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关于多线程并发环境下,数据的安全问题:
1、为什么这个线程安全是重点?
在以后在开发中,我们的项目都是运行在服务器当中,而服务器已经将线程的定义,线程对象的创建,启动等,都已经实现完了。这些代码我们都不需要编写。最重要的是:我们要知道,你编写的程序需要放到一个多线程的环境下运行,你更需要关注的是这些数据在多线程并发的环境下是否是安全的
我们举个生活中的简单例子:线程并发对同一个账户取款。我和小鹏同时去取款,我是把钱取出来,如果因为数据延迟,没有及时更新账户;此时小鹏再去取款也取出来了,这就会造成数据的不安全!
2、什么时候数据在多线程并发的环境下会存在安全问题?
条件1:多线程并发。
条件2:有共享数据。
条件3:共享数据有修改的行为满足以上3个条件之后,就会存在线程安全问题。
3、怎么解决线程安全问题?线程同步机制
当多线程并发的环境下,有共享数据,并且这个数据还会被修改,此时就存在线程安全问题,怎么解决这个问题?
线程排队执行(不能并发);用排队执行解决线程安全问题;这种机制被称为:线程同步机制。专业术语叫做:线程同步,实际上就是线程不能并发了,线程必须排队执行!
线程同步就是线程排队了,线程排队了就会牺牲一部分效率,数据安全第一位,只有数据安全了,我们才可以谈效率。
4、说到线程同步这块,涉及到这两个专业术语:异步编程模型:线程t1和线程t2,各自执行各自的,t1不管t2,t2不管t1,谁也不需要等谁,这种编程模型叫做:异步编程模型。其实就是:多线程并发(效率较高)
同步编程模型:线程t1和线程t2,在线程t1执行的时候,必须等待t2线程执行结束,或者说在t2线程执行的时候,必须等待t1线程执行结束,两个线程之间发生了等待关系,这就是同步编程模型。效率较低。线程排队执行。
总结: 异步就是并发; 同步就是排队!
1、Account账户类
- package com.bjpowernode.java.threadsafe;
- // 银行账户
- public class Account {
- // 账号
- private String actno;
- // 余额
- private double balance;
-
- // 构造方法
- public Account() {
- }
- public Account(String actno, double balance) {
- this.actno = actno;
- this.balance = balance;
- }
-
- // setter and getter
- public String getActno() {
- return actno;
- }
- public void setActno(String actno) {
- this.actno = actno;
- }
- public double getBalance() {
- return balance;
- }
- public void setBalance(double balance) {
- this.balance = balance;
- }
-
- // 取款方法
- public void withdraw(double money){
- // 取款之前的余额
- double before = this.getBalance();
- // 取款之后的余额
- double after = before - money;
- // 更新余额
- this.setBalance(after);
-
- }
-
- }
2、两个线程对同一个账户取款
- package com.bjpowernode.java.threadsafe;
-
- public class AccountThread extends Thread{
- // 保证两个线程共享一个账户对象
- private Account act;
- // 通过构造方法传递过来账户对象
- public AccountThread(Account act) {
- this.act = act;
- }
- public void run() {
- // 假设取款5000
- double money = 5000;
- // 取款
- // 多线程并发执行这个方法
- act.withdraw(money);
- System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"对"+"账户"+act.getActno()+"取款成功,余额"+act.getBalance());
- }
- }
3、测试
- package com.bjpowernode.java.threadsafe;
-
- public class Test {
- public static void main(String[] args) {
- // 创建对象
- Account act = new Account("act---1",10000);
- // 创建两个线程
- Thread t1 = new AccountThread(act);
- Thread t2 = new AccountThread(act);
- // 设置线程名字
- t1.setName("t1");
- t2.setName("t2");
- // 启动线程
- t1.start();
- t2.start();
- }
- }
- /*
- t1对账户act---1取款成功,余额5000.0
- t2对账户act---1取款成功,余额5000.0
- */
1、线程同步机制的语法是:
synchronized(){ // 线程同步代码块。 }synchronized后面小括号中传的这个“数据”是相当关键的;这个数据必须是多线程共享的数据;才能达到多线程排队!
2、()中写什么?
