深入理解多线程(二)
在上一篇博客深入理解多线程(一)中介绍了,多线程实现的两种方式,多线程在jvm中的内存状态,这篇博客将介绍多线程的线程安全,根据一个买票例子来讲解多线程中的安全问题。
1 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 “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
模拟票:
public class Ticket implements Runnable { private int ticket = 100; @Override public void run() { while (true) { try { Thread.sleep(new Random().nextInt(100)); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } if (ticcket > 0) { System.out.println(Thread.currentThread() + "正在卖:" + ticket--); } } } }测试类:
public class Demo { public static void main(String[] args) { //创建线程任务对象 Ticket ticket = new Ticket(); //创建三个窗口对象 Thread t1 = new Thread(ticket, "窗口1"); Thread t2 = new Thread(ticket, "窗口2"); Thread t3 = new Thread(ticket, "窗口3"); //同时卖票 t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }发现程序出现了两个问题:
相同的票数,比如5这张票被卖了两回。
不存在的票,比如0票与-1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:
同步代码块。
同步方法。
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
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.
锁对象 可以是任意类型。
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 lock = new Object(); /** * 执行卖票操作 */ @Override public void run() { //每个窗口卖票的操作 //窗口 永远开启 while (true) { synchronized (lock) { if (ticket > 0) { //有票 可以卖 //出票操作 //使用sleep模拟一下出票时间 try { Thread.sleep(50); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto‐generated catch block 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。
格式:
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)。