在多线程环境下,访问相同的资源,有可以会引发线程不安全问题。
一、临界资源问题
多一个线程同时运行,有时线程之间需要共享数据,一个线程需要其他线程的数据,否则就不能保证 程序运行结果的正确性。
例如有一个航空公司的机票销售,每一天机票数量是有限的,很多售票点同时销售这些机票。
下面是 一个模拟销售机票系统,示例代码如下:
public class TicketDB { // 机票数量 private int ticketCount = 5; // 获得当前机票数量 public int getTicketCount(){ return ticketCount; } // 销售机票 public void sellTicket(){ try { // 等于用户付款 // 等线程休眠 Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.printf("第%d号票已经售出\n",ticketCount); ticketCount--; } }
调用代码如下:
//测试代码 public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { TicketDB ticketDB = new TicketDB(); // 创建线程 Thread t1 = new Thread(() -> { while (true){ int currentTicketCount = ticketDB.getTicketCount(); // 查询是否有票 if (currentTicketCount > 0) { ticketDB.sellTicket(); } else { // 无票退出 break; } } }); // 开始线程 t1.start(); // 创建线程t2 Thread t2 = new Thread(() ->{ while (true) { int currentTicketCount = ticketDB.getTicketCount(); // 查询是否有票 if (currentTicketCount > 0) { ticketDB.sellTicket(); } else { // 无票退出 break; } } }); // 开始线程 t2.start(); } }
运行结果:
第5号票已经售出 第5号票已经售出 第3号票已经售出 第3号票已经售出 第1号票已经售出 第1号票已经售出
从结果看还是能发现一些问题:同一张票重复销售。这些问题的根本原因是多个线程间共享的数据导致数据的不一致性。
多个线程间共享的数据称为共享资源或临界资源,由于是CPU负责线程的调度,程序员无 法精确控制多线程的交替顺序。这种情况下,多线程对临界资源的访问有时会导致数据的不一致 性。
二、多线程同步
为了防止多线程对临界资源的访问有时会导致数据的不一致性,Java提供了“互斥”机制,可以为这些 资源对象加上一把“互斥锁”,在任一时刻只能由一个线程访问,即使该线程出现阻塞,该对象的被锁 定状态也不会解除,其他线程仍不能访问该对象,这就多线程同步。线程同步保证线程安全的重要手 段,但是线程同步客观上会导致性能下降。
解决方法:可以通过两种方式实现线程同步,两种方式都涉及到使用synchronized关键字,
一种是synchronized方 法,使用synchronized关键字修饰方法,对方法进行同步;
另一种是synchronized语句,使用 synchronized关键字放在对象前面限制一段代码的执行。
先介绍synchronized方法:synchronized关键字修饰方法实现线程同步,方法所在的对象被锁定。
//synchronized方法 public class TicketDB { // 机票数量 private int ticketCount = 5; // 获得当前机票数量 public synchronized int getTicketCount(){ return ticketCount; } // 销售机票 public synchronized void sellTicket(){ try { // 等于用户付款 // 等线程休眠 Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.printf("第%d号票已经售出\n",ticketCount); ticketCount--; } }
再介绍synchronized语句:synchronized语句方式主要用于第三方类,不方便修改它的代码情况。
//synchronized语句 //测试代码 public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { TicketDB ticketDB = new TicketDB(); // 创建线程 Thread t1 = new Thread(() -> { while (true){ synchronized (ticketDB) { int currentTicketCount = ticketDB.getTicketCount(); // 查询是否有票 if (currentTicketCount > 0) { ticketDB.sellTicket(); } else { // 无票退出 break; } } } }); // 开始线程 t1.start(); // 创建线程t2 Thread t2 = new Thread(() ->{ while (true) { synchronized (ticketDB) { int currentTicketCount = ticketDB.getTicketCount(); // 查询是否有票 if (currentTicketCount > 0) { ticketDB.sellTicket(); } else { // 无票退出 break; } } } }); // 开始线程 t2.start(); } }
测试代码:
第5号票已经售出 第4号票已经售出 第3号票已经售出 第2号票已经售出 第1号票已经售出
使用synchronized语句,将需要同步的代码用大括号括起来。synchronized 后有小括号,将需要同步的对象括起来。