JAVA之旅（十三）——线程的安全性，synchronized关键字，多线程同步代码块，同步函数，同步函数的锁是this
我们继续上个篇幅接着讲线程的知识点
一.线程的安全性
当我们开启四个窗口（线程）把票陆陆续续的卖完了之后，我们要反思一下，这里面有没有安全隐患呢？在实际情况中，这种事情我们是必须要去考虑安全问题的，那我们模拟一下错误
package com.lgl.hellojava;
import javax.security.auth.callback.TextInputCallback;
//公共的 类 类名
public class HelloJJAVA {
public static void main(String[] args) {
/**
* 需求：简单的卖票程序，多个线程同时卖票
*/
MyThread myThread = new MyThread();
Thread t1 = new Thread(myThread);
Thread t2 = new Thread(myThread);
Thread t3 = new Thread(myThread);
Thread t4 = new Thread(myThread);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
/**
* 卖票程序
*
* @author LGL
*
*/
class MyThread implements Runnable {
// 票数
private int tick = 100;
@Override
public void run() {
while (true) {
if (tick > 0) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("卖票:" + tick--);
}
}
}
}
我们输出的结果
这里出现了0票，如果你继续跟踪的话，你会发现，还会出现-1，-2之类的票，这就是安全隐患，那原因是什么呢？
- 当多条语句在操作同一个线程共享数据时，一个线程对多条语句只执行了一个部分，还没有执行完，另外一个线程参与了执行，导致共享数据的错误
解决办法：对多条操作共享数据的语句，只能让一个线程都执行完再执行过程中其他线程不可以参与运行
JAVA对多线程的安全问题提供了专业的解决办法，就是同步代码块
synchronized(对象){
//需要同步的代码
}
那我们怎么用呢？
package com.lgl.hellojava;
//公共的 类 类名
public class HelloJJAVA {
public static void main(String[] args) {
/**
* 需求：简单的卖票程序，多个线程同时卖票
*/
MyThread myThread = new MyThread();
Thread t1 = new Thread(myThread);
Thread t2 = new Thread(myThread);
Thread t3 = new Thread(myThread);
Thread t4 = new Thread(myThread);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
/**
* 卖票程序
*
* @author LGL
*
*/
class MyThread implements Runnable {
// 票数
private int tick = 100;
Object oj = new Object();
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized(oj){
if (tick > 0) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("卖票:" + tick--);
}
}
}
}
}
这样，就输出
二.多线程同步代码块
我们为什么可以这样去同步线程？
对象如同锁，持有锁的线程可以在同步中执行，没有执行锁的线程即使获取了CPU的执行权，也进不去，因为没有获取锁，我们可以这样理解
- 四个线程，哪一个进去就开始执行，其他的拿不到执行权，所以即使拿到了执行权，也进不去，这个同步能解决线程的安全问题
但是，同步是有前提的
- 1.必须要有两个或者两个以上的线程，不然你同步也没必要呀
- 2.必须是多个线程使用同一锁
必须保证同步中只能有一个线程在运行
但是他也有一个弊端：那就是多个线程都需要判断锁，较为消耗资源
三.多线成同步函数
我们可以写一段小程序，来验证这个线程同步的问题，也就是说我们看看下面这段程序是否有安全问题，有的话，如何解决？
package com.lgl.hellojava;
//公共的 类 类名
public class HelloJJAVA {
public static void main(String[] args) {
/**
* 需求：银行里有一个金库 有两个人要存钱300
*/
MyThread myThread = new MyThread();
Thread t1 = new Thread(myThread);
Thread t2 = new Thread(myThread);
t1.start();
t2.start();
}
}
/**
* 存钱程序，一次100
* @author LGL
*
*/
class MyThread implements Runnable {
private Bank b = new Bank();
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
b.add(100);
}
}
}
/**
* 银行
* @author LGL
*
*/
class Bank {
private int sum;
public void add(int n) {
sum = sum + n;
System.out.println("sum:" + sum);
}
}
当你执行的时候你会发现
这里是没错的，存了600块钱，但是，这个程序是有安全隐患的
如何找到问题？
- 1.明确哪些代码是多线成运行代码
- 2.明确共享数据
- 3.明确多线成运行代码中哪些语句是操作共享数据的
那我们怎么找到安全隐患呢？我们去银行的类里面做些认为操作
/**
* 银行
* @author LGL
*
*/
class Bank {
private int sum;
public void add(int n) {
sum = sum + n;
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("sum:" + sum);
}
}让他sleep一下你就会发现
这样的话，我们就可以使用我们的同步代码了
/**
* 银行
*
* @author LGL
*
*/
class Bank {
private int sum;
Object j = new Object();
public void add(int n) {
synchronized (j) {
sum = sum + n;
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("sum:" + sum);
