| Java多线程（案例+解析）基本概念 | |
|---|---|
| Java多线程（案例+解析）进阶部分：线程安全懒汉模式，线程锁死问题 | |
| Java多线程（案例+解析）中级部分：线程的通信 | |
| Java多线程（案例+解析）JDK5.0新增的线程的创建方式 |
一、线程安全的单例模式之懒汉模式
1、创建Bank类
class Bank{
//单例
private Bank(){
}//私有化构造器
private static Bank instance = null;//将当前类私有化并且静态化
public static Bank getInstance(){
if(instance == null){
//如果这个时候使用多线程，那么当中访问到这里的时候，会多次创建instance对象导致线程不安全
instance = new Bank();//instance是共享数据
}
return instance;
}
}
2、修改Bank类，使其线程安全
当第一个线程进入的时候（其他线程等待），当前线程创建多对象后，其他线程进入的时候，判断当前Instance对象是存在的状态，之后其他线程就不会创建新的线程去覆盖当前的这个线程，保持是同一个共享数据。
方式一：修改Bank类，当中的getInstance方法 使其线程安全
class Bank{
//单例
private Bank(){
}//私有化构造器
private static Bank instance = null;//将当前类私有化并且静态化
public static synchronized Bank getInstance(){
if(instance == null){
//如果这个时候使用多线程，那么当中访问到这里的时候，会多次创建instance对象导致线程不安全
instance = new Bank();//instance是共享数据
}
return instance;
}
}
方式二：修改Bank类，添加同步锁：虽然这样是线程安全的但是效率不高
当线程a拿到同步锁之后（创建对象），b线程进入，就将已有的对象返回，后面的线程都是和b线程同样的操作
class Bank{
//单例
private Bank(){
}//私有化构造器
private static Bank instance = null;//将当前类私有化并且静态化
public static Bank getInstance(){
synchronized (Bank.class){
if(instance == null){
//如果这个时候使用多线程，那么当中访问到这里的时候，会多次创建instance对象导致线程不安全
instance = new Bank();//instance是共享数据
}
return instance;
}
}
}
方式三：提高方式二的效率，通过if判断instance是否为空如果为空则创建对象，否则直接返回instance对象
a，b，c等多个线程同时进入都判断为空，之后抢占线程，当a抢占线程并执行后，当a执行结束以后，其他线程进入发现instance 不为空，后执行返回当前对象，之后创建其他线程，当再次执行线程的时候，判断当前线程不为空那么之后就不创建对象，直接返回当前对象
class Bank{
//单例
private Bank(){
}//私有化构造器
private static Bank instance = null;//将当前类私有化并且静态化
public static Bank getInstance(){
if(instance == null){
synchronized (Bank.class){
if(instance == null){
//如果这个时候使用多线程，那么当中访问到这里的时候，会多次创建instance对象导致线程不安全
instance = new Bank();//instance是共享数据
}
}
}
return instance;
}
}
二、线程的锁死问题
●死锁
➢不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃，都在等待对方放弃
自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁。
➢出现死锁后，不会出现异常，不会出现提示，只是所有的线程都处于
阻塞状态，无法继续。
➢我们使用同步的时候，要避免出现死锁。
●解决方法
➢专门的算法、原则
➢尽量减少同步资源的定义
➢尽量避免嵌套同步
1、案例演示一：创建两个线程分别通过重写run方法，以及实现Runnable接口的方式创建两个线程
package com.itzheng.java1;
/*
演示线程死锁的问题
*/
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
StringBuffer s1 = new StringBuffer();
StringBuffer s2 = new StringBuffer();
new Thread(){
@Override
public void run() {
synchronized (s1){
s1.append("a");
s2.append("1");
synchronized (s2){
s1.append("b");
s2.append("2");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}.start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (s2){
s1.append("c");
s2.append("3");
synchronized (s1){
s1.append("d");
s2.append("4");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}).start();
}
}
运行结果第一种
运行结果第二种
2、案例演示一：演示死锁，修改上述案例
当线程一，拿到锁s1的时候，sleep，这个时候线程二执行拿到锁s2，sleep，这个时候线程一等待线程二放开锁s2，而线程二等待线程一放开锁s1,相互僵持不动，造成死锁问题的发生
package com.itzheng.java1;
/*
演示线程死锁的问题
*/
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
StringBuffer s1 = new StringBuffer();
StringBuffer s2 = new StringBuffer();
new Thread(){
@Override
public void run() {
synchronized (s1){
s1.append("a");
s2.append("1");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (s2){
s1.append("b");
s2.append("2");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}.start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (s2){
s1.append("c");
s2.append("3");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (s1){
s1.append("d");
s2.append("4");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}).start();
}
}
没有任何输出结果
3、案例演示二：死锁演示二
A执行的时候同时需要a的同步锁和b的同步锁
B执行的时候同时需要b的同步锁和a的同步锁
当其中一个线程没有走完的时候，另外一个线程需要前一个线程的同步锁
同时当其中另外一个线程没有走完的时候，前一个线程需要前一个线程的同步锁的时候造成死锁
package com.itzheng.java1;
//死锁的演示
class A {
public synchronized void foo(B b){
//同步监视器：锁是当前类a
System.out.println("当前线程名："+Thread.currentThread().getName()+"进入了A实例的foo方法");
