2.1      线程安全

如果有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。程序每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。

• 我们通过一个案例，演示线程的安全问题：

电影院要卖票，我们模拟电影院的卖票过程。假设要播放的电影是 “功夫熊猫3”，本次电影的座位共100个(本场电影只能卖100张票)。

我们来模拟电影院的售票窗口，实现多个窗口同时卖 “功夫熊猫3”这场电影票(多个窗口一起卖这100张票)

需要窗口，采用线程对象来模拟；需要票，Runnable接口子类来模拟

测试类

1 /* 2  * 多线程并发访问同一个数据资源 3  * 3个线程,对一个票资源,出售 4  */ 5 public class ThreadDemo { 6     public static void main(String[] args) { 7         //创建Runnable接口实现类对象 8         Tickets t = new Tickets(); 9         //创建3个Thread类对象,传递Runnable接 口实现类10         Thread t0 = new Thread(t);11         Thread t1 = new Thread(t);12         Thread t2 = new Thread(t);13         14         t0.start();t1.start();t2.start();15         16     }17 }

 

模拟票

1 public class Ticket implements Runnable { 2     //共100票 3     int ticket = 100; 4  5     @Override 6     public void run() { 7         //模拟卖票 8         while(true){ 9             if (ticket > 0) {10                 //模拟选坐的操作11                 try {12                     Thread.sleep(1);13                 } catch (InterruptedException e) {14                     e.printStackTrace();15                 }16                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖票:" + ticket--);17             }18         }19     }

运行结果发现：上面程序出现了问题

• 票出现了重复的票
•  错误的票 0、-1

其实，线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步，否则的话就可能影响线程安全。

 

2.2      线程同步（线程安全处理Synchronized）

java中提供了线程同步机制，它能够解决上述的线程安全问题。

         线程同步的方式有两种：

• 方式1：同步代码块
• 方式2：同步方法

2.2.1      同步代码块

同步代码块: 在代码块声明上 加上synchronized

synchronized (锁对象) {    可能会产生线程安全问题的代码}

 

同步代码块中的锁对象可以是任意的对象；但多个线程时，要使用同一个锁对象才能够保证线程安全。

 

使用同步代码块，对电影院卖票案例中Ticket类进行如下代码修改：

1 /* 2  *  通过线程休眠,出现安全问题 3  *  解决安全问题,Java程序,提供技术,同步技术 4  *  公式: 5  *    synchronized(任意对象){ 6  *      线程要操作的共享数据 7  *    } 8  *    同步代码块 9  */10 public class Tickets implements Runnable{11     12     //定义出售的票源13     private int ticket = 100;14     private Object obj = new Object();15     16     public void run(){17         while(true){18             //线程共享数据,保证安全,加入同步代码块19             synchronized(obj){20             //对票数判断,大于0,可以出售,变量--操作21                 if( ticket > 0){22                     try{23                        Thread.sleep(1);24                     }catch(Exception ex){}25                     finally {26                         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 出售第 "+ticket--);27                     }28                     29                 }30             }31         }32     }33 }

 

 

当使用了同步代码块后，上述的线程的安全问题，解决了。

2.2.2      同步方法

同步方法：在方法声明上加上synchronized

public synchronized void method(){   可能会产生线程安全问题的代码}

同步方法中的锁对象是 this

使用同步方法，对电影院卖票案例中Ticket类进行如下代码修改：

1 package cn.itcast.demo1; 2 /* 3  *  采用同步方法形式,解决线程的安全问题 4  *  好处: 代码简洁 5  *  将线程共享数据,和同步,抽取到一个方法中 6  *  在方法的声明上,加入同步关键字 7  *   8  *  问题: 9  *    同步方法有锁吗,肯定有,同步方法中的对象锁,是本类对象引用 this10  *    如果方法是静态的呢,同步有锁吗,绝对不是this11  *    锁是本类自己.class 属性12  *    静态方法,同步锁,是本类类名.class属性13  */14 public class Tickets implements Runnable{15 16     //定义出售的票源17     private  int ticket = 100;18     19     public void run(){20         while(true){21             payTicket();22         }23     }24     25     public  synchronized void payTicket(){    26             if( ticket > 0){27                 try{28                    Thread.sleep(10);29                 }catch(Exception ex){}30                 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 出售第 "+ticket--);31             }32         33     }34 }

