Java基础复习 Day 20

多线程（3）

多线程出现安全问题

当多线程访问（有写操作，更改共享数据的值的时候）共享数据的时候，会产生线程安全问题

以卖票案例为例做代码实现：（三个窗口同时卖100张1-100号的票，就会出现安全问题，同一张票可能会被卖多次，或者出现没有票了却还在被卖。。）

//创建Runnable接口的实现类，定义共享数据
/*
* 实现卖票案例
* */
public class RunnableImpl implements Runnable{
    private int ticket = 100;
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (ticket>0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在卖第： "+ ticket +"张票");
                ticket--;
            }
        }
    }
}
//定义三个线程去访问这个共享数据
/*
* 创建三个线程让这三个线程都对共享的票进行出售
* 共享体现在只有一个runnable的实现类，但是用三个线程来执行
* */
public class DemoMain {
    public static void main(String[] args) {
        RunnableImpl run = new RunnableImpl();
        Thread t1 = new Thread(run);
        Thread t2 = new Thread(run);
        Thread t3 = new Thread(run);
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}
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打印结果

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多线程安全问题的解决

多线程的同步来解决线程安全问题，多线程的同步可以有以下三种实现方式：

同步代码块
同步方法
锁机制

①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进行互斥访问

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

锁对象可以是任一类型

多个线程对象，要使用同一把锁

注意：多个线程在任何时候，都最多允许只有一个线程拿到这个同步锁，谁拿到同步锁谁就进入代码块，其他线程则必须等待（BLOCKED）

//在重写runnalbe的类中加入一个object（任一）的锁对象，同时在重写run方法时，在其中修改共享数据的语句包裹在synchronizede中
/*
* 同步代码块解决实现卖票案例中出现的线程安全问题
* */
public class RunnableImpl implements Runnable{
    private int ticket = 100;
    //创建一个锁对象
    Object object = new Object();
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            synchronized (object){
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                if (ticket>0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在卖第： "+ ticket +"张票");
                    ticket--;
                }
            }
        }
    }
}
//主方法不变，继续让三个线程来执行这个run方法
/*
* 创建三个线程让这三个线程都对共享的票进行出售
* 共享体现在只有一个runnable的实现类，但是用三个线程来执行
* */
public class DemoMain {
    public static void main(String[] args) {
        RunnableImpl run = new RunnableImpl();
        Thread t1 = new Thread(run);
        Thread t2 = new Thread(run);
        Thread t3 = new Thread(run);
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

    }
}
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打印结果能看到，解决了线程安全问题:

Thread-0 正在卖第： 100张票
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同步代码块原理

在这里插入图片描述

②同步方法：使用synchronized修饰的方法就叫做，同步方法，保证线程A在使用该方法的时候，其他方法只能在方法外等待

格式：

修饰符 synchronized 返回值类型方法名(参数列表){

//可能会产生线程安全问题的代码

}

同步锁：

在同步非静态方法中，同步锁就是this

在静态方法中，同步锁就是类的字节码对象（类名.class）

//在Runnable的实现类中，重新定义一个非静态同步方法，把可能产生线程安全问题的代码写入该方法中
//在run方法中去调用该同步方法、
/*
* 同步方法结局卖票案例中的线程安全问题
* */
public class RunnableImpl implements Runnable{
    private int ticket = 100;
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            sellTicket();
        }
    }
    public synchronized void sellTicket(){
        try {
            Thread.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        if (ticket>0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在卖第： "+ ticket +"张票");
            ticket--;
        }
    }
}
//主方法不变，三个线程去调用run方法
//在同步非静态方法中，同步锁就是this 在这个例子中就是new的对象run
/*
* 创建三个线程让这三个线程都对共享的票进行出售
* 共享体现在只有一个runnable的实现类，但是用三个线程来执行
* */
public class DemoMain {
    public static void main(String[] args) {
        RunnableImpl run = new RunnableImpl();
        Thread t1 = new Thread(run);
        Thread t2 = new Thread(run);
        Thread t3 = new Thread(run);
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

    }
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打印结果：解决线程安全问题

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静态同步方法：

//在Runnable的实现类中，重新定义一个静态同步方法，把可能产生线程安全问题的代码写入该方法中
//在run方法中去调用该同步方法、
/*
* 同步方法结局卖票案例中的线程安全问题
* */
public class RunnableImpl implements Runnable{
    private static int ticket = 100;
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            sellTicketStatic();
        }
    }
    public static synchronized void sellTicketStatic(){
        try {
            Thread.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        if (ticket>0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在卖第： "+ ticket +"张票");
            ticket--;
        }
    }