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("当前线程名称"+Thread.currentThread().getName() + "企业调用B实例的last方法");
b.last();
}
public synchronized void last(){
//同步监视器：锁是当前类a
System.out.println("进入了A类的last方法内部");
}
}
class B {
public synchronized void bar(A a){
//同步监视器当前类：b
System.out.println("当前线程名："+Thread.currentThread().getName()+"进入了B实例的bar方法");
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("当前线程名称"+Thread.currentThread().getName() + "企业调用A实例的last方法");
a.last();
}
public synchronized void last(){
//同步监视器：锁是当前类b
System.out.println("进入了B类的last方法内部");
}
}
public class DeadLock implements Runnable{
A a = new A();
B b = new B();
public void init() {
Thread.currentThread().setName("主线程");
a.foo(b);
System.out.println("进入了主线程之后");
}
@Override
public void run() {
Thread.currentThread().setName("副线程");
//调用b对象的bar方法
b.bar(a);
System.out.println("进入了副线程之后");
}
public static void main(String[] args) {
DeadLock dl = new DeadLock();
new Thread(dl).start();
dl.init();
}
}
造成死锁
三、线程的同步（Lock）锁:解决线程安全问题的方式三
●从JDK 5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同
步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当。
●java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。
●ReentrantLock类实现了Lock，它拥有与synchronized相同的并发性和
内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock， 可以显式加锁、释放锁。
1、使用Lock解决线程安全问题
package com.itzheng.java1;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/*
解决线程安全问题的方式三：Lock锁 --- JDK5.0新增的一种方式
*/
class Window implements Runnable{
private int ticker = 100;
//1、实例化ReentrantLock
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
@Override
public void run() {
while (true){
try{
//2、调用锁定方法lock()
lock.lock();//加锁
if(ticker > 0){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":售票，票号为：" + ticker);
ticker--;
}else {
break;
}
}finally {
//3、调用解锁方法
lock.unlock();
}
}
}
}
public class LockTest {
public static void main(String[] args) {
Window w1 = new Window();
Thread t1 = new Thread(w1);
Thread t2 = new Thread(w1);
Thread t3 = new Thread(w1);
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
2、 synchronized 与 Lock的异同？
相同：二者都可以解决线程的安全问题
不同：synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器
Lock需要手动的启动同步（Lock()）,同时结束同步也需要手动的实现（unlock()）
synchronized与Lock的对比
- Lock是显式锁(手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁)，synchronized是
隐式锁，出了作用域自动释放 - Lock只 有代码块锁，synchronized有 代码块锁和方法锁
- 使用Lock锁， JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有
更好的扩展性(提供更多的子类)
优先使用顺序:
Lock→同步代码块(已经进入了方法体，分配了相应资源) >同步方法(在方法体之 外)
3、解决线程安全问题有三种方式
（1）同步代码块
（2）同步方法
（3）使用Lock锁的方式解决
四、相关练习
1、练习一、
银行有一个账户。
有两个储户分别向同一个账户存3000元，每次存1000，存3次。每次存完打印账户余额。
问题:该程序是否有安全问题，如果有，如何解决?
[提示]
1，明确哪些代码是多线程运行代码，须写入run()方法
2，明确什么是共享数据。
3，明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的。
package com.itzheng.exer;
/*
银行有一个账户
有两个储户分别向同一个账户存3000元，每次存1000，存3次。每次存完打印账户余额
分析：
1、是否是多线程的问题？是，两个储户线程
2、是否一共享数据？有，（账户）或账户余额
3、是否有线程安全问题？有，
4、需要考虑如何解决线程安全问题？同步机制：有三种方式。
*/
class Account{
private double balance;
public Account(double balance) {
this.balance = balance;
}
//存钱
public synchronized void deposit(double amt){
if(amt > 0){
balance += amt;
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ ": 存钱成功：余额为："+balance);
}
}
}
class Customer extends Thread{
private Account acct;
public Customer(Account acct){
this.acct=acct;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
acct.deposit(1000);
}
}
}
public class AccountTest {
public static void main(String[] args) {
Account acct = new Account(0);
Customer c1 = new Customer(acct);
Customer c2 = new Customer(acct);
c1.setName("甲");
c2.setName("已");
c1.start();
c2.start();
}
}
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