前言
Java的多线程编程中，线程安全是一个关键概念。线程安全指的是多个线程同时访问共享数据时，不会导致数据损坏或不一致的状态。为了实现线程安全，可以使用同步机制，如synchronized关键字或Lock接口，来保护共享资源的访问。此外，Java提供了线程安全的集合类，如ConcurrentHashMap和CopyOnWriteArrayList，用于处理多线程环境下的数据共享。正确的线程安全实践可以确保程序在多线程环境下稳定可靠地运行，避免竞态条件和数据冲突问题。
🌊 关注我不迷路，如果本篇文章对你有所帮助，或者你有什么疑问，欢迎在评论区留言，我一般看到都会回复的。
大家点赞支持一下哟~ 💗
线程安全
为什么会出现线程安全问题？
- 线程不安全：
- 当多线程并发访问临界资源时，如果破坏原子操作，可能会造成数据不一致。
- 临界资源：共享资源（同一对象），一次仅允许一个线程使用，才可保证其正确性。
- 原子操作：不可分割的多步操作，被视作一个整体，其顺序和步骤不可打乱或缺省。
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。
示例：
class TicketRunnable implements Runnable{ private int ticket=100; //每个窗口卖票的操作 //窗口 永远开启 @Override public void run() { while(true){//有票可以卖 //出票操作 if(ticket>0){ //使用sleep模拟一下出票时间 //模拟一下出票的时间 try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖票："+ticket--); } } } } public class ThreadSafe { public static void main(String[] args) throws Exception{ TicketRunnable t = new TicketRunnable(); Thread t1 = new Thread(t,"窗口1"); Thread t2 = new Thread(t,"窗口2"); Thread t3 = new Thread(t,"窗口3"); //3个窗口同时卖票 t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
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
语法：
synchronized(临界资源对象){ //对临界资源对象加锁
//代码（原子操作）
}
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)。
示例：
class Ticket2 implements Runnable{ private int ticket=100; Object lock = new Object(); //每个窗口卖票的操作 //窗口 永远开启 @Override public void run() { while(true){//有票可以卖 synchronized(lock){//synchronized (this) {//this ---当前对象 if(ticket>0){ //出票操作 //使用sleep模拟一下出票时间 try { Thread.sleep(50); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖票："+ticket--); } } } } } public class TicketDemo2 { public static void main(String[] args) { Ticket2 ticket2 = new Ticket2(); Thread t1 = new Thread(ticket2,"窗口1"); Thread t2 = new Thread(ticket2,"窗口2"); Thread t3 = new Thread(ticket2,"窗口3"); //3个窗口同时卖票 t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
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。
语法：
synchronized 返回值类型 方法名称(形参列表){ //对当前对象（this）加锁
// 代码（原子操作）
}
- 只有拥有对象互斥锁标记的线程，才能进入该对象加锁的同步方法中。
- 线程退出同步方法时，会释放相应的互斥锁标记。
- 如果方式是静态，锁是类名.class。
示例：
class Ticket3 implements Runnable{ private int ticket=100; //Object lock = new Object(); //每个窗口卖票的操作 //窗口 永远开启 @Override public void run() { while(true){//有票可以卖 sellTicket(); if(ticket<=0){ break; } } } /** * 锁对象，谁调用这个方法，就是谁 * 隐含锁对象，就是this * * 静态方法，隐含锁对象就是Ticket3.class */ public synchronized void sellTicket(){ if(ticket>0){ //出票操作 //使用sleep模拟一下出票时间 try { Thread.sleep(50); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖票："+ticket--); } } } public class TicketDemo3 { public static void main(String[] args) { Ticket3 ticket3 = new Ticket3(); Thread t1 = new Thread(ticket3,"窗口1"); Thread t2 = new Thread(ticket3,"窗口2"); Thread t3 = new Thread(ticket3,"窗口3"); //3个窗口同时卖票 t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
synchronized注意点
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)。
Lock
- JDK5加入，与synchronized比较，显示定义，结构更灵活。
- 提供更多实用性方法，功能更强大、性能更优越。
常用方法：
方法名 |
描述 |
void lock() |
获取锁，如锁被占用，则等待。 |
boolean tryLock() |
尝试获取锁（成功返回true。失败返回false，不阻塞）。 |
void unlock() |
释放锁。 |
ReentrantLock：
- Lock接口的实现类，与synchronized一样具有互斥锁功能。
示例：
import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class MyList { //创建锁 private Lock lock = new ReentrantLock(); private String[] str = {"A","B","","",""}; private int count = 2; public void add(String value){ //当没有锁的时候，会出现覆盖的情况 str[count] = value; try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } count++; System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"添加了"+value); // lock.lock(); // try { // str[count] = value; // try { // Thread.sleep(100); // } catch (InterruptedException e) { // e.printStackTrace(); // } // count++; // System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"添加了"+value); // }finally { // lock.unlock(); // } } public String[] getStr(){ return str; } }
测试：
public class TestMyList { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { MyList myList = new MyList(); // Thread t1 =new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { myList.add("hello"); } }); t1.start(); Thread t2 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { myList.add("world"); } }); t2.start(); t1.join(); t2.join(); String[] str = myList.getStr(); for (String s : str) { System.out.println("s:"+s); } } }
最后
本期结束咱们下次再见👋~
🌊 关注我不迷路，如果本篇文章对你有所帮助，或者你有什么疑问，欢迎在评论区留言，我一般看到都会回复的。大家点赞支持一下哟~ 💗