(1)要看你想让哪些线程同步;假设t1、t2、t3、t4、t5,有5个线程;你只希望t1 t2 t3排队,t4 t5不需要排队。怎么办?你一定要在()中写一个t1 t2 t3共享的对象。而这个对象对于t4 t5来说不是共享的。(2)这里的共享对象是:账户对象;账户对象是共享的,那么this就是账户对象吧!当然不一定是this,这里只要是多线程共享的那个对象就行
(3)在java语言中,任何一个对象都有“一把锁”,其实这把锁就是标记!
;100个对象,100把锁。1个对象1把锁。对于锁的理解:相当于我们去上厕所,把门锁上,别人进不来;等解决了,打开锁别人才能进来!3、以下代码的执行原理?
(1)假设t1和t2线程并发,开始执行以下代码的时候,肯定有一个先一个后。
(2)假设t1先执行了,遇到了synchronized,这个时候自动找“后面共享对象”的对象锁,找到之后,并占有这把锁,然后执行同步代码块中的程序,在程序执行过程中一直都是占有这把锁的。直到同步代码块代码结束,这把锁才会释放。
(3)假设t1已经占有这把锁,此时t2也遇到synchronized关键字,也会去占有后面共享对象的这把锁,结果这把锁被t1占有,t2只能在同步代码块外面等待t1的结束,直到t1把同步代码块执行结束了,t1会归还这把锁,此时t2终于等到这把锁,然后t2占有这把锁之后,进入同步代码块执行程序。这样就达到了线程排队执行。
注意:这个共享对象一定要选好了;这个共享对象一定是你需要排队执行的这些线程对象所共享的!
- package com.bjpowernode.java.Threadsafe2;
- // 使用线程同步,解决线程安全问题
-
- // 银行账户
- public class Account {
- // 账号
- private String actno;
- // 余额
- private double balance;
-
- // 构造方法
- public Account() {
- }
- public Account(String actno, double balance) {
- this.actno = actno;
- this.balance = balance;
- }
-
- // setter and getter
- public String getActno() {
- return actno;
- }
- public void setActno(String actno) {
- this.actno = actno;
- }
- public double getBalance() {
- return balance;
- }
- public void setBalance(double balance) {
- this.balance = balance;
- }
-
- // 取款方法,t1和t2并发这个方法
- // t1和t2是两个栈,两个栈操作堆中同一个对象
- public void withdraw(double money){
- // 以下这几行代码必须是线程排队的,不能并发。
- // 一个线程把这里的代码全部执行结束之后,另一个线程才能进来。
- // 线程同步机制,线程同步执行
- // this就是指当前共享的对象Account账户
- synchronized (this){
- double before = this.getBalance();
- double after = before - money;
- try {
- Thread.sleep(1000);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
-
- this.setBalance(after);
- }
-
- }
-
- }
- /*
- t1对账户act---1取款5000.0成功,余额5000.0
- t2对账户act---1取款5000.0成功,余额0.0
- */

2.1 不写this写其它的一个共享的对象;这里写this和“abc”是没区别的
- package com.bjpowernode.java.threadsafe2;
- /*
- 银行账户
- 使用线程同步机制,解决线程安全问题。
- */
- public class Account {
- // 账号
- private String actno;
- // 余额
- private double balance; //实例变量。
-
- //对象
- Object obj = new Object(); // 实例变量。
- //(Account对象是多线程共享的,Account对象中的实例变量obj也是共享的。)
-
- public Account() {
- }
-
- public Account(String actno, double balance) {
- this.actno = actno;
- this.balance = balance;
- }
-
- public String getActno() {
- return actno;
- }
-
- public void setActno(String actno) {
- this.actno = actno;
- }
-
- public double getBalance() {
- return balance;
- }
-
- public void setBalance(double balance) {
- this.balance = balance;
- }
-
- //取款的方法
- public void withdraw(double money){
-
- //int i = 100;
- //i = 101;
-
- // 以下这几行代码必须是线程排队的,不能并发。
- // 一个线程把这里的代码全部执行结束之后,另一个线程才能进来。
-
- //Object obj2 = new Object();
- synchronized (this){ // 只要是一个共享对象就行
- //synchronized (obj) { // 实例变量,Account对象是共享的,它的实例对象也可以
- //synchronized ("abc") { // "abc"在字符串常量池当中;写"abc"所有线程都会同步
- //synchronized (null) { // 报错:空指针。
- //synchronized (obj2) { // 局部变量。因为obj2不是共享对象;每次调用都会new
- double before = this.getBalance();