 

 

 

静态同步方法: 在方法声明上加上static synchronized

public static synchronized void method(){　　可能会产生线程安全问题的代码}

 

静态同步方法中的锁对象是 类名.class

2.3      Lock接口

查阅API，查阅Lock接口描述，Lock 实现提供了比使用 synchronized 方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。

Lock接口中的常用方法

Lock提供了一个更加面对对象的锁，在该锁中提供了更多的操作锁的功能。

我们使用Lock接口，以及其中的lock()方法和unlock()方法替代同步，对电影院卖票案例中Ticket类进行如下代码修改：

1 import java.util.concurrent.locks.Lock; 2 import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; 3  4 /* 5  *  使用JDK1.5 的接口Lock,替换同步代码块,实现线程的安全性 6  *  Lock接口方法: 7  *     lock() 获取锁 8  *     unlock()释放锁 9  *  实现类ReentrantLock10  */11 public class Tickets implements Runnable{12     13     //定义出售的票源14     private int ticket = 100;15     //在类的成员位置,创建Lock接口的实现类对象16     private Lock lock = new ReentrantLock();17     18     public void run(){19         while(true){20             //调用Lock接口方法lock获取锁21             lock.lock();22             //对票数判断,大于0,可以出售,变量--操作23                 if( ticket > 0){24                     try{25                        Thread.sleep(10);26                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 出售第 "+ticket--);27                     }catch(Exception ex){28                         29                     }finally{30                         //释放锁,调用Lock接口方法unlock31                         lock.unlock();32                     }33                 }34     35             36         }37     }38 }

 

2.4      死锁

同步锁使用的弊端：当线程任务中出现了多个同步(多个锁)时，如果同步中嵌套了其他的同步。这时容易引发一种现象：程序出现无限等待，这种现象我们称为死锁。这种情况能避免就避免掉。

 

synchronzied(A锁){    synchronized(B锁){             }}

我们进行下死锁情况的代码演示：

定义锁a对象类

public class LockA {    private LockA(){}        public  static final LockA locka = new LockA();}

定义锁b对象类

public class LockB {    private LockB(){}        public static final LockB lockb = new LockB();}

线程任务类

1 public class DeadLock implements Runnable{ 2     private int i = 0; 3     public void run(){ 4         while(true){ 5             if(i%2==0){ 6                 //先进入A同步,再进入B同步 7                 synchronized(LockA.locka){ 8                     System.out.println("if...locka"); 9                     synchronized(LockB.lockb){10                         System.out.println("if...lockb");11                     }12                 }13             }else{14                 //先进入B同步,再进入A同步15                 synchronized(LockB.lockb){16                     System.out.println("else...lockb");17                     synchronized(LockA.locka){18                         System.out.println("else...locka");19                     }20                 }21             }22             i++;23         }24     }25 }

测试类

1 public class DeadLockDemo {2     public static void main(String[] args) {3         DeadLock dead = new DeadLock();4         Thread t0 = new Thread(dead);5         Thread t1 = new Thread(dead);6         t0.start();7         t1.start();8     }9 }

 

2.5     等待唤醒机制

在开始讲解等待唤醒机制之前，有必要搞清一个概念——线程之间的通信：多个线程在处理同一个资源，但是处理的动作（线程的任务）却不相同。通过一定的手段使各个线程能有效的利用资源。而这种手段即—— 等待唤醒机制。

等待唤醒机制所涉及到的方法：

• wait（） :等待，将正在执行的线程释放其执行资格 和 执行权，并存储到线程池中。
• notify（）：唤醒，唤醒线程池中被wait（）的线程，一次唤醒一个，而且是任意的。
• notifyAll（）： 唤醒全部：可以将线程池中的所有wait() 线程都唤醒。

其实，所谓唤醒的意思就是让 线程池中的线程具备执行资格。必须注意的是，这些方法都是在 同步中才有效。同时这些方法在使用时必须标明所属锁，这样才可以明确出这些方法操作的到底是哪个锁上的线程。

