多线程线程同步

简介: 多线程的锁有几种方式

2.线程同步

2.1卖票【应用】

  • 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

  • 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
    • 票卖没了,线程停止
    • 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
  • 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(ticket <= 0){
         
                        //卖完了
                        break;
                    }else{
         
                        try {
         
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
         
                            e.printStackTrace();
                        }
                        ticket--;
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticket + "张票");
                    }
            }
        }
    }
    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();
        }
    }
    

2.2卖票案例的问题【理解】

  • 卖票出现了问题

    • 相同的票出现了多次

    • 出现了负数的票

  • 问题产生原因

    线程执行的随机性导致的,可能在卖票过程中丢失cpu的执行权,导致出现问题

2.3同步代码块解决数据安全问题【应用】

  • 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

  • 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
  • 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

  • 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

  • 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

  • 代码演示

    public class SellTicket implements Runnable {
         
        private int tickets = 100;
        private Object obj = new Object();
    
        @Override
        public void run() {
         
            while (true) {
         
                synchronized (obj) {
          // 对可能有安全问题的代码加锁,多个线程必须使用同一把锁
                    //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();
        }
    }
    

2.4同步方法解决数据安全问题【应用】

  • 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

  • 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

  • 代码演示

    public class MyRunnable implements Runnable {
         
        private static int ticketCount = 100;
    
        @Override
        public void run() {
         
            while(true){
         
                if("窗口一".equals(Thread.currentThread().getName())){
         
                    //同步方法
                    boolean result = synchronizedMthod();
                    if(result){
         
                        break;
                    }
                }
    
                if("窗口二".equals(Thread.currentThread().getName())){
         
                    //同步代码块
                    synchronized (MyRunnable.class){
         
                        if(ticketCount == 0){
         
                           break;
                        }else{
         
                            try {
         
                                Thread.sleep(10);
                            } catch (InterruptedException e) {
         
                                e.printStackTrace();
                            }
                            ticketCount--;
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticketCount + "张票");
                        }
                    }
                }
    
            }
        }
    
        private static synchronized boolean synchronizedMthod() {
         
            if(ticketCount == 0){
         
                return true;
            }else{
         
                try {
         
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
         
                    e.printStackTrace();
                }
                ticketCount--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticketCount + "张票");
                return false;
            }
        }
    }
    

public class Demo {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable mr = new MyRunnable();

      Thread t1 = new Thread(mr);
      Thread t2 = new Thread(mr);

      t1.setName("窗口一");
      t2.setName("窗口二");

      t1.start();
      t2.start();
  }

}


### 2.5Lock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

- 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

  ```java
  public class Ticket implements Runnable {
      //票的数量
      private int ticket = 100;
      private Object obj = new Object();
      private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

      @Override
      public void run() {
          while (true) {
              //synchronized (obj){//多个线程必须使用同一把锁.
              try {
                  lock.lock();
                  if (ticket <= 0) {
                      //卖完了
                      break;
                  } else {
                      Thread.sleep(100);
                      ticket--;
                      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticket + "张票");
                  }
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              } finally {
                  lock.unlock();
              }
              // }
          }
      }
  }

  public class Demo {
      public static void main(String[] args) {
          Ticket ticket = new Ticket();

          Thread t1 = new Thread(ticket);
          Thread t2 = new Thread(ticket);
          Thread t3 = new Thread(ticket);

          t1.setName("窗口一");
          t2.setName("窗口二");
          t3.setName("窗口三");

          t1.start();
          t2.start();
          t3.start();
      }
  }

2.6死锁【理解】

  • 概述

    线程死锁是指由于两个或者多个线程互相持有对方所需要的资源,导致这些线程处于等待状态,无法前往执行

  • 什么情况下会产生死锁

    1. 资源有限
    2. 同步嵌套
  • 代码演示

    public class Demo {
         
        public static void main(String[] args) {
         
            Object objA = new Object();
            Object objB = new Object();
    
            new Thread(()->{
         
                while(true){
         
                    synchronized (objA){
         
                        //线程一
                        synchronized (objB){
         
                            System.out.println("小康同学正在走路");
                        }
                    }
                }
            }).start();
    
            new Thread(()->{
         
                while(true){
         
                    synchronized (objB){
         
                        //线程二
                        synchronized (objA){
         
                            System.out.println("小薇同学正在走路");
                        }
                    }
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        }
    }
    
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