- double after = before - money;
- try {
- Thread.sleep(1000);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- this.setBalance(after);
- //}
- }
- }
2.2 如果修改下面代码,就不同了;this表示t1和t2是线程同步的,和t3没有关系;如果写"abc"那就是t1,t2,t3都是线程同步的
- package com.bjpowernode.java.threadsafe2;
-
- public class Test {
- public static void main(String[] args) {
- // 创建账户对象(只创建1个)
- Account act = new Account("act-001", 10000);
- // 创建两个线程
- Thread t1 = new AccountThread(act);
- Thread t2 = new AccountThread(act);
- // 又new对象,创建一个线程
- Account act2 = new Account("act-001", 10000);
- Thread t3 = new AccountThread(act2);
- // 设置name
- t1.setName("t1");
- t2.setName("t2");
- // 启动线程取款
- t1.start();
- t2.start();
- }
- }
2.3 扩大同步范围
- package com.bjpowernode.java.Threadsafe2;
-
- public class AccountThread extends Thread{
- // 保证两个线程共享一个账户对象
- private Account act;
- // 通过构造方法传递过来账户对象
- public AccountThread(Account act) {
- this.act = act;
- }
- public void run() {
- // 假设取款5000
- double money = 5000;
- // 取款
- // 多线程并发执行这个方法
-
- synchronized(act){
- // 共享对象是act,不能写this,this代表的是线程对象AccountThread,线程对象我们new了两个
- act.withdraw(money); // 在这里加synchronized,扩大了同步范围
- }
-
- System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"对"+"账户"+act.getActno()+"取款"+money+"成功,余额"+act.getBalance());
- }
- }
1、Java中有三大变量【重要的内容】
实例变量:在堆中
静态变量:在方法区
局部变量:在栈中
2、以上三大变量中:
(1)局部变量永远都不会存在线程安全问题!因为局部变量不共享。(一个线程一个栈)局部变量在栈中。所以局部变量永远都不会共享。
(2)实例变量在堆中,堆只有1个。
(3)静态变量在方法区中,方法区只有1个。3、堆和方法区都是多线程共享的,所以可能存在线程安全问题
局部变量+常量:不会有线程安全问题。
成员变量:可能会有线程安全问题。(实例变量+静态变量)
1、在实例方法上可以使用synchronized吗?可以的。
(1)synchronized出现在实例方法上,一定锁的是this;没得挑。只能是this。不能是其他的对象了。 所以这种方式不灵活。(2)另外还有一个缺点:synchronized出现在实例方法上,表示整个方法体都需要同步,可能会无故扩大同步的范围,导致程序的执行效率降低。所以这种方式不常用。
public synchronized void withdraw(double money){}(3)synchronized使用在实例方法上有什么优点:代码写的少了。节俭了。
(4)如果共享的对象就是this,并且需要同步的代码块是整个方法体,建议使用这种方式。
- package com.bjpowernode.java.threadsafe3;
- // 不使用线程同步机制,多线程对同一个账户进行取款,出现线程安全问题
-
- // 银行账户
- public class Account {
- // 账号
- private String actno;
- // 余额
- private double balance;
-
- // 构造方法
- public Account() {
- }
- public Account(String actno, double balance) {
- this.actno = actno;
- this.balance = balance;
- }
-
- // setter and getter
- public String getActno() {
- return actno;
- }
- public void setActno(String actno) {
- this.actno = actno;
- }
- public double getBalance() {
- return balance;
- }
- public void setBalance(double balance) {
- this.balance = balance;
- }
-
- // 取款的方法
-
- public synchronized void withdraw(double money){
- double before = this.getBalance();
- double after = before - money;
- try {
- Thread.sleep(1000);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
-
- this.setBalance(after);
-
- }
-
- }
第一种:同步代码块,比较灵活
synchronized(线程共享对象){ 同步代码块; }第二种:在实例方法上使用synchronized,表示共享对象一定是this,并且同步代码块是整个方法体。
public synchronized void withdraw(double money){}第三种:在静态方法上使用synchronized表示找类锁,类锁永远只有1把。
就算创建了100个对象,那类锁也只有一把!
