线程安全
如果有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。程序每次运行结果和单线程运行的结果是一样
的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。
我们通过一个案例，演示线程的安全问题：
电影院要卖票，我们模拟电影院的卖票过程。假设要播放的电影是 “葫芦娃大战奥特曼”，本次电影的座位共100个
(本场电影只能卖100张票)。
我们来模拟电影院的售票窗口，实现多个窗口同时卖 “葫芦娃大战奥特曼”这场电影票(多个窗口一起卖这100张票)
需要窗口，采用线程对象来模拟；需要票，Runnable接口子类来模拟
模拟票：
public class Ticket implements Runnable { private int ticket = 100; /* * 执行卖票操作 */ @Override public void run() { //每个窗口卖票的操作 //窗口 永远开启 while (true) { if (ticket > 0) {//有票 可以卖 //出票操作 //使用sleep模拟一下出票时间 try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto‐generated catch block e.printStackTrace(); } / /获取当前线程对象的名字 String name = Thread.currentThread().getName(); System.out.println(name + "正在卖:" + ticket‐‐); } } } }
测试类
public class Demo { public static void main(String[] args) { //创建线程任务对象 Ticket ticket = new Ticket(); //创建三个窗口对象 Thread t1 = new Thread(ticket, "窗口1"); Thread t2 = new Thread(ticket, "窗口2"); Thread t3 = new Thread(ticket, "窗口3"); //同时卖票 t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
结果中有一部分这样现象：
发现程序出现了两个问题：
- 相同的票数,比如5这张票被卖了两回。
- 不存在的票，比如0票与-1票，是不存在的。
这种问题，几个窗口(线程)票数不同步了，这种问题称为线程不安全。
线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步， 否则的话就可能影响线程安全。
线程同步
当我们使用多个线程访问同一资源的时候，且多个线程中对资源有写的操作，就容易出现线程安全问题。
要解决上述多线程并发访问一个资源的安全性问题:也就是解决重复票与不存在票问题，Java中提供了同步机制
(synchronized)来解决。
根据案例简述：
窗口1线程进入操作的时候，窗口2和窗口3线程只能在外等着，窗口1操作结束，窗口1和窗口2和窗口3才有机会进入代码
去执行。也就是说在某个线程修改共享资源的时候，其他线程不能修改该资源，等待修改完毕同步之后，才能去抢夺CPU
资源，完成对应的操作，保证了数据的同步性，解决了线程不安全的现象。
为了保证每个线程都能正常执行原子操作,Java引入了线程同步机制。
那么怎么去使用呢？有三种方式完成同步操作：
- 同步代码块。
- 同步方法。
- 锁机制。
同步代码块
同步代码块： synchronized 关键字可以用于方法中的某个区块中，表示只对这个区块的资源实行互斥访问。
格式:
synchronized(同步锁){ 需要同步操作的代码
同步锁:
对象的同步锁只是一个概念,可以想象为在对象上标记了一个锁.
- 锁对象 可以是任意类型。
- 多个线程对象 要使用同一把锁。
注意:在任何时候,最多允许一个线程拥有同步锁,谁拿到锁就进入代码块,其他的线程只能在外等着 (BLOCKED)。
使用同步代码块解决代码：
p ublic class Ticket implements Runnable{ private int ticket = 100; Object lock = new Object(); /* * 执行卖票操作 */ @Override public void run() { //每个窗口卖票的操作 //窗口 永远开启 while(true){ synchronized (lock) { if(ticket>0){//有票 可以卖 //出票操作 //使用sleep模拟一下出票时间 try { Thread.sleep(50); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto‐generated catch block e.printStackTrace(); } / /获取当前线程对象的名字 String name = Thread.currentThread().getName(); System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐); } } }
同步方法
- 同步方法:使用synchronized修饰的方法,就叫做同步方法,保证A线程执行该方法的时候,其他线程只能在方法外等着。
格式：
public synchronized void method(){ 可能会产生线程安全问题的代码 }
同步锁是谁? 对于非static方法,同步锁就是this。 对于static方法,我们使用当前方法所在类的字节码对象(类名.class)。
使用同步方法代码如下：
public class Ticket implements Runnable{ private int ticket = 100; /* * 执行卖票操作 */ @Override public void run() { //每个窗口卖票的操作 //窗口 永远开启 while(true){ sellTicket(); } } / * * 锁对象 是 谁调用这个方法 就是谁 * 隐含 锁对象 就是 this * * / public synchronized void sellTicket(){ if(ticket>0){//有票 可以卖 //出票操作 //使用sleep模拟一下出票时间 try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto‐generated catch block e.printStackTrace(); } / /获取当前线程对象的名字 String name = Thread.currentThread().getName(); System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐); } } }
Lock锁
java.util.concurrent.locks.Lock 机制提供了比synchronized代码块和synchronized方法更广泛的锁定操作,
同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有,除此之外更强大,更体现面向对象。
Lock锁也称同步锁，加锁与释放锁方法化了，如下：
- public void lock() :加同步锁。
- public void unlock() :释放同步锁。
使用如下：
public class Ticket implements Runnable{ private int ticket = 100; Lock lock = new ReentrantLock(); /* * 执行卖票操作 */ @Override public void run() { //每个窗口卖票的操作 //窗口 永远开启 while(true){ lock.lock(); if(ticket>0){//有票 可以卖 //出票操作 //使用sleep模拟一下出票时间 try { Thread.sleep(50); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto‐generated catch block e.printStackTrace(); } / /获取当前线程对象的名字 String name = Thread.currentThread().getName(); System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐); } lock.unlock(); } } }
结语
🔥一个人可以掌握知识，但只有与他人交流才能形成智慧。
🔥One person can acquire knowledge, but wisdom is formed only in the exchange with others.
🏆 我坚信人与人之间的差距是表面上是财富的差距，本质上是大脑中认知的差距，
我们下期再见。
