44JAVA多线程----线程安全

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次这段代码。程序每次运行结果和单线程运行结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的结果是一样的，就是线程安全的。
下来通过一个案例，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“囧囧”，本次电影的座位共100个
我们来模拟电影院的售票窗口，实现多个窗口同时卖卖“囧囧”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 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();
}
}

结果中有一部分这样现象
在这里插入图片描述
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（sychronized）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只能在外面等着，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的资源，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，有三种操作完成同步操作：

同步代码块
同步方法
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，表示支队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
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

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

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。

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(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
*/
@Override
public 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 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‐‐);
}
}
}

5. Lock锁

java.util.concurrent.locks.Lock 机制提供了比synchronized代码块和synchronized方法更广泛的锁定操作,
同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有,除此之外更强大,更体现面向对象。
Lock锁也称同步锁，加锁与释放锁方法化了，如下:

public void lock() :加同步锁。
public void unlock() :释放同步锁。
使用如下：

public class Ticket implements Runnable{
private int ticket = 100;
Lock lock = new ReentrantLock();
/*
* 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){
lock.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‐‐);
}
lock.unlock();
}
}
}