Java之线程的详细解析二

2.线程同步

2.1卖票【应用】

  • 案例需求

    某电影院目前正在上映国产大片,共有100张票,而它有3个窗口卖票,请设计一个程序模拟该电影院卖票

  • 实现步骤

    • 定义一个类SellTicket实现Runnable接口,里面定义一个成员变量:private int tickets = 100;

    • 在SellTicket类中重写run()方法实现卖票,代码步骤如下

    • 判断票数大于0,就卖票,并告知是哪个窗口卖的

    • 卖了票之后,总票数要减1

    • 票卖没了,线程停止

    • 定义一个测试类SellTicketDemo,里面有main方法,代码步骤如下

    • 创建SellTicket类的对象

    • 创建三个Thread类的对象,把SellTicket对象作为构造方法的参数,并给出对应的窗口名称

    • 启动线程

  • 代码实现

    public class SellTicket implements Runnable {private int tickets = 100;//在SellTicket类中重写run()方法实现卖票,代码步骤如下@Overridepublic void run() {while (true) {if(ticket <= 0){//卖完了break;}else{try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}ticket--;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticket + "张票");}}}
    }
    public class SellTicketDemo {public static void main(String[] args) {//创建SellTicket类的对象SellTicket st = new SellTicket();
    ​//创建三个Thread类的对象,把SellTicket对象作为构造方法的参数,并给出对应的窗口名称Thread t1 = new Thread(st,"窗口1");Thread t2 = new Thread(st,"窗口2");Thread t3 = new Thread(st,"窗口3");
    ​//启动线程t1.start();t2.start();t3.start();}
    }

2.2卖票案例的问题【理解】

  • 卖票出现了问题

    • 相同的票出现了多次

    • 出现了负数的票

  • 问题产生原因

    线程执行的随机性导致的,可能在卖票过程中丢失cpu的执行权,导致出现问题

2.3同步代码块解决数据安全问题【应用】

  • 安全问题出现的条件

    • 是多线程环境

    • 有共享数据

    • 有多条语句操作共享数据

  • 如何解决多线程安全问题呢?

    • 基本思想:让程序没有安全问题的环境

  • 怎么实现呢?

    • 把多条语句操作共享数据的代码给锁起来,让任意时刻只能有一个线程执行即可

    • Java提供了同步代码块的方式来解决

  • 同步代码块格式:

    synchronized(任意对象) { 多条语句操作共享数据的代码 
    }

    synchronized(任意对象):就相当于给代码加锁了,任意对象就可以看成是一把锁

  • 同步的好处和弊端

    • 好处:解决了多线程的数据安全问题

    • 弊端:当线程很多时,因为每个线程都会去判断同步上的锁,这是很耗费资源的,无形中会降低程序的运行效率

  • 代码演示

    public class SellTicket implements Runnable {private int tickets = 100;private Object obj = new Object();
    ​@Overridepublic void run() {while (true) {synchronized (obj) { // 对可能有安全问题的代码加锁,多个线程必须使用同一把锁//t1进来后,就会把这段代码给锁起来if (tickets > 0) {try {Thread.sleep(100);//t1休息100毫秒} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//窗口1正在出售第100张票System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");tickets--; //tickets = 99;}}//t1出来了,这段代码的锁就被释放了}}
    }
    ​
    public class SellTicketDemo {public static void main(String[] args) {SellTicket st = new SellTicket();
    ​Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");
    ​t1.start();t2.start();t3.start();}
    }

2.4同步方法解决数据安全问题【应用】

  • 同步方法的格式

    同步方法:就是把synchronized关键字加到方法上

    修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) { 方法体;
    }

    同步方法的锁对象是什么呢?

    this

  • 静态同步方法

    同步静态方法:就是把synchronized关键字加到静态方法上

    修饰符 static synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) { 方法体;
    }

    同步静态方法的锁对象是什么呢?

    类名.class

  • 代码演示

    public class MyRunnable implements Runnable {private static int ticketCount = 100;
    ​@Overridepublic void run() {while(true){if("窗口一".equals(Thread.currentThread().getName())){//同步方法boolean result = synchronizedMthod();if(result){break;}}
    ​if("窗口二".equals(Thread.currentThread().getName())){//同步代码块synchronized (MyRunnable.class){if(ticketCount == 0){break;}else{try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}ticketCount--;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticketCount + "张票");}}}
    ​}}
    ​private static synchronized boolean synchronizedMthod() {if(ticketCount == 0){return true;}else{try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}ticketCount--;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticketCount + "张票");return false;}}
    }
    public class Demo { public static void main(String[] args) { MyRunnable mr = new MyRunnable();Thread t1 = new Thread(mr);Thread t2 = new Thread(mr);
    ​t1.setName("窗口一");t2.setName("窗口二");
    ​t1.start();t2.start();}
    }​
    ### 2.5Lock锁【应用】
    ​
    虽然我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题,但是我们并没有直接看到在哪里加上了锁,在哪里释放了锁,为了更清晰的表达如何加锁和释放锁,JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock
    ​
    Lock是接口不能直接实例化,这里采用它的实现类ReentrantLock来实例化
    ​
    - ReentrantLock构造方法
    ​| 方法名             | 说明                   || --------------- | -------------------- || ReentrantLock() | 创建一个ReentrantLock的实例 |
    ​
    - 加锁解锁方法
    ​| 方法名           | 说明   || ------------- | ---- || void lock()   | 获得锁  || void unlock() | 释放锁  |
    ​
    - 代码演示
    ​```java
     public class Ticket implements Runnable {//票的数量private int ticket = 100;private Object obj = new Object();private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    ​@Overridepublic void run() {while (true) {//synchronized (obj){//多个线程必须使用同一把锁.try {lock.lock();if (ticket <= 0) {//卖完了break;} else {Thread.sleep(100);ticket--;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticket + "张票");}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {lock.unlock();}// }}}}
    ​public class Demo {public static void main(String[] args) {Ticket ticket = new Ticket();
    ​Thread t1 = new Thread(ticket);Thread t2 = new Thread(ticket);Thread t3 = new Thread(ticket);
    ​t1.setName("窗口一");t2.setName("窗口二");t3.setName("窗口三");
    ​t1.start();t2.start();t3.start();}}

2.6死锁【理解】

  • 概述

    线程死锁是指由于两个或者多个线程互相持有对方所需要的资源,导致这些线程处于等待状态,无法前往执行

  • 什么情况下会产生死锁

    1. 资源有限

    2. 同步嵌套

  • 代码演示

    public class Demo {public static void main(String[] args) {Object objA = new Object();Object objB = new Object();
    ​new Thread(()->{while(true){synchronized (objA){//线程一synchronized (objB){System.out.println("小康同学正在走路");}}}}).start();
    ​new Thread(()->{while(true){synchronized (objB){//线程二synchronized (objA){System.out.println("小薇同学正在走路");}}}}).start();}
    }

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