JAVA多线程——线程同步机制，同步方法和同步块

JAVA多线程——线程同步机制，同步方法和同步块

并发：同一个对象被多个线程同时操作

线程同步：处理多线程问题时，多个线程访问同一个对象，并且某个对象还想修改这个线程。这时候就需要线程同步。线程同步其实就是一种等待机制，多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列，等待前面线程使用完毕，下一个线程再使用。

锁机制：由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间，在带来方便的同时，也带来的访问冲突问题，为了保证数据在方法中被访问的正确性，在访问时加入锁机制（synchronized）,当一个线程获得对象的排它锁，就能独占并使用对象资源，其他线程必须等待，使用后释放锁即可。

锁机制存在的问题:

• 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起
• 在多线程竞争下，加锁，释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，引起性能问题
• 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁会导致优先级倒置，引起性能问题

锁机制包含两种用法：synchronized同步方法和synchronized同步块

同步方法

synchronized同步方法控制对对象的访问，每个对象对应一把锁，每个synchronized同步方法都必须获得调用该方法的锁的对象才能执行，否则线程会阻塞，方法一旦执行，就独占该锁，直到该方法返回才释放锁，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，继续执行。

缺陷：若将一个大的方法申明为synchronized同步方法将会影响效率

​ 方法里面需要修改的内容才需要锁，锁的太多，浪费资源

买火车票的案例

package com.peng.cny;
//买火车票的案例
public class UnsafeBbuyticket {
    
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    
    
        BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();

        new Thread(buyTicket,"车站").start();
        new Thread(buyTicket,"高铁").start();
        new Thread(buyTicket,"飞机").start();

        Thread.sleep(100);
    }
}
class BuyTicket implements Runnable{
    
    

    private int ticketNums=10;
    boolean flag = true;//线程的外部停止方式
    @Override
    public void run() {
    
    
        while (flag==true){
    
    
            buy();//调用买票的方法
        }
    }
private  void buy() {
    
    
    if (ticketNums <= 0) {
    
    
        flag = false;
        return;
    }
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到了第" + ticketNums-- + "张票");
    }
}

会拿到同一张票，不安全

用了synchronized同步方法后

package com.peng.cny;
//买火车票的案例
public class UnsafeBbuyticket {
    
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    
    
        BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();

        new Thread(buyTicket,"车站").start();
        new Thread(buyTicket,"高铁").start();
        new Thread(buyTicket,"飞机").start();

        Thread.sleep(100);
    }
}
class BuyTicket implements Runnable{
    
    

    private int ticketNums=10;
    boolean flag = true;//线程的外部停止方式
    @Override
    public void run() {
    
    
        while (flag==true){
    
    
            buy();//调用买票的方法
        }
    }
    //synchronized同步方法，锁的是this，是本身的类的对象
private synchronized void buy() {
    
    
    if (ticketNums <= 0) {
    
    
        flag = false;
        return;
    }
    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到了第" + ticketNums-- + "张票");
    }
}

拿票就是有顺序了，也不会重复拿

用synchronized同步方法解决继承Thread类的线程不安全问题

package com.work;
//用synchronized同步方法解决继承Thread类的线程不安全问题
public class work5 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        Window4 window4 = new Window4();
        Window4 window1 = new Window4();
        Window4 window2 = new Window4();

        window1.start();
        window2.start();
        window4.start();
    }
}
class Window4 extends Thread{
    
    
   private static int tickets = 100;

    @Override
    public void run() {
    
    

        while (true) {
    
    
            buy();
        }
    }
    //在这里不能直接用synchronized同步方法，因为这里锁的对象由三个window4 window1 window2，不是this
    //变成静态方法后，这时候的锁（同步监视器）就是唯一的，是Window4.class这个类   (在静态方法里面不能调this)
    private static synchronized  void buy(){
    
    
        if (tickets>0){
    
    
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+tickets);
        tickets--;
        }
    }
}

synchronized同步方法的总结:

• 同步方法法仍然涉及到同步监视器（锁），只是不需要显式的声明
• 静态方法的同步监视器是当前类本身
• 非静态方法的同步监视器是this

同步块

同步块：synchronized(Obj){
需要被同步的代码块（操作共享数据的代码即为需要被同步的代码）
}

Obj称为同步监视器

• Obj可以是任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监视器
• 锁的对象是变化的量，是需要增删改查的量
• 同步方法中不需要指定同步监视器，因为同步方法中的同步监视器就是this，就是这个对象本身，或者是class

两个人同时去银行取同一个账户的钱案例（实现Runnable接口）

package com.peng.cny;
//两个人同时去银行取钱
public class UnsafeBank {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    

