Java中關(guān)于線程安全的三種解決方式
三個窗口賣票的例子解決線程安全問題
- 問題：買票過程中，出現(xiàn)了重票、錯票-->出現(xiàn)了線程的安全問題
- 問題出現(xiàn)的原因：當(dāng)某個線程操作車票的過程中，尚未操作完成時，其他線程參與進來，也操作車票
- 如何解決：當(dāng)一個線程a在操作ticket的時候，其他線程不能參與進來，知道線程a操作完ticket時，其他線程才可以開始操作ticket,這種情況即使線程a出現(xiàn)了阻塞，也不能被改變
- 在Java中，我們通過同步機制，來解決線程的安全問題。(線程安全問題的前提：有共享數(shù)據(jù))
方式一：同步代碼塊
synchronized(同步監(jiān)視器){
//需要被同步的代碼(或操作共享數(shù)據(jù)的代碼)
}
說明：
1.操作共享數(shù)據(jù)的代碼，即為需要被同步的代碼(不能包含代碼多了(變成單線程會效率低，也有可能會出錯)，也不能包含代碼少了(沒包的會阻塞))
2.共享數(shù)據(jù)：多個線程共同操作的變量。比如：ticket就是共享數(shù)據(jù)
3.同步監(jiān)視器，俗稱：鎖。任何一個類的對象，都可以充當(dāng)鎖。
要求：多個線程必須要共用同一把鎖。(特別注意！?。。。?
補充：在實現(xiàn)Runnable接口創(chuàng)建多線程的方式中，我們可以考慮使用(具體問題具體分析)this充當(dāng)同步監(jiān)視器
class window1 implements Runnable{
private int ticket = 100;
// Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while (true){
synchronized (this) {//此時的this:唯一的Window1的對象
// synchronized(obj) {
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "賣票,票號為：" + ticket);
ticket--;
} else {
break;
}
}
}
}
}
public class WindowTest1 {
public static void main(String[] args) {
window1 w = new window1();//只造了一個對象，所以100張票共享
Thread t1 = new Thread(w);
Thread t2 = new Thread(w);
Thread t3 = new Thread(w);
t1.setName("線程1");
t2.setName("線程2");
t3.setName("線程3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class Window extends Thread{
private static int ticket = 100;//三個窗口共享：聲明為static
private static Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while(true) {
// synchronized (obj) {
synchronized (Window.class){//Class clazz = Window.class,Window.class只會加載一次
// synchronized (this) {//錯誤的方式：this代表著t1,t2,t3三個對象
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(getName() + ":賣票，票號為：" + ticket);
ticket--;
} else {
break;
}
}
}
}
}
public class WindowTest {
public static void main(String[] args) {
Window t1 = new Window();
Window t2 = new Window();
Window t3 = new Window();
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
方式二：同步方法
如果操作共享數(shù)據(jù)的代碼完整的聲明在一個方法中，我們不妨將此方法聲明同步的。
4.同步的方式，解決了線程的安全問題。---->好處
操作同步代碼時，只能有一個線程參與，其他線程等待。相當(dāng)于是一個單線程的過程，效率低。--->局限性
關(guān)于同步方法的總結(jié)：
1.同步方法仍然涉及到同步監(jiān)視器，只是不需要我們顯式的聲明。
2.非靜態(tài)的同步方法，同步監(jiān)視器是：this
靜態(tài)的同步方法，同步監(jiān)視器是：當(dāng)前類本身
class window3 implements Runnable{
private int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (true){
show();
}
}
public synchronized void show(){//同步監(jiān)視器：this(未顯示聲明而已)
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "賣票,票號為：" + ticket);
ticket--;
}
}
}
public class WindowTest3 {
public static void main(String[] args) {
window3 w = new window3();
Thread t1 = new Thread(w);
Thread t2 = new Thread(w);
Thread t3 = new Thread(w);
t1.setName("線程1");
t2.setName("線程2");
t3.setName("線程3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class Window4 extends Thread{
private static int ticket = 100;//三個窗口共享：聲明為static
@Override
public void run() {
while(true){
show();
}
}
private static synchronized void show() {//同步監(jiān)視器：Window4.class(類)