对象锁:1个对象1把锁,100个对象100把锁!
类锁:100个对象,也可能只是1把类锁!
synchronized面试题1:
面试题:doOther方法执行的时候需要等待doSome方法的结束吗?
答:不需要,doSome执行时候会把这把锁占着,但是doOther()方法没有synchronized,不需要占用锁,直接就能执行
- package com.bjpowernode.java.exam;
-
- public class Exam01 {
- public static void main(String[] args) {
- MyClass mc = new MyClass();
- Thread t1 = new MyThread(mc);
- Thread t2 = new MyThread(mc);
- t1.setName("t1");
- t2.setName("t2");
-
- t1.start();
- try {
- Thread.sleep(1000); //这个睡眠的作用:为了保证t1线程先执行
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- t2.start();
-
-
- }
- }
-
- // 线程
- class MyThread extends Thread{
- private MyClass mc;
- public MyThread(MyClass mc) {
- this.mc = mc;
- }
-
- public void run() {
- if(Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
- mc.doSome();
- }
- if(Thread.currentThread().getName().equals(("t2"))){
- mc.doOther();
- }
- }
- }
-
- class MyClass {
-
- // doSome方法有synchronized,锁的是当前对象MyClass
- public synchronized void doSome(){
- System.out.println("doSome begin");
- try {
- Thread.sleep(1000 * 10);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- System.out.println("doSome over");
- }
-
- // doOther方法没有synchronized
- public void doOther(){
- System.out.println("doOther begin");
- System.out.println("doOther over");
- }
- }
- /* 执行结果:
- doSome begin
- doOther begin
- doOther over
- doSome over
- */
synchronized面试题2:
面试题:doOther方法执行的时候需要等待doSome方法的结束吗?
答:需要,doSome执行时候会把这把锁占着,doOther()方法里也有synchronized,也需要占用这把锁去执行,所以需要等待doSome执行结束
- package com.bjpowernode.java.exam;
-
- public class Exam01 {
- public static void main(String[] args) {
- MyClass mc = new MyClass();
- Thread t1 = new MyThread(mc);
- Thread t2 = new MyThread(mc);
- t1.setName("t1");
- t2.setName("t2");
-
- t1.start();
- try {
- Thread.sleep(1000); //这个睡眠的作用:为了保证t1线程先执行
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- t2.start();
-
-
- }
- }
-
- // 线程
- class MyThread extends Thread{
- private MyClass mc;
- public MyThread(MyClass mc) {
- this.mc = mc;
- }
-
- public void run() {
- if(Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
- mc.doSome();
- }
- if(Thread.currentThread().getName().equals(("t2"))){
- mc.doOther();
- }
- }
- }
-
- class MyClass {
-
- // doSome方法有synchronized,锁的是当前对象MyClass
- public synchronized void doSome(){
- System.out.println("doSome begin");
- try {
- Thread.sleep(1000 * 10);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- System.out.println("doSome over");
- }
-
- // doOther方法也有synchronized
- public synchronized void doOther(){
- System.out.println("doOther begin");
- System.out.println("doOther over");
- }
- }
- /* 执行结果:
- doSome begin
- doSome over
- doOther begin
- doOther over
- */
synchronized面试题3:
面试题:doOther方法执行的时候需要等待doSome方法的结束吗?
答:不需要,doSome方法锁的是mc1对象,doSome方法锁的是mc2对象,这里是两把锁
- package com.bjpowernode.java.exam03;
-
- public class Exam02 {
- public static void main(String[] args) {
- // 创建了两个对象
- MyClass mc1 = new MyClass();
- MyClass mc2 = new MyClass();
-
- Thread t1 = new MyThread(mc1);
- Thread t2 = new MyThread(mc2);
- t1.setName("t1");
- t2.setName("t2");
-
- t1.start();
- try {
- Thread.sleep(1000); //这个睡眠的作用:为了保证t1线程先执行
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- t2.start();
-
-
- }
- }
-
- // 线程
- class MyThread extends Thread{
- private MyClass mc;
- public MyThread(MyClass mc) {
- this.mc = mc;
- }
-
- public void run() {
- if(Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
- mc.doSome();
- }
- if(Thread.currentThread().getName().equals(("t2"))){
- mc.doOther();
- }
- }
- }
-
- class MyClass {
-
- // doSome方法有synchronized,锁的是当前对象MyClass
- public synchronized void doSome(){
- System.out.println("doSome begin");
- try {
- Thread.sleep(1000 * 10);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- System.out.println("doSome over");
- }
-
- // doOther方法也有synchronized
- public synchronized void doOther(){
- System.out.println("doOther begin");
- System.out.println("doOther over");
- }
- }
- /* 执行结果:
- doSome begin
- doOther begin
- doOther over
- doSome over
- */
synchronized面试题4:
面试题:doOther方法执行的时候需要等待doSome方法的结束吗?
