Java多线程编程之线程安全

简介: 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。

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。


相关文章
|
26天前
|
Java
如何在Java中进行多线程编程
Java多线程编程常用方式包括:继承Thread类、实现Runnable接口、Callable接口(可返回结果)及使用线程池。推荐线程池以提升性能,避免频繁创建线程。结合同步与通信机制,可有效管理并发任务。
114 6
|
28天前
|
JSON 网络协议 安全
【Java】(10)进程与线程的关系、Tread类;讲解基本线程安全、网络编程内容;JSON序列化与反序列化
几乎所有的操作系统都支持进程的概念,进程是处于运行过程中的程序,并且具有一定的独立功能,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位一般而言,进程包含如下三个特征。独立性动态性并发性。
95 1
|
28天前
|
JSON 网络协议 安全
【Java基础】(1)进程与线程的关系、Tread类;讲解基本线程安全、网络编程内容;JSON序列化与反序列化
几乎所有的操作系统都支持进程的概念,进程是处于运行过程中的程序,并且具有一定的独立功能,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位一般而言,进程包含如下三个特征。独立性动态性并发性。
97 1
|
14天前
|
Java 调度 数据库
Python threading模块:多线程编程的实战指南
本文深入讲解Python多线程编程,涵盖threading模块的核心用法:线程创建、生命周期、同步机制(锁、信号量、条件变量)、线程通信(队列)、守护线程与线程池应用。结合实战案例,如多线程下载器,帮助开发者提升程序并发性能,适用于I/O密集型任务处理。
153 0
|
2月前
|
数据采集 存储 弹性计算
高并发Java爬虫的瓶颈分析与动态线程优化方案
高并发Java爬虫的瓶颈分析与动态线程优化方案
|
5月前
|
Java 数据库连接 API
2025 更新必看:Java 编程基础入门级超级完整版指南
本教程为2025更新版Java编程基础入门指南,涵盖开发环境搭建(SDKMAN!管理JDK、VS Code配置)、Java 17+新特性(文本块、Switch表达式增强、Record类)、面向对象编程(接口默认方法、抽象类与模板方法)、集合框架深度应用(Stream API高级操作、并发集合)、模式匹配与密封类等。还包括学生成绩管理系统实战项目,涉及Maven构建、Lombok简化代码、JDBC数据库操作及JavaFX界面开发。同时提供JUnit测试、日志框架使用技巧及进阶学习资源推荐,助你掌握Java核心技术并迈向高级开发。
610 5
|
12月前
|
监控 安全 Java
Java中的多线程编程:从入门到实践####
本文将深入浅出地探讨Java多线程编程的核心概念、应用场景及实践技巧。不同于传统的摘要形式,本文将以一个简短的代码示例作为开篇,直接展示多线程的魅力,随后再详细解析其背后的原理与实现方式,旨在帮助读者快速理解并掌握Java多线程编程的基本技能。 ```java // 简单的多线程示例:创建两个线程,分别打印不同的消息 public class SimpleMultithreading { public static void main(String[] args) { Thread thread1 = new Thread(() -> System.out.prin
|
12月前
|
安全 Java 调度
Java中的多线程编程入门
【10月更文挑战第29天】在Java的世界中,多线程就像是一场精心编排的交响乐。每个线程都是乐团中的一个乐手,他们各自演奏着自己的部分,却又和谐地共同完成整场演出。本文将带你走进Java多线程的世界,让你从零基础到能够编写基本的多线程程序。
120 1
|
Java 数据处理 开发者
Java多线程编程的艺术:从入门到精通####
【10月更文挑战第21天】 本文将深入探讨Java多线程编程的核心概念,通过生动实例和实用技巧,引导读者从基础认知迈向高效并发编程的殿堂。我们将一起揭开线程管理的神秘面纱,掌握同步机制的精髓,并学习如何在实际项目中灵活运用这些知识,以提升应用性能与响应速度。 ####
133 3
Java中的多线程编程:从入门到精通
本文将带你深入了解Java中的多线程编程。我们将从基础概念开始,逐步深入探讨线程的创建、启动、同步和通信等关键知识点。通过阅读本文,你将能够掌握Java多线程编程的基本技能,为进一步学习和应用打下坚实的基础。

热门文章

最新文章