线程同步
卖票
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案例需求
某电影院目前正在上映国产大片，共有100张票，而它有3个窗口卖票，请设计一个程序模拟该电影院卖票
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实现步骤
- 定义一个类SellTicket实现Runnable接口，里面定义一个成员变量：private int tickets = 100;
- 在SellTicket类中重写run()方法实现卖票，代码步骤如下
- 判断票数大于0，就卖票，并告知是哪个窗口卖的
- 卖了票之后，总票数要减1
- 票没有了，也可能有人来问，所以这里用死循环让卖票的动作一直执行
- 定义一个测试类SellTicketDemo，里面有main方法，代码步骤如下
- 创建SellTicket类的对象
- 创建三个Thread类的对象，把SellTicket对象作为构造方法的参数，并给出对应的窗口名称
- 启动线程
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代码实现
public class SellTicket implements Runnable { private int tickets = 100; //在SellTicket类中重写run()方法实现卖票，代码步骤如下 @Override public void run() { while (true) { if (tickets > 0) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票"); tickets--; } } } } public class SellTicketDemo { public static void main(String[] args) { //创建SellTicket类的对象 SellTicket st = new SellTicket(); //创建三个Thread类的对象，把SellTicket对象作为构造方法的参数，并给出对应的窗口名称 Thread t1 = new Thread(st,"窗口1"); Thread t2 = new Thread(st,"窗口2"); Thread t3 = new Thread(st,"窗口3"); //启动线程 t1.start(); t2.start(); t3.start(); } } -
执行结果
卖票案例的问题【理解】
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卖票出现了问题
- 相同的票出现了多次
- 出现了负数的票
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问题产生原因
线程执行的随机性导致的
public class SellTicket implements Runnable { private int tickets = 100; @Override public void run() { //相同的票出现了多次 // while (true) { // //tickets = 100; // //t1,t2,t3 // //假设t1线程抢到CPU的执行权 // if (tickets > 0) { // //通过sleep()方法来模拟出票时间 // try { // Thread.sleep(100); // //t1线程休息100毫秒 // //t2线程抢到了CPU的执行权，t2线程就开始执行，执行到这里的时候，t2线程休息100毫秒 // //t3线程抢到了CPU的执行权，t3线程就开始执行，执行到这里的时候，t3线程休息100毫秒 // } catch (InterruptedException e) { // e.printStackTrace(); // } // //假设线程按照顺序醒过来 // //t1抢到CPU的执行权，在控制台输出：窗口1正在出售第100张票 // System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票"); // //t2抢到CPU的执行权，在控制台输出：窗口2正在出售第100张票 // //t3抢到CPU的执行权，在控制台输出：窗口3正在出售第100张票 // tickets--; // //如果这三个线程还是按照顺序来，这里就执行了3次--的操作，最终票就变成了97 // } // } //出现了负数的票 while (true) { //tickets = 1; //t1,t2,t3 //假设t1线程抢到CPU的执行权 if (tickets > 0) { //通过sleep()方法来模拟出票时间 try { Thread.sleep(100); //t1线程休息100毫秒 //t2线程抢到了CPU的执行权，t2线程就开始执行，执行到这里的时候，t2线程休息100毫秒 //t3线程抢到了CPU的执行权，t3线程就开始执行，执行到这里的时候，t3线程休息100毫秒 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //假设线程按照顺序醒过来 //t1抢到了CPU的执行权，在控制台输出：窗口1正在出售第1张票 //假设t1继续拥有CPU的执行权，就会执行tickets--;操作，tickets = 0; //t2抢到了CPU的执行权，在控制台输出：窗口1正在出售第0张票 //假设t2继续拥有CPU的执行权，就会执行tickets--;操作，tickets = -1; //t3抢到了CPU的执行权，在控制台输出：窗口3正在出售第-1张票 //假设t2继续拥有CPU的执行权，就会执行tickets--;操作，tickets = -2; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票"); tickets--; } } } }
同步代码块解决数据安全问题【应用】
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安全问题出现的条件
- 是多线程环境
- 有共享数据
- 有多条语句操作共享数据
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如何解决多线程安全问题呢?
- 基本思想：让程序没有安全问题的环境
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怎么实现呢?