仔细查看JavaAPI之后，发现这些方法 并不定义在 Thread中，也没定义在Runnable接口中，却被定义在了Object类中，为什么这些操作线程的方法定义在Object类中？

因为这些方法在使用时，必须要标明所属的锁，而锁又可以是任意对象。能被任意对象调用的方法一定定义在Object类中。

接下里，我们先从一个简单的示例入手:

 

 

如上图说示，输入线程向Resource中输入name ,sex , 输出线程从资源中输出，先要完成的任务是：

1. 当input发现Resource中没有数据时，开始输入，输入完成后，叫output来输出。如果发现有数据，就wait();
2. 当output发现Resource中没有数据时，就wait() ；当发现有数据时，就输出，然后，叫醒input来输入数据。

 

下面代码，模拟等待唤醒机制的实现：

模拟资源类

1 /* 2  *  定义资源类,有2个成员变量 3  *  name,sex 4  *  同时有2个线程,对资源中的变量操作 5  *  1个对name,age赋值 6  *  2个对name,age做变量的输出打印 7  */ 8 public class Resource { 9     public String name;10     public String sex;11     public boolean flag = false;12 }

输入类

/* *  输入的线程,对资源对象Resource中成员变量赋值 *  一次赋值 张三,男 *  下一次赋值 lisi,nv */public class Input implements Runnable {    private Resource r ;        public Input(Resource r){        this.r = r;    }        public void run() {        int i = 0 ;        while(true){          synchronized(r){              //标记是true,等待                if(r.flag){                    try{r.wait();}catch(Exception ex){}                }                              if(i%2==0){                    r.name = "张三";                    r.sex = "男";                }else{                    r.name = "lisi";                    r.sex = "nv";                }                //将对方线程唤醒,标记改为true                r.flag = true;                r.notify();          }            i++;        }    }}

输出类

1 /* 2  *  输出线程,对资源对象Resource中成员变量,输出值 3  */ 4 public class Output implements Runnable { 5     private Resource r ; 6      7     public Output(Resource r){ 8         this.r = r; 9     }10     public void run() {11         while(true){12           synchronized(r){    13               //判断标记,是false,等待14             if(!r.flag){15                 try{r.wait();}catch(Exception ex){}16             }17             System.out.println(r.name+".."+r.sex);18             //标记改成false,唤醒对方线程19             r.flag = false;20             r.notify();21           }22         }23     }24 25 }

测试类

/* *  开启输入线程和输出线程,实现赋值和打印值 */public class ThreadDemo{    public static void main(String[] args) {                Resource r = new Resource();                Input in = new Input(r);        Output out = new Output(r);                Thread tin = new Thread(in);        Thread tout = new Thread(out);                tin.start();        tout.start();    }}

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 总结

• 同步锁

多个线程想保证线程安全，必须要使用同一个锁对象

　　　　①同步代码块

synchronized (锁对象){ 2 可能产生线程安全问题的代码 3 }

　　 同步代码块的锁对象可以是任意的对象

　　②同步方法

1  public synchronized void method()2         可能产生线程安全问题的代码3 }

　　 同步方法中的锁对象是 this

 

• 静态同步方法

1 public synchronized void method()2      可能产生线程安全问题的代码3 }

　　静态同步方法中的锁对象是 类名.class

 

l  多线程有几种实现方案，分别是哪几种?

1. 继承Thread类
2. 实现Runnable接口
3. 通过线程池，实现Callable接口

 

l  同步有几种方式，分别是什么?

1. 同步代码块
2. 同步方法、
3. 静态同步方法

 

l  启动一个线程是run()还是start()?它们的区别?

         启动一个线程是start()

         区别：

                  start： 启动线程，并调用线程中的run()方法

                  run  : 执行该线程对象要执行的任务

 

l  sleep()和wait()方法的区别

         sleep: 不释放锁对象, 释放CPU使用权

                           在休眠的时间内，不能唤醒

                  wait(): 释放锁对象, 释放CPU使用权

                           在等待的时间内，能唤醒

 

l  为什么wait(),notify(),notifyAll()等方法都定义在Object类中

         锁对象可以是任意类型的对象