银行取款[多线程]{使用volatile修饰共享变量,但此场景并不保证线程同步}

简介: 经典例子:老婆(朱丽叶)老公(罗密欧),使用银行卡和存折,或者网银等,同时对同一账户操作的安全问题。 此处用多线程实现,同时取款的模拟实现,使用volatile修饰共享变量,但此场景并不保证线程同步,查看取款安全隐患问题,代码如下: 我学习地址(Thanks for auther): Java 理论与实践: 正确使用 Volatile 变量 java中volatile关键字的含义

经典例子:老婆(朱丽叶)老公(罗密欧),使用银行卡和存折,或者网银等,同时对同一账户操作的安全问题。

此处用多线程实现,同时取款的模拟实现,使用volatile修饰共享变量,但此场景并不保证线程同步,查看取款安全隐患问题,代码如下:

我学习地址(Thanks for auther):

Java 理论与实践: 正确使用 Volatile 变量

java中volatile关键字的含义

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java语言内在两种同步机制:同步块(或方法)和 volatile 变量。都是为了实现代码线程的安全性。
在JVM运行内存中JVM栈中,对每个线程都分配一个线程栈(保存线程变量信息),当线程运行访问某个对象的值时,首先通过对象引用找到对应堆内存的变量的值,
然后把堆内存变量的具体值加载(load)到线程本地内存才能中,建立一个变量的副本。之后,线程就不再和对象在堆内存变量的值有关系,而直接修改副本变量的值,在修改修改副本变量的值0完的某一时刻(线程退出之前),
自动把线程变量副本的值回写到对象在堆中的变量中。这样堆中的对象的值就发生变化了。
普通变量:从主存读取(read)加载(load)变量值到当前工作内存,(执行代码,改变变量的值使用赋值写内存[use-asign-store])(可多次),最终工作内存数据(write)内存变量值,此并非原子性,如果主存的值发生修改,线程工作内存的值已经加载,不会产生改变,所以预期结果不一样。
volatile变量:JVM保证主内存加载到线程工作内存中的值时最新的。
线程1和线程2开始运行,读取加载volatile变量[如banlance],发现主存为banlance=500,则都加载最新这个值,
线程1修改banlance的值write到主存中,主存中的变为banlance=400,则线程2,由于已经进行read和load在进行运算后,也会更新主存banlance=400,即使用volatile修饰,还是会出现并发的问题。
用volatile修饰的变量,线程在每次使用变量的时候,都会读取变量修改后的最的值。volatile很容易被误用,用来进行原子性操作。
锁两种主要特性:互斥(mutual exclusion)和可见性(visibility)。
互斥即一次只允许一个线程持有某个特定的锁,因此可使用该特性实现对共享数据的协调访问协议,一次就只有一个线程能够使用该共享数据。
可见即它必须确保前线程释放锁之前对共享数据做出的更改对于随后获得该锁的另一个线程是可见的,如果没有同步机制提供的这种可见性保证,线程看到的共享变量可能是修改前的值或不一致的值,这将引发许多严重问题。
Volatile 变量具有synchronized的可见性特性,但是不具备原子特性。
Volatile 变量,出于简易性或可伸缩性的考虑,您可能倾向于使用 volatile 变量而不是锁。
volatile 变量不会像锁那样造成线程阻塞,因此也很少造成可伸缩性问题。
在某些情况下,如果读操作远远大于写操作,volatile 变量还可以提供优于锁的性能优势。
volatile关键字为域变量的访问提供了一种免锁机制,使用volatile修饰域相当于告诉虚拟机该域可能会被其他线程更新,因此每次使用该域就要重新计算,而不是使用寄存器中的值,volatile不会提供任何原子操作,它也不能用

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银行账户:volatile int banlance

package com.tsxs.bank;
//银行账户
public class BankAccountVolatile {
	//volatile 余额
	private volatile int balance = 500;
	//查询
	public int getBalance(){
		return banlance;
	}
	//取款
	public void withdraw(int amount){
		banlance = banlance - amount;
	}
	//存款
	public void deposit(int amount){
		banlance = banlance + amount;
	}
}