- 把多条语句操作共享数据的代码给锁起来，让任意时刻只能有一个线程执行即可
- Java提供了同步代码块的方式来解决
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同步代码块格式：
synchronized(任意对象) { 多条语句操作共享数据的代码 }synchronized(任意对象)：就相当于给代码加锁了，任意对象就可以看成是一把锁
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同步的好处和弊端
- 好处：解决了多线程的数据安全问题
- 弊端：当线程很多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中会降低程序的运行效率
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代码演示
public class SellTicket implements Runnable { private int tickets = 100; private Object obj = new Object(); @Override public void run() { while (true) { //tickets = 100; //t1,t2,t3 //假设t1抢到了CPU的执行权 //假设t2抢到了CPU的执行权 synchronized (obj) { //t1进来后，就会把这段代码给锁起来 if (tickets > 0) { try { Thread.sleep(100); //t1休息100毫秒 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //窗口1正在出售第100张票 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票"); tickets--; //tickets = 99; } } //t1出来了，这段代码的锁就被释放了 } } } public class SellTicketDemo { public static void main(String[] args) { SellTicket st = new SellTicket(); Thread t1 = new Thread(st, "窗口1"); Thread t2 = new Thread(st, "窗口2"); Thread t3 = new Thread(st, "窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
同步方法解决数据安全问题【应用】
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同步方法的格式
同步方法：就是把synchronized关键字加到方法上
修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) { 方法体； }同步方法的锁对象是什么呢?
this
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静态同步方法
同步静态方法：就是把synchronized关键字加到静态方法上
修饰符 static synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) { 方法体； }同步静态方法的锁对象是什么呢?
类名.class
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代码演示
public class SellTicket implements Runnable { private static int tickets = 100; private int x = 0; @Override public void run() { while (true) { sellTicket()； } } // 同步方法 // private synchronized void sellTicket() { // if (tickets > 0) { // try { // Thread.sleep(100); // } catch (InterruptedException e) { // e.printStackTrace(); // } // System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票"); // tickets--; // } // } // 静态同步方法 private static synchronized void sellTicket() { if (tickets > 0) { try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票"); tickets--; } } } public class SellTicketDemo { public static void main(String[] args) { SellTicket st = new SellTicket(); Thread t1 = new Thread(st, "窗口1"); Thread t2 = new Thread(st, "窗口2"); Thread t3 = new Thread(st, "窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
线程安全的类【理解】
- StringBuffer
- 线程安全，可变的字符序列
- 从版本JDK 5开始，被StringBuilder 替代。 通常应该使用StringBuilder类，因为它支持所有相同的操作，但它更快，因为它不执行同步
- Vector
- 从Java 2平台v1.2开始，该类改进了List接口，使其成为Java Collections Framework的成员。 与新的集合实现不同， Vector被同步。 如果不需要线程安全的实现，建议使用ArrayList代替Vector
- Hashtable
- 该类实现了一个哈希表，它将键映射到值。 任何非null对象都可以用作键或者值
- 从Java 2平台v1.2开始，该类进行了改进，实现了Map接口，使其成为Java Collections Framework的成员。 与新的集合实现不同， Hashtable被同步。 如果不需要线程安全的实现，建议使用HashMap代替Hashtable
###Lock锁【应用】
虽然我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题，但是我们并没有直接看到在哪里加上了锁，在哪里释放了锁，为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock
Lock是接口不能直接实例化，这里采用它的实现类ReentrantLock来实例化
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ReentrantLock构造方法
方法名 说明 ReentrantLock() 创建一个ReentrantLock的实例 -
加锁解锁方法
方法名 说明 void lock() 获得锁 void unlock() 释放锁 -
代码演示
public class SellTicket implements Runnable { private int tickets = 100; private Lock lock = new ReentrantLock(); @Override public void run() { while (true) { try { lock.lock(); if (tickets > 0) { try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票"); tickets--; } } finally { lock.unlock(); } } } } public class SellTicketDemo { public static void main(String[] args) { SellTicket st = new SellTicket(); Thread t1 = new Thread(st, "窗口1"); Thread t2 = new Thread(st, "窗口2"); Thread t3 = new Thread(st, "窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