答:都改成静态方法,synchronized出现在静态方法上是找类锁;需要,因为静态方法是类锁,不管创建了几个对象,类锁只有1把!
- package com.bjpowernode.java.exam04;
-
-
- public class Exam02 {
- public static void main(String[] args) {
- MyClass mc1 = new MyClass();
- MyClass mc2 = new MyClass();
-
- Thread t1 = new MyThread(mc1);
- Thread t2 = new MyThread(mc2);
- t1.setName("t1");
- t2.setName("t2");
-
- t1.start();
- try {
- Thread.sleep(1000); //这个睡眠的作用:为了保证t1线程先执行
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- t2.start();
-
-
- }
- }
-
- // 线程
- class MyThread extends Thread{
- private MyClass mc;
- public MyThread(MyClass mc) {
- this.mc = mc;
- }
-
- public void run() {
- if(Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
- mc.doSome();
- }
- if(Thread.currentThread().getName().equals(("t2"))){
- mc.doOther();
- }
- }
- }
-
- class MyClass {
-
- // doSome方法有synchronized,锁的是当前对象MyClass
- public synchronized static void doSome(){
- System.out.println("doSome begin");
- try {
- Thread.sleep(1000 * 10);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- System.out.println("doSome over");
- }
-
- // doOther方法也有synchronized
- public synchronized static void doOther(){
- System.out.println("doOther begin");
- System.out.println("doOther over");
- }
- }
- /* 执行结果:
- doSome begin
- doSome over
- doOther begin
- doOther over
- */
假设有两个线程,T1是从上往下执行,T2对象是从下往上执行;T1先锁了上面一个对象,T2先锁住了下面一个对象;这就造成T1锁下面对象锁不了,T2锁上面对象锁不了;这样代码都不会执行结束,也就不会释放锁;不会出现异常,也不会出现错误,程序一直僵持在那里!

- package com.bjpowernode.java.deadlock;
- // 要会写死锁代码
- public class DeadLock {
- public static void main(String[] args) {
- Object o1 = new Object();
- Object o2 = new Object();
-
- Thread t1 = new MyThread1(o1,o2);
- Thread t2 = new MyThread2(o1,o2);
-
- t1.start();
- t2.start();
- }
- }
-
- class MyThread1 extends Thread{
- Object o1;
- Object o2;
-
- public MyThread1(Object o1, Object o2) {
- this.o1 = o1;
- this.o2 = o2;
- }
-
- public void run() {
- // 先锁o1,在锁o2
- synchronized (o1){
- try {
- Thread.sleep(1000);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- synchronized (o2){
-
- }
- }
-
-
- }
- }
-
- class MyThread2 extends Thread{
- Object o1;
- Object o2;
-
- public MyThread2(Object o1, Object o2) {
- this.o1 = o1;
- this.o2 = o2;
- }
-
- public void run() {
- // 先锁o2,在锁o1
- synchronized (o2){
- try {
- Thread.sleep(1000);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- synchronized (o1){
-
- }
- }
-
- }
- }
(1)是一上来就选择线程同步吗?synchronized
不是,synchronized会让程序的执行效率降低,用户体验不好;系统的用户吞吐量降低。用户体验差。在不得已的情况下再选择线程同步机制。
(2)第一种方案:尽量使用局部变量代替“实例变量和静态变量”。(3)第二种方案:如果必须是实例变量,那么可以考虑创建多个对象,这样实例变量的内存就不共享了。(一个线程对应1个对象,100个线程对应100个对象,对象不共享,就没有数据安全问题了)
(4)第三种方案:如果不能使用局部变量,对象也不能创建多个,这个时候就只能选择synchronized了。线程同步机制。
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