线程方法:

package com.tsxs.syncmethods;

import com.tsxs.bank.BankAccountVolatile;

public class VolatileField implements Runnable{
	//所有Thread多线程线程都共享Runnable(接口对象)和account对象,volatile int banlance 
	private BankAccountVolatile account = new BankAccountVolatile();
	@Override
	public void run() {
		for(int i = 0; i< 5; i++){			//总共取款5次
			makeWithdraw(100);			//每次取款100
			if(account.getBalance() < 0){
				System.out.println(""+Thread.currentThread().getName()+"   透支了!");
			}
		}
	}
	
	/**
	 * makeWithdraw 账户取款
	 * @param amount 取款金额<br />
	 * 打印log记录取款过程
	 * */
	private void makeWithdraw(int amount){
		if(account.getBalance() >= amount){			//如果余额足够则取款
			System.out.println(""+Thread.currentThread().getName()+"   准备取款!");
			try {
				Thread.sleep(500);
			} catch (InterruptedException e) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"   准备取款,等待0.5s线程中断!"+e.getMessage());
			}
			account.withdraw(amount);
			System.out.println(""+Thread.currentThread().getName()+"   完成"+amount+"取款!余额为"+account.getBalance());
		}else{			//余额不足则提示
			System.out.println(""+"余额不足以支付"+Thread.currentThread().getName()+amount+"   的取款,余额为"+account.getBalance());
		}
	}
}

测试代码:

package com.tsxs.test;

import org.junit.Test;

import com.tsxs.syncmethods.CodeLock;
import com.tsxs.syncmethods.NoSync;
import com.tsxs.syncmethods.SyncBlock;
import com.tsxs.syncmethods.SyncMethod;
import com.tsxs.syncmethods.VolatileField;

public class TreadSyncTest {

//	@Test
//	public void test() {
/*Junit不适合多线程并发测试。
    因为线程还在激活状态的时候,Junit已经执行完成。
	在Junit的TestRunner中,它没有被设计成搜寻Runnable实例,
	并且等待这些线程发出报告,它只是执行它们并且忽略了它们的存在。
	综上,不可能在Junit中编写和维护多线程的单元测试。
}*/	
	public static void main(String[] args) {
		//实现Runnable:所有Thread多线程线程都共享Runnable(接口对象)
//		NoSync target =new NoSync();
//		SyncMethod target = new SyncMethod();
//		SyncBlock target = new SyncBlock();
//		CodeLock target = new CodeLock();
		VolatileField target = new VolatileField();
		//创建李琦和他老婆两个线程实现取款(同时)
		Thread lq = new Thread(target);
		lq.setName("罗密欧");
		Thread lqwf = new Thread(target);
		lqwf.setName("朱丽叶");
		//调用Thread对象的start()方法,启动线程,执行run()方法(OS)
		lq.start();
		lqwf.start();
	}
}

 

测试结果:

罗密欧   准备取款!
朱丽叶   准备取款!
罗密欧   完成100取款!余额为300
朱丽叶   完成100取款!余额为300
罗密欧   准备取款!
朱丽叶   准备取款!
罗密欧   完成100取款!余额为100
朱丽叶   完成100取款!余额为100
罗密欧   准备取款!
朱丽叶   准备取款!
朱丽叶   完成100取款!余额为0
余额不足以支付朱丽叶100   的取款,余额为0
余额不足以支付朱丽叶100   的取款,余额为0
罗密欧   完成100取款!余额为0
余额不足以支付罗密欧100   的取款,余额为0
余额不足以支付罗密欧100   的取款,余额为0


分析结果,可见:

双线程总共取款10次,账户总额为500.

取款结果:取款成功600元,余额显示不对,取款流程不对。

现实中,此取款代码是有严重bug的,上边数据对于银行是不安全的,个人也会带来不必要的麻烦。

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