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多线程安全问题
第一部分
1、多线程安全问题的描述
在卖票程序中多线程安全问题的描述：当4个线程在分别执行程序的时候，0线程进入程序进行判断tick>0；刚判断完条件，这时候0线程就卧倒下了，卧倒就是0线程具备执行的资格但是执行权被其他的线程给强走了，换句话说就是cpu切换到其他人那边去了；这是1线程就获得了执行权，1线程判断条件tick>0，是满足条件的，然后依次类推都是有可能出现这些情况，也就是说4个线程都已经卧倒了，但是这是cpu这是切换到了0线程身上了，这是0线程就直接向下执行了，这时0线程输出的票是1号票，但是这时1线程输出的是0号票，2线程输出的是-1号票，3线程输出的是-2号票，按照人们生活常理是没有0号票还负数的票的；-->这时程序就有可能会出现安全隐患；2、用代码体现多线程安全问题
//实现Runnable class Ticket implements Runnable { private int tick =100; // Object obj = new Object(); public void run() { while(true) { // synchronized(obj) // { if(tick>0) { // sleep方法抛出了异常 try { Thread.sleep(10); } catch (Exception e) { System.out.println(e.toString()); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"sale:"+tick--); // } } } } } class TicketDemo2 { public static void main(String[] args) { Ticket t = new Ticket(); // 创建线程；需要传一个Ticket对象；要指定run方法所属对象； // Thread(Runnable target) Thread t1 = new Thread(t); Thread t2 = new Thread(t); Thread t3 = new Thread(t); Thread t4 = new Thread(t); // 分别要开启线程； t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); } }
3、代码运行的结果
4、问题的描述
多线程最恐慌的就是安全问题，通过分析，发现出现了0和-1号票，因此就是多线程的运行出现了安全问题，
5、问题的原因
|--当多条语句在操作同一个线程共享数据时，一个线程对多条语句只执行了一部分，还没执行完，另一个线程参与进来执行，导致共享数据的错误。|--如果一个线程进来把所有的语句都执行完，然后下一个线程在进来把程序执行完，那么就没有问题了。6、解决办法
|--对多条操作共享数据的语句，只能让一个线程都执行完，在执行过程中，其他线程不可以参与执行；换句话说就是0线程在程序里面执行，1线程即使拿到了执行权也不让1线程执行；那么这样就靠谱了；|--java对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式；就是同步代码块；|--如何判断哪些代码需要同步：就要看哪些代码在操作共享数据；-->tick就是共享数据；//同步代码块 synchronized(对象) { 需要被同步的代码 }7、代码体现
//实现Runnable class Ticket implements Runnable { private int tick =500; // 需要放一个对象； Object obj = new Object(); public void run() { while(true) { // 同步代码块 synchronized(obj) { if(tick>0) { // sleep方法抛出了异常 try { Thread.sleep(10); } catch (Exception e) { System.out.println(e.toString()); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"sale:"+tick--); } } } } } class TicketDemo2 { public static void main(String[] args) { Ticket t = new Ticket(); // 创建线程；需要传一个Ticket对象；要指定run方法所属对象； // Thread(Runnable target) Thread t1 = new Thread(t); Thread t2 = new Thread(t); Thread t3 = new Thread(t); Thread t4 = new Thread(t); // 分别要开启线程； t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); /* Ticket t1 = new Ticket(); Ticket t2 = new Ticket(); Ticket t3 = new Ticket(); Ticket t4 = new Ticket(); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); */ } }
8、运行结果
现在就是4个线程共同操作一个共享数据，并且没有出现0和负数的情况；
9、同步原理
|--四个线程，这时有两个标志位，一个是0，一个是1，当0线程获取到cpu执行权时，判断标志位是1，进入同步代码快中，0线程进入以后，就把标志位恩恩1变成了0；把锁给关上了，然后0线程就判断if语句，满足条件，就开始读取，这时读取到了sleep语句，这是0线程就处于卧倒状态，这时1线程就进入懂啊了语句中，1线程就判断标志位是0，-->但是1线程是进不来的，这时0线程进醒了，就继续执行语句，出了同步，这是0线程就又做了一件事，就是把标志位的0置成了1；这时3线程抢到了执行权，这时3线程就把标志位改成了0；synchronized(obj)-->这个是一个锁，只有拿到了这个锁才可以进入到程序中执行，否则就一直等；|--同步经典例子：火车上卫生间|--对象如同锁，持有锁的线程可以在同步中执行；没有持有锁的线程即使获取cpu的执行权，也进不去，因为没有获取锁；10、同步前提
|--必须要有两个或者两个以上的线程；|--必须是多个线程使用同一个锁；11、同步好处和弊端
好处：解决了多线程的安全问题；弊端：多个线程需要判断锁，较为消耗资源；
第二部分
1、同步函数的描述