}
}
}这样代码就可以同步了
哪些代码该同步，哪些不该同步，你一定要搞清楚，根据上面的3个条件
大家有没有注意到，函数式具有封装代码的特定，而我们所操作的同步代码块也是有封装代码的特性，拿这样的话我们就可以换一种形式去操作，那就是写成函数的修饰符
/**
* 银行
*
* @author LGL
*
*/
class Bank {
private int sum;
public synchronized void add(int n) {
sum = sum + n;
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println("sum:" + sum);
}
}
这样也是OK的
四.同步函数的锁是this
既然我们学习了另一种同步函数的写法，那我们就可以把刚才的买票小例子进一步封装一下了
package com.lgl.hellojava;
//公共的 类 类名
public class HelloJJAVA {
public static void main(String[] args) {
/**
* 需求：简单的卖票程序，多个线程同时卖票
*/
MyThread myThread = new MyThread();
Thread t1 = new Thread(myThread);
Thread t2 = new Thread(myThread);
Thread t3 = new Thread(myThread);
Thread t4 = new Thread(myThread);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
/**
* 卖票程序
*
* @author LGL
*
*/
class MyThread implements Runnable {
// 票数
private int tick = 100;
@Override
public synchronized void run() {
while (true) {
if (tick > 0) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread()+"卖票:" + tick--);
}
}
}
}
但是这样做，你却会发现一个很严重的问题，那就是
永远只有0线程在执行卖票
那是因为我们并没有搞清楚需要同步哪一个代码段，我们应该执行的只是里面的那两段代码，而不是整个死循环，所以我们得封装个函数进行线程同步
package com.lgl.hellojava;
//公共的 类 类名
public class HelloJJAVA {
public static void main(String[] args) {
/**
* 需求：简单的卖票程序，多个线程同时卖票
*/
MyThread myThread = new MyThread();
Thread t1 = new Thread(myThread);
Thread t2 = new Thread(myThread);
Thread t3 = new Thread(myThread);
Thread t4 = new Thread(myThread);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
/**
* 卖票程序
*
* @author LGL
*
*/
class MyThread implements Runnable {
// 票数
private int tick = 100;
@Override
public void run() {
while (true) {
show();
}
}
private synchronized void show() {
if (tick > 0) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread() + "卖票:" + tick--);
}
}
}
这样输出解决了
问题是被解决了，但是随之问题也就来了
- 同步函数用的是哪一个锁呢？
函数需要被对象调用，那么函数都有一个所属对象的引用，就是this，所以同步函数所引用的锁是this,我们来验证一下，我们把程序改动一下
使用两个线程来卖票，一个线程在同步代码块中，一个线程在同步函数中，都在执行卖票动作
package com.lgl.hellojava;
//公共的 类 类名
public class HelloJJAVA {
public static void main(String[] args) {
/**
* 需求：简单的卖票程序，多个线程同时卖票
*/
MyThread myThread = new MyThread();
Thread t1 = new Thread(myThread);
Thread t2 = new Thread(myThread);
// Thread t3 = new Thread(myThread);
// Thread t4 = new Thread(myThread);
t1.start();
myThread.flag = false;
t2.start();
// t3.start();
// t4.start();
}
}
/**
* 卖票程序
*
* @author LGL
*
*/
class MyThread implements Runnable {
// 票数
private int tick = 100;
Object j = new Object();
boolean flag = true;
@Override
public void run() {
if (flag) {
while (true) {
synchronized (j) {
if (tick > 0) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread() + "code:"
+ tick--);
}
}
}
} else {
while (true) {
show();
}
}
}
private synchronized void show() {
if (tick > 0) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread() + "show:" + tick--);
}
}
}
当我们运行的时候就发现
他只在show中进行，那是为什么呢？因为主线程开启的时候瞬间执行，我们要修改一下，让线程1开启的时候，主线程睡个10毫秒试试
t1.start();
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
myThread.flag = false;
t2.start();这样输出的结果貌似是交替进行
但是所知而来的，是0票，这说明这个线程不安全，我们明明加了同步啊，怎么还是不安全呢？因为他用的不是同一个锁，一个用Object，一个是用this的锁，我们再改动一下，我们把Object更好为this，这样输出
现在就安全，也正确了
好的，我们本篇幅就先到这里了，我们下篇也继续讲线程