一、课程目标
理解线程安全？
synchronized用法
死锁
二、什么是线程安全？
2.1 为什么有线程安全问题？
当多个线程同时共享，同一个全局变量或静态变量，做写的操作时，可能会发生数据冲突问题，也就是线程安全问题。但是做读操作是不会发生数据冲突问题。
案例:需求现在有100张火车票，有两个窗口同时抢火车票，请使用多线程模拟抢票效果。
代码:
class ThreadTrain1 implements Runnable {
// 这是货票总票数,多个线程会同时共享资源
private int trainCount = 100;
@Override
public void run() {
while (trainCount > 0) {// 循环是指线程不停的去卖票
try {
// 等待100毫秒
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
}
sale();
}
}
public void sale() {
if (trainCount > 0) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" + (100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--; }
}
}
public class ThreadDemo2 {
public static void main(String[] args) {
ThreadTrain1 threadTrain = new ThreadTrain1(); // 定义 一个实例
Thread thread1 = new Thread(threadTrain, "一号窗口");
Thread thread2 = new Thread(threadTrain, "二号窗口");
thread1.start();
thread2.start();
}
}
运行结果:
一号窗口和二号窗口同时出售火车第一张和第七张,部分火车票会重复出售。
结论发现，多个线程共享同一个全局成员变量时，做写的操作可能会发生数据冲突问题。
三、线程安全解决办法:
问:如何解决多线程之间线程安全问题?
答:使用多线程之间同步或使用锁(lock)。
问:为什么使用线程同步或使用锁能解决线程安全问题呢？
答:将可能会发生数据冲突问题(线程不安全问题)，只能让当前一个线程进行执行。代码执行完成后释放锁，让后才能让其他线程进行执行。这样的话就可以解决线程不安全问题。
问:什么是多线程之间同步？
答:当多个线程共享同一个资源,不会受到其他线程的干扰。
3.1、使用同步代码块
什么是同步代码块？
答:就是将可能会发生线程安全问题的代码，给包括起来。
synchronized(同一个数据){
可能会发生线程冲突问题
}
代码样例:
private Object mutex = new Object();// 自定义多线程同步锁
public void sale() {
synchronized (mutex) {
if (trainCount > 0) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" +
(100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--; }
}
}
3.2、同步函数
什么是同步函数？
答：在方法上修饰synchronized 称为同步函数
代码样例
public synchronized void sale() {
if (trainCount > 0) {
try {
Thread.sleep(40);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" + (100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--;
}
}
同步函数用的是什么锁？
答：同步函数使用this锁。
证明方式: 一个线程使用同步代码块(this明锁),另一个线程使用同步函数。如果两个线程抢票不能实现同步，那么会出现数据错误。
代码:
class ThreadTrain5 implements Runnable {
// 这是货票总票数,多个线程会同时共享资源
private int trainCount = 100;
public boolean flag = true;
private Object mutex = new Object();
@Override
public void run() {
if (flag) {
while (true) {
synchronized (mutex) {
if (trainCount > 0) {
try {
Thread.sleep(40);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" + (100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--;
}
}
}
} else {
while (true) {
sale();
}
}
}
public synchronized void sale() {
if (trainCount > 0) {
try {
Thread.sleep(40);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" + (100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--;
}
}
}
public class ThreadDemo5 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ThreadTrain5 threadTrain = new ThreadTrain5(); // 定义 一个实例
Thread thread1 = new Thread(threadTrain, "一号窗口");
Thread thread2 = new Thread(threadTrain, "二号窗口");
thread1.start();
Thread.sleep(40);
threadTrain.flag = false;
thread2.start();
}
}
3.3、静态同步函数
答：什么是静态同步函数？
方法上加上static关键字，使用synchronized 关键字修饰 或者使用类.class文件。
静态的同步函数使用的锁是 该函数所属字节码文件对象
可以用 getClass方法获取，也可以用当前 类名.class 表示。
代码样例:
synchronized (ThreadTrain.class) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" + (100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--;
try {
Thread.sleep(100);
} catch (Exception e) {
}
}
总结：
synchronized 修饰方法使用锁是当前this锁。
synchronized 修饰静态方法使用锁是当前类的字节码文件
四、多线程死锁
4.1、什么是多线程死锁？
答:同步中嵌套同步,导致锁无法释放
代码:
class ThreadTrain6 implements Runnable {
// 这是货票总票数,多个线程会同时共享资源
private int trainCount = 100;
public boolean flag = true;
private Object mutex = new Object();
@Override
public void run() {
if (flag) {
while (true) {
synchronized (mutex) {
// 锁(同步代码块)在什么时候释放？ 代码执行完， 自动释放锁.
// 如果flag为true 先拿到 obj锁,在拿到this 锁、 才能执行。
// 如果flag为false先拿到this,在拿到obj锁，才能执行。
// 死锁解决办法:不要在同步中嵌套同步。
sale();
}
}
} else {
while (true) {
sale();
}
}
}
public synchronized void sale() {
synchronized (mutex) {
if (trainCount > 0) {
try {
Thread.sleep(40);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" + (100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--;
}
}
}
}
public class DeadlockThread {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ThreadTrain6 threadTrain = new ThreadTrain6(); // 定义 一个实例
Thread thread1 = new Thread(threadTrain, "一号窗口");
Thread thread2 = new Thread(threadTrain, "二号窗口");
thread1.start();
Thread.sleep(40);
threadTrain.flag = false;
thread2.start();
}
}
五、练习题
5.1、设计4个线程，其中两个线程每次对j增加1，另外两个线程对j每次减少1。写出程序。
六、面试题
问:什么是多线程安全？
答:当多个线程同时共享，同一个全局变量或静态变量，做写的操作时，可能会发生数据冲突问题，也就是线程安全问题。做读操作是不会发生数据冲突问题。
问:如何解决多线程之间线程安全问题?
答:使用多线程之间同步或使用锁(lock)。
问:为什么使用线程同步或使用锁能解决线程安全问题呢？
答:将可能会发生数据冲突问题(线程不安全问题)，只能让当前一个线程进行执行。被包裹的代码执行完成后释放锁，让后才能让其他线程进行执行。这样的话就可以解决线程不安全问题。
问:什么是多线程之间同步？
答:当多个线程共享同一个资源,不会受到其他线程的干扰。
问:什么是同步代码块？
答:就是将可能会发生线程安全问题的代码，给包括起来。只能让当前一个线程进行执行，被包裹的代码执行完成之后才能释放所，让后才能让其他线程进行执行。
问:多线程同步的分类？
1.使用同步代码块？
synchronized(同一个数据){
可能会发生线程冲突问题
}
private Object mutex = new Object();// 自定义多线程同步锁
public void sale() {
synchronized (mutex) {
if (trainCount > 0) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" + (100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--; }
}
}
2.使用同步函数
在方法上修饰synchronized 称为同步函数
public synchronized void sale() {
if (trainCount > 0) {
try {
Thread.sleep(40);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" + (100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--;
}
}
3.静态同步函数
方法上加上static关键字，使用synchronized 关键字修饰 为静态同步函数
静态的同步函数使用的锁是 该函数所属字节码文件对象
问:同步代码块与同步函数区别？
答:
同步代码使用自定锁(明锁)
同步函数使用this锁
问:同步函数与静态同步函数区别?
注意:有些面试会这样问：例如现在一个静态方法和一个非静态静态怎么实现同步？
答:
同步函数使用this锁
静态同步函数使用字节码文件，也就是类.class
问:什么是多线程死锁?
答：
同步中嵌套同步
解决办法:同步中尽量不要嵌套同步