象，可使用任意的对象；
2，必须保证多个线程使用的锁对象，必须是同一个；
3，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。
同步技术原理：使用一个锁对象，这个锁对象叫做同步锁，也叫对象锁，也叫对象监视器。同步中的线程，没有执行完毕，不会释放锁对象，同步外的线程没有锁进不去同步代码块。

public class SynchronizeWay implements Runnable {
    private int ticket = 100;
    Object obj = new Object();

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (obj){
                if (ticket > 0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖" + ticket + "号票");
                    ticket--;
                }
            }

        }
    }
}

public class DemoSynchronize {
    public static void main(String[] args) {
        SynchronizeWay rt = new SynchronizeWay();
        Thread t = new Thread(rt);
        Thread t2 = new Thread(rt);
        Thread t1 = new Thread(rt);
        t.start();
        t1.start();
        t2.start();
        /*
        Thread-0正在卖100号票
        Thread-0正在卖99号票
        Thread-0正在卖98号票
         */
    }
}

三，使用同步方法

步骤：
1，把访问了共享数据的代码抽取出来，放到一个方法中；
2，在方法上添加synchronized修饰符。

格式：定义方法的格式。
修饰符 synchronized 返回值类型 方法名（参数列表）{
访问了共享数据的代码；
}

原理：同步方法中，会把方法内部的代码锁住，只让一个线程执行。同步方法的锁对象是实现类对象，即this。若是静态同步方法，则锁对象是本类的class属性（class文件对象，即反射）。

public class SynchronizeWay implements Runnable {
    private int ticket = 100;
    Object obj = new Object();

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

    public synchronized void ticketSale(){
        if (ticket > 0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖"+ticket+"号票");
            ticket--;
        }
    }
}

四，使用Lock锁

java.util.concurrent.locks.Lock接口，java.util.concurrent.locks.ReentrantLock implements Lock接口。

Lock接口中的方法：
void lock():获取锁；
void unlock():释放锁。

public class ThreadLock implements Runnable {
    private int tickets = 100;
    Lock l = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            l.lock();
            if(tickets > 0){
                try {
                    Thread.sleep(100);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖"+tickets+"号票");
                    tickets--;
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    l.unlock();
                }

            }

        }
    }
}

public class DemoLock {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadLock th = new ThreadLock();
        Thread t0 = new Thread(th);
        Thread t1 = new Thread(th);
        Thread t2 = new Thread(th);
        t0.start();
        t1.start();
        t2.start();
        /*
        Thread-0正在卖100号票
        Thread-0正在卖99号票
        Thread-0正在卖98号票
        Thread-2正在卖97号票
        Thread-1正在卖96号票
         */
    }
}