看懂线程安全

目录：

  1. 线程安全
  2. 线程同步
  3. 同步代码块
  4. 同步方法
  5. Lock锁
  6. 线程状态图
  7. sleep睡眠
  8. 等待和唤醒

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;
/*
* 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) {
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(100);
} 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--);
}
}
}
}

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();
}
}

效果图：
在这里插入图片描述

  1. 相同的票数,比如5这张票被卖了3回。
  2. 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。

2. 线程同步：

线程同步是为了解决线程安全问题。
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。

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。

3.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
}

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。

代码演示：

public class Ticket implements Runnable {private int ticket = 100;Object lock = new Object();
//  执行卖票操作@Overridepublic 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 blocke.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--);}}}}
}

4.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)。

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*/@Overridepublic void run() {
//每个窗口卖票的操作
//窗口 永远开启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**/public synchronized void sellTicket(){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(100);} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch blocke.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--);}}
}

5.Lock锁

Lock介绍:

Lock更加灵活,它里面有相应的方法：

  • public void lock() :加同步锁。
  • public void unlock() :释放同步锁。

Lock实现类:

ReentrantLock

Lock使用标准方式

 l.lock(); 获得锁try {操作共享资源的代码} finally {l.unlock();}

public class SaleTicketRunnable implements Runnable {int ticketNum = 100; // 表示100张票Lock l = new ReentrantLock();@Overridepublic void run() {// 2.重写run方法,在run方法中实现这个卖票逻辑String name = Thread.currentThread().getName();while (true) {// 如果票数大于0,就卖一张l.lock(); // 获得锁try {if (ticketNum > 0) {try { // 模拟卖票要花的时间Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {}ticketNum--;System.out.println(name + "卖了一张票,剩余: " + ticketNum);} else {// 没有票了,结束循环,停止了卖票break;}} finally {l.unlock(); // 释放锁}}}
}

6. 线程状态：

线程状态图：
在这里插入图片描述

7. 睡眠sleep方法

public static void sleep(long time) 让当前线程进入到睡眠状态，到毫秒后自动醒来继续执行

public class Test{
public static void main(String[] args){
for(int i = 1;i<=5;i++){
Thread.sleep(1000);//主线程执行到sleep方法会休眠1秒后再继续执行。
System.out.println(i)}}
}

8. 等待和唤醒

讲解：

  • public void wait() : 让当前线程进入到等待状态 此方法必须锁对象调用.
  • 等待和唤醒,通常是两个线程之间的事情,一个线程等待,另外一个线程负责唤醒

Object类的方法:

  • void wait​() 导致当前线程等待
  • void notify​() 唤醒正在等待的单个线程

注意: wait​和notify​必须在同步代码块中,使用锁对象来调用

两道面试题：

1.为什么wait和notify方法放在Object

wait​和notify​使用锁对象来调用,任何对象都可以作为锁,所以就放在Object类中

2.sleep和wait的区别

1.sleep睡眠的时候不会释放锁
2.wait等待的时候会释放锁

 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Object obj = new Object();// obj.wait(); // IllegalMonitorStateException: 非法监视状态异常new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {synchronized (obj) {try {System.out.println("wait前");obj.wait();System.out.println("wait后");} catch (InterruptedException e) {}}}}).start();Thread.sleep(3000);new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {synchronized (obj) {System.out.println("准备唤醒");obj.notify();}}}).start();}

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