// private synchronized void show() {//同步監(jiān)視器：t1,t2,t3。此種解決方式是錯誤的
if(ticket > 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":賣票，票號為：" + ticket);
ticket--;
}
}
}
public class WindowTest4 {
public static void main(String[] args) {
Window4 t1 = new Window4();
Window4 t2 = new Window4();
Window4 t3 = new Window4();
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
方式三：Lock鎖---JDK5.0新增
JDK5.0開始，Java提供了更強大的線程同步機制---通過顯式定義同步鎖對象來實現(xiàn)同步，同步鎖使用Lock對象充當(dāng)。
java.util.concurrent.locks接口是控制多個線程對共享資源進行訪問的工具。鎖提供了對共享資源的獨占訪問，每次只能有一個線程對Lock對象加鎖，線程開始訪問共享資源之前應(yīng)先獲得Lock對象
ReentrantLock類實現(xiàn)了Lock，它擁有與synchronized相同的并發(fā)性和內(nèi)存語義，在實現(xiàn)線程安全的控制中，比較常用的是ReentrantLock,可以顯式加鎖，釋放鎖。
class Window implements Runnable{
private int ticket = 100;
//1.實例化ReentrantLock
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true){
try{
//2.調(diào)用鎖定方法：lock()
lock.lock();
if(ticket > 0){
try {
Thread.sleep(100);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票號為：" + ticket);
ticket--;
}else{
break;
}
} finally{
//3.調(diào)用解鎖方法：unlock();
lock.unlock();
}
}
}
}
public class LockTest {
public static void main(String[] args) {
Window w = new Window();
Thread t1 = new Thread(w);
Thread t2 = new Thread(w);
Thread t3 = new Thread(w);
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
線程的死鎖問題
1.死鎖的理解：不同的線程分別占用對方需要的同步資源不放棄，都在等待對方放棄自己的需要
的同步資源，就形成了線程的死鎖。
2.說明：
>出現(xiàn)死鎖后，不會出現(xiàn)異常，不會出現(xiàn)提示，只是所有的線程都處于阻塞狀態(tài)，無法繼續(xù)
>我們使用同步時，要避免出現(xiàn)死鎖
3.解決方法
A.專門的算法、原則 B.盡量減少同步資源的定義 C.盡量避免嵌套同步
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
StringBuffer s1 = new StringBuffer();
StringBuffer s2 = new StringBuffer();
new Thread(){//匿名的方式繼承
@Override
public void run() {
synchronized(s1){
s1.append("a");
s2.append("1");
try {
Thread.sleep(100);//增加死鎖出現(xiàn)概率
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (s2){
s1.append("b");
s2.append("2");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}.start();
new Thread(new Runnable(){//匿名的方式實現(xiàn)Runnable接口
@Override
public void run() {
synchronized (s2){
s1.append("c");
s2.append("3");
try {
Thread.sleep(100);//增加死鎖出現(xiàn)概率
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (s1){
s1.append("d");
s2.append("4");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}).start();
}
}
synchronized和Lock的對比
1.Lock是顯示鎖(手動開啟和關(guān)閉鎖，別忘記關(guān)閉鎖)，synchronized是隱式鎖，出了作用域自動釋放
2.Lock只有代碼塊鎖，synchronized有代碼塊鎖和方法鎖
3.使用Lock鎖，JVM將花費較少的時間來調(diào)度線程，性能更好。并且具有更好的拓展性(提供更多的子類)
4.synchronized 與 Lock的異同？
相同：二者都可以解決線程安全問題
不同：synchronized機制在執(zhí)行完相應(yīng)的同步代碼以后，自動的釋放同步監(jiān)視器 Lock需要手動的啟動同步(lock()),同時結(jié)束同步也需要手動的實現(xiàn)(unlock())
優(yōu)先使用順序： Lock ->同步代碼塊(已經(jīng)進入了方法體，分配了相應(yīng)資源) ->同步方法(在方法體之外)
到此這篇關(guān)于Java中關(guān)于線程安全的三種解決方式的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 線程安全內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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