1. 临界资源问题演示
我们来模拟一个场景：5个售票员同时售卖100张票，卖完为止！
代码演示：
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
Runnable r = new Runnable() {
int i = 100;
@Override
public void run() {
while(i>0)
{
i--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出了一张票，剩余票数：" + i);
}
}
};
Thread t1 = new Thread(r,"t1");
Thread t2 = new Thread(r,"t2");
Thread t3 = new Thread(r,"t3");
Thread t4 = new Thread(r,"t4");
Thread t5 = new Thread(r,"t5");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
t5.start();
}
}
执行结果：
可以看到，每个售票员正常买票，并输出了剩余票数，但是在这其中时不时就会出现票数显示重复，并且剩余票的数量并不是逐一递减，这就是因为多个线程同时操作一个变量导致的临界资源问题！
2. 临界资源问题分析
临界资源定义：
多个线程共享的资源叫临界资源
问题分析：
我们在上一篇文章中介绍过，多线程执行本质上是线程抢夺CPU时间片的结果，所以就可能出现t1线程抢夺到CPU时间片，对票数做了自减操作，此时CPU时间片被t2线程抢走，正常输入完成，因为每个线程的虚拟机栈独立，所以t2线程记录的剩余票数为97，所以仍然会输出剩余97！同样，此问题也会导致剩余数目不是顺序递减的情况，比如图二，t3线程抢夺到了CPU时间片，但是随即时间片又被其他线程抢夺，此时t3线程的剩余票数始终为71，此时CPU时间片被其他线程抢夺，票数减少，t3线程重新抢夺回CPU时间片后，可能剩余票数已经很少，但是t3线程的记录仍为71，所以导致了输出票数不是逐级递减的问题！
解决方法：
既然是由于抢夺时间片问题导致的问题，那就需要保证在变量使用的过程中，每次同时只能有一个线程操作该变量，使用同步逻辑同步线程即可！
3. 同步代码块
synchronized (锁) {
}
使用方法：
在大括号内的代码可以保证线程同步，小括号内为锁对象（可以为任何对象），代码执行时，系统会给代码块加上相应对象的锁，此时如果有其他线程访问，如果锁对象相同，就必须等待其它线程执行完成释放锁对象！
同步原理：
此时，如果已经有线程执行到同步代码处，并持有相同的锁，其他线程就会在执行到此处时进入锁池等待，待到当前线程执行完毕，释放锁标记后，锁池中等待的线程就会挣钱锁标记，正抢到锁标记的线程继续执行，其他线程继续等待！
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
Runnable r = new Runnable() {
int i = 100;
@Override
public void run() {
while(i>0)
{
synchronized ("锁") {
i--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出了一张票，剩余票数：" + i);
}
}
}
};
Thread t1 = new Thread(r,"t1");
Thread t2 = new Thread(r,"t2");
Thread t3 = new Thread(r,"t3");
Thread t4 = new Thread(r,"t4");
Thread t5 = new Thread(r,"t5");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
t5.start();
}
}
此时输出就会发现票数已经是依次递减：
注意：如果此时另一个线程持有不同的锁对象访问，是可以访问的！
synchronized ("锁"+i) {
i--; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出了一张票，剩余票数：" + i);
}
此时可以发现，虽然代码被上锁，但是由于持有的锁并不相同，其他线程的代码依旧可以访问，同步代码块无效！
回到上方，我们对代码添加了同步代码块，线程正常执行，票数逐一递减，但是翻到最后我们就会发现这样的问题：
这是因为：
当t4线程执行到0时，其它线程已经通过了while循环的循环条件，进入锁池等待，当t4执行完后，其它线程并不知道剩余票数已经为0，只知道逐一递减，所以造成了负数的情况，所以，多线程并发时一定要注意临界资源问题，并加以额外的判断！
解决方法：
synchronized ("锁") {
if(i==0)//在同步代码块中额外判断
return;
i--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出了一张票，剩余票数：" + i);
}
问题成功解决！
4. 同步方法
如果我们的同步逻辑比较简单，整个方法中的逻辑都需要同步，就可以直接使用Synchronized关键字修饰整个方法，此时整个方法就会被线程同步。
注意：我们知道同步代码需要有一个锁对象
- 静态方法：锁对象为当前类的类锁，即：类名.class
- 非静态方法：锁对象为当前对象，即this
public class ThreadTest {
public static int i =100;
public synchronized static void soild()
{
if(i==0)
return;
i--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出了一张票，剩余票数：" + i);
}
public static void main(String[] args) {
ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
Runnable r = new Runnable() {
@Override
public void run() {
while(i>0) {
soild();
}
}
};
Thread t1 = new Thread(r,"t1");
Thread t2 = new Thread(r,"t2");
Thread t3 = new Thread(r,"t3");
Thread t4 = new Thread(r,"t4");
Thread t5 = new Thread(r,"t5");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
t5.start();
}
}
5. 显式锁ReentrantLock
ReentrantLock显式锁与synchronize同步代码块使用方法大致相同，不过可以将上锁的细节交给程序员控制。
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
Runnable r = new Runnable() {
int i = 100;
@Override
public void run() {
while(i>0)
{
reentrantLock.lock();
if(i==0)
return;
i--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出了一张票，剩余票数：" + i);
reentrantLock.unlock();
}
}
};
Thread t1 = new Thread(r,"t1");
Thread t2 = new Thread(r,"t2");
Thread t3 = new Thread(r,"t3");
Thread t4 = new Thread(r,"t4");
Thread t5 = new Thread(r,"t5");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
t5.start();
}
}
测试发现，与上方代码执行完全相同，临界资源问题解决完毕！