        Account account = new Account(100,"马化疼的账户");
        Drawing you = new Drawing(account,50,"yon");
        Drawing tx= new Drawing(account,100,"tx");
        
        you.start();
        tx.start();
    }
}

//银行账户
class Account{
    
    
    int money;
    String name;
    //构造器，初始化变量
    public Account(int money,String name) {
    
    
        this.money = money;//余额
        this.name = name;//卡名
    }
}
//银行取款
//用继承Thread的方式创建线程，因为不涉及到多个线程操作同个对象
class Drawing extends Thread{
    
    
    Account account;//取钱用的账户account
    int drawingMoney;//取了多少钱
    int nowMoney;
    public Drawing( Account account,int drawingMoney,String name){
    
    
        super(name);
        this.account=account;
        this.drawingMoney=drawingMoney;
    }
    @Override
    public  void run() {
    
    
       //锁的对象是变化的量，需要增删改查的量

            //判断卡里的钱够不够
            if (account.money<drawingMoney){
    
    
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取得时候钱不够，取不了");
                return;
            }
            try {
    
    
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }

            //卡剩下的钱
            account.money = account.money - drawingMoney;
            //你手里的钱
            nowMoney = nowMoney + drawingMoney;
            System.out.println(account.name+"余额为"+account.money);

            // this.getName()= Thread.currentThread().getName()
            System.out.println(this.getName()+"手里的钱"+nowMoney);

        }
    }

两个人都成功的取出了想要的钱，导致账户余额变为负数

用了synchronized同步块后

package com.peng.cny;
//两个人同时去银行取钱
public class UnsafeBank {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    

        Account account = new Account(100,"马化疼的账户");
        Drawing you = new Drawing(account,50,"yon");
        Drawing tx= new Drawing(account,100,"tx");


        you.start();
        tx.start();
    }
}

//银行账户
class Account{
    
    
    int money;
    String name;
    //构造器，初始化变量
    public Account(int money,String name) {
    
    
        this.money = money;//余额
        this.name = name;//卡名
    }
}
//银行取款
//用继承Thread的方式创建线程，因为不涉及到多个线程操作同个对象
class Drawing extends Thread{
    
    
    Account account;//取钱用的账户account
    int drawingMoney;//取了多少钱
    int nowMoney;
    public Drawing( Account account,int drawingMoney,String name){
    
    
        super(name);
        this.account=account;
        this.drawingMoney=drawingMoney;
    }
    @Override
    public  void run() {
    
    
       //锁的对象是变化的量，需要增删改查的量
        synchronized(account){
    
    // synchronized同步块可以锁任何对象
            //判断卡里的钱够不够
            if (account.money<drawingMoney){
    
    
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取得时候钱不够，取不了");
                return;
            }
            try {
    
    
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }

            //卡剩下的钱
            account.money = account.money - drawingMoney;
            //你手里的钱
            nowMoney = nowMoney + drawingMoney;
            System.out.println(account.name+"余额为"+account.money);

            // this.getName()= Thread.currentThread().getName()
            System.out.println(this.getName()+"手里的钱"+nowMoney);

        }
    }
}

不能随便的取钱了，要看余额有多少

用同步代码块处理继承Thread类的安全问题

package com.work;
//用同步代码块处理继承Thread类的安全问题
public class work4 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        
        BuyTicket2 ticket2 = new BuyTicket2();
        BuyTicket2 ticket3 = new BuyTicket2();
        BuyTicket2 ticket4 = new BuyTicket2();

        ticket2.setName("线程一");
        ticket3.setName("线程二");
        ticket4.setName("线程三");

        ticket2.start();
        ticket3.start();
        ticket4.start();
    }
}
class BuyTicket2 extends Thread{
    
    
    private static int tickets = 100;
//因为上面创建了三个对象，所以要让三个线程共享着一个锁obj，就要加static
  private  static Object  obj = new Object();
    @Override
    public void run() {
    
    
        while (true) {
    
    
            synchronized(obj) {
    
    
                //也可以拿BuyTicket2.class)充当锁
                //synchronized(BuyTicket2.class){
    
    
                if (tickets > 0) {
    
    

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖了第" + tickets + "张票");
                    tickets--;
                } else {
    
    
                    break;
                }
                // }
            }

        }
    }
}

线程本身不安全案例

package com.peng.cny;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class UnsafeList {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        List<String> list = new ArrayList<String>();//建一个数组

        for (int i = 0; i <20000 ; i++) {
    
    
            new Thread(()->{
    
    
                //把20000条线程添加进去      
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        try {
    
    
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());//打印数组大小
    }
}

并没有添加20000条线程

用了同步块锁住对象后

package com.peng.cny;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class UnsafeList {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        List<String> list = new ArrayList<String>();

        for (int i = 0; i <20000 ; i++) {
    
    
            new Thread(()->{
    
    
                synchronized (list) {
    
    
                    list.add(Thread.currentThread().getName());
                }
            }).start();

        }
        try {
    
    
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());//打印数组大小
    }
}