}
//主方法开启三个线程去执行run方法
/*
* 创建三个线程让这三个线程都对共享的票进行出售
* 共享体现在只有一个runnable的实现类，但是用三个线程来执行
此时静态方法的锁对象就是 Runnable.class
* */
public class DemoMain {
    public static void main(String[] args) {
        RunnableImpl run = new RunnableImpl();
        Thread t1 = new Thread(run);
        Thread t2 = new Thread(run);
        Thread t3 = new Thread(run);
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

    }
}
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③Lock锁

java.util.concurrent.locks.Lock机制提供比使用synchronized方法和语句可以获得的更广泛的锁定操作。同步代码块/同步方法所具有的的方法，Lock都有，除此之外还更强大，更体现面向对象

```
public interface Lock
1
```
Lock实现提供比使用synchronized方法和语句可以获得的更广泛的锁定操作。它们允许更灵活的结构化，可能具有完全不同的属性，并且可以支持多个相关联的对象Condition 。

锁是用于通过多个线程控制对共享资源的访问的工具。通常，锁提供对共享资源的独占访问：一次只能有一个线程可以获取锁，并且对共享资源的所有访问都要求首先获取锁。但是，一些锁可能允许并发访问共享资源，如ReadWriteLock的读锁。

使用synchronized方法或语句提供对与每个对象相关联的隐式监视器锁的访问，但是强制所有锁获取和释放以块结构的方式发生：当获取多个锁时，它们必须以相反的顺序被释放，并且所有的锁都必须被释放在与它们相同的词汇范围内。

虽然synchronized方法和语句的范围机制使得使用监视器锁更容易编程，并且有助于避免涉及锁的许多常见编程错误，但是有时您需要以更灵活的方式处理锁。例如，用于遍历并发访问的数据结构的一些算法需要使用“手动”或“链锁定”：您获取节点A的锁定，然后获取节点B，然后释放A并获取C，然后释放B并获得D等。所述的实施方式中Lock接口通过允许获得并在不同的范围释放的锁，并允许获得并以任何顺序释放多个锁使得能够使用这样的技术。
同时加锁和解锁进行方法化

void lock():获得锁

void unlock()：释放锁

代码实现：

/*
* 使用Lock锁来解决卖票案例中产生的线程安全问题
* Lock的实现类：java.util.concurrent.locks.ReentrantLock implements Lock
 * 使用步骤：1.在Runnable实现类的成员位置创建Lock的实现类
 *         2.在可能出现安全问题的代码处调用Lock的方法void lock();获取锁
 *         3.在可能出现安全问题的代码后调用Lock的方法void unlock();方法解锁
*
 * */
public class RunnableImpl implements Runnable{
    private int ticket = 100;
    //1.在Runnable实现类的成员位置创建Lock的实现类
    Lock lock = new ReentrantLock();
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            //2.在可能出现安全问题的代码处调用Lock的方法void lock();获取锁
            lock.lock();
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (ticket>0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在卖第： "+ ticket +"张票");
                ticket--;
            }
            //3.在可能出现安全问题的代码后调用Lock的方法void unlock();方法解锁
            lock.unlock();
        }
    }
}
//主方法开启三个线程
/*
* 创建三个线程让这三个线程都对共享的票进行出售
* 共享体现在只有一个runnable的实现类，但是用三个线程来执行
* */
public class DemoMain {
    public static void main(String[] args) {
        RunnableImpl run = new RunnableImpl();
        Thread t1 = new Thread(run);
        Thread t2 = new Thread(run);
        Thread t3 = new Thread(run);
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

    }
}
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   可以看API文档优化以下lock锁部分，把unlock放到finally
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public class RunnableImpl implements Runnable{
    private int ticket = 100;
    //1.在Runnable实现类的成员位置创建Lock的实现类
    Lock lock = new ReentrantLock();
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            //2.在可能出现安全问题的代码处调用Lock的方法void lock();获取锁
            lock.lock();
            try {
                Thread.sleep(10);
                if (ticket>0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在卖第： "+ ticket +"张票");
                    ticket--;
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                //3.在可能出现安全问题的代码后调用Lock的方法void unlock();方法解锁
                lock.unlock();//无论程序是否异常都会把锁给释放掉，提高程序效率
            }


        }
    }
    }
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