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1.线程安全

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

模拟卖票:

package com.lb.threadsafety;

import jdk.nashorn.internal.ir.CallNode;

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

    Object o = new Object();

    /***
     * 执行卖票操作
     */
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (ticket > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(50);
                } catch (InterruptedException e) {
                    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:

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket ticket = new Ticket();
        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();
    }
}

在这里插入图片描述
发现程序出现了两个问题:

  1. 相同的票数,比如5这张票被卖了两回。
  2. 不存在的票,比如0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。

2.线程同步

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。
根据案例简述:

窗口1线程进入操作的时候,窗口2和窗口3线程只能在外等着,窗口1操作结束,窗口1和窗口2和窗口3才有机会进入代码
去执行。也就是说在某个线程修改共享资源的时候,其他线程不能修改该资源,等待修改完毕同步之后,才能去抢夺CPU
资源,完成对应的操作,保证了数据的同步性,解决了线程不安全的现象。

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。

2.1 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:

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:

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

    Object o = new Object();
    /***
     * 执行卖票操作
     */
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (o){
                if (ticket > 0) {
                    try {
                        Thread.sleep(50);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        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。

2.2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。

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:


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

    /***
     * 执行卖票操作
     */
    @Override
    public void run() {
        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
     */
    private synchronized void sellTicket() {
        if (ticket > 0) {
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                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--);
        }
    }
}

2.3Lock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:
public class Ticket implements Runnable {
    private int ticket = 100;
    Lock lock = new ReentrantLock();
    /***
     * 执行卖票操作
     */
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            lock.lock();
            if (ticket > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(50);
                } catch (InterruptedException e) {
                    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();
        }
    }
}