需求：银行有个金库，有两个储户分别往里面存钱，每次存100，分别存3次；
问题的描述：当储户在存钱的时候，第一个储户出了100元，但是没有立即执行输出语句，而是卧倒了，这是又来了一个储户，来存钱，存了100后，变成了200元，这时就执行了输出语句，打印了200元，而没有打印100；这就是出现了安全问题；
如何找问题：
|--明确哪些代码是多线程运行代码；|--明确共享数据；|--明确多线程运行代码中，哪些语句是操作的是共享数据；
2、同步函数
同步有两种表现形式：
|--同步代码：把同步放在代码中；|--同步函数：把同步作为修饰符放在函数上；3、同步函数的锁是this
|--如果卖票的程序在函数上使用同步的话，那么是不OK的，这样输出的是只有0线程一直在运行，把锁就一直锁起来了，其他的线程就没有运行；|--同步函数用的是哪一个锁呢？
|--函数需要被对象调用，那么函数都有一个所属对象应用，就是this，所以同步函数使用的锁是this；验证：
|--当同步代码块里面的锁的对象是obj的时候，同步函数里面的锁是this的时候，运行的结果是线程0和线程1交替运行，而且还出现了不同步的现象；
|--当同步代码块里面的锁的对象是this的时候，同步函数里面的锁是this的时候，运行的结果只有线程1运行；
|--由此可见，同步函数里面的锁是this锁；
4、代码体现
//卖票的程序 //线程0是同步代码块，线程1是同步函数； class Ticket implements Runnable { private int tick =100; Object obj = new Object(); // boolean型的标记 boolean flag = true; public void run() { // 是true的话 if(flag) { while(true) { // 同步代码块 synchronized(this) { if(tick>0) { try { Thread.sleep(10); } catch (Exception e) { System.out.println(e.toString()); } // 同步代码快 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--code--"+tick--); } } } } // 如果是false的话 else while(true) show(); } // 同步函数 public synchronized void show()//这个锁是this； { if(tick>0) { try { Thread.sleep(10); } catch (Exception e) { System.out.println(e.toString()); } // 同步函数 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--show--"+tick--); } } } class ThisLockDemo { public static void main(String[] args) { Ticket t = new Ticket(); Thread t1 = new Thread(t); Thread t2 = new Thread(t); // Thread t3 = new Thread(t); // Thread t4 = new Thread(t); t1.start(); // 让主线程停10毫秒 try { Thread.sleep(10); } catch (Exception e) { System.out.println(e.toString()); } // 把flag改为false，并开启t2 t.flag =false; t2.start(); // t3.start(); // t4.start(); } }
5、运行结果
由此可见，同步函数用的是this锁；
第三部分
1、同步静态函数描述
|--通过验证法发现同步静态函数出现了不同步的现象；也就是说静态函数用的锁不是this锁；其实静态方法中是没有this的，因为静态中是没有对象的；
|--静态静内存后，内存中没有本类对象，但是一定有该类所属的字节码文件对象；
|--格式是：类名.class；该对象的类型是Class；
2、通过代码展现
class Ticket implements Runnable { private static int tick =100; Object obj = new Object(); boolean flag = true; public void run() { if(flag) while(true) { // 该类所属的字节码文件对象； synchronized(Ticket.class) { if(tick>0) { try { Thread.sleep(10); } catch (Exception e) { System.out.println(e.toString()); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--code--"+tick--); } } } else while(true) show(); } public static synchronized void show() { if(tick>0) { try { Thread.sleep(10); } catch (Exception e) { System.out.println(e.toString()); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--show--"+tick--); } } } class StaticMethodDemo { public static void main(String[] args) { Ticket t = new Ticket(); Thread t1 = new Thread(t); Thread t2 = new Thread(t); t1.start(); try { Thread.sleep(10); } catch (Exception e) { System.out.println(e.toString()); } t.flag =false; t2.start(); } }
3、运行结果
当在静态同步函数，发现其的对象不是this锁了，而是该类所属的字节码文件对象，类名.class；
第四部分
我的总结
|--在同步代码块里面用的锁是任意对象，|--在同步函数里面用的锁是this；|--在静态同步函数上用的锁是该类所属的字节码文件对象，格式：类名.class;|--想要解决多线程的安全问题，就要先明确同步的两个前提：是不是有多个线程，是不是用的是同一把锁；
