1、线程安全

  • 一个程序运行多个线程本身是没有问题的
  • 问题有可能出现在多个线程访问共享资源
    • 多个线程都是读共享资源也是没有问题的
    • 当多个线程读写共享资源时,如果发生指令交错，就会出现问题

如“卖票”事件，就会出现异常，线程安全指的是多线程调用同一个对象的临界区的方法时，对象的属性值一定不会发生错误，这就是保证了线程安全。

如下面不安全的代码

  1. // 对象的成员变量
  2. private static int count = 0;
  4. public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  5.   // t1线程对变量+5000次
  6.     Thread t1 = new Thread(() -> {
  7.         for (int i = 0; i < 5000; i++) {
  8.             count++;
  9.         }
  10.     });
  11.   // t2线程对变量-5000次
  12.     Thread t2 = new Thread(() -> {
  13.         for (int i = 0; i < 5000; i++) {
  14.             count--;
  15.         }
  16.     });
  18.     t1.start();
  19.     t2.start();
  21.     // 让t1 t2都执行完
  22.     t1.join();
  23.     t2.join();
  24.     System.out.println(count);
  25. }
  27. // 运行结果 
  28. -1399

成员变量和静态变量是否线程安全?

  • 如果没有多线程共享，则线程安全
  • 如果存在多线程共享
    • 多线程只有读操作，则线程安全
    • 多线程存在写操作，写操作的代码又是临界区,则线程不安全

局部变量是否线程安全?

  • 局部变量是线程安全的
  • 局部变量引用的对象未必是线程安全的
    • 如果该对象没有逃离该方法的作用范围，则线程安全
    • 如果该对象逃离了该方法的作用范围，比如：方法的返回值,需要考虑线程安全

2、线程同步

当我们使用多个线程访问同一资源的时候，且多个线程中对资源有写的操作，就容易出现线程安全问题。
要解决上述多线程并发访问一个资源的安全性问题：也就是解决重复票与不存在票问题，Java中提供了同步机制（synchronized）来解决

窗口1线程进入操作的时候，窗口2和窗口3线程只能在外等着，窗口1操作结束，窗口1和窗口2和窗口3才有机会进入代码去执行。也就是说在某个线程修改共享资源的时候，其他线程不能修改该资源，等待修改完毕同步之后，才能去抢夺cPU资源，完成对应的操作，保证了数据的同步性，解决了线程不安全的现象。

解决方式

  1. 同步代码块
  2. 同步方法
  3. 锁机制

下面对上述三种方式详细介绍

3、方式一：同步代码块

格式:

synchronized(锁对象){
       可能会出现线程安全问题的代码(访问了共享数据的代码)
     }

注意:

1.通过代码块中的锁对象,可以使用任意的对象

2.但是必须保证多个线程使用的锁对象是同一个

3.锁对象作用:把同步代码块锁住,只让一个线程在同步代码块中执行

public class RunnableImpl implements Runnable{
    //定义一个多个线程共享的票源
    private  int ticket = 100;

    //创建一个锁对象
    Object obj = new Object();

    //设置线程任务:卖票
    @Override
    public void run() {
        //使用死循环,让卖票操作重复执行
        while(true){
           //同步代码块
            synchronized (obj){
                //先判断票是否存在
                if(ticket>0){
                    //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    //票存在,卖票 ticket--
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
                    ticket--;
                }
            }
        }
    }
}

public class Demo01Ticket {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Runnable接口的实现类对象
        RunnableImpl run = new RunnableImpl();
        //创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
        Thread t0 = new Thread(run);
        Thread t1 = new Thread(run);
        Thread t2 = new Thread(run);
        //调用start方法开启多线程
        t0.start();
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

4、方式二：同步方法

使用步骤:
1.把访问了共享数据的代码抽取出来,放到一个方法中
2.在方法上添加synchronized修饰符

格式:

 修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(参数列表){
     可能会出现线程安全问题的代码(访问了共享数据的代码)
   }

示例

public class RunnableImpl implements Runnable{
    //定义一个多个线程共享的票源
    private static int ticket = 100;


    //设置线程任务:卖票
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("this:"+this);//this:com.itheima.demo08.Synchronized.RunnableImpl@58ceff1
        //使用死循环,让卖票操作重复执行
        while(true){
            payTicketStatic();
        }
    }

    /*
        静态的同步方法
        锁对象是谁?
        不能是this
        this是创建对象之后产生的,静态方法优先于对象
        静态方法的锁对象是本类的class属性-->class文件对象(反射)
     */
    public static /*synchronized*/ void payTicketStatic(){
        synchronized (RunnableImpl.class){
            //先判断票是否存在
            if(ticket>0){
                //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                //票存在,卖票 ticket--
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
                ticket--;
            }
        }

    }

    /*
        定义一个同步方法
        同步方法也会把方法内部的代码锁住
        只让一个线程执行
        同步方法的锁对象是谁?
        就是实现类对象 new RunnableImpl()
        也是就是this
     */
    public /*synchronized*/ void payTicket(){
        synchronized (this){
            //先判断票是否存在
            if(ticket>0){
                //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                //票存在,卖票 ticket--
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
                ticket--;
            }
        }

    }
}

5、方式三：锁机制

Lock接口中的方法:

     void lock()获取锁。
     void unlock() 释放锁。

使用步骤:

1.在成员位置创建一个ReentrantLock对象

2.在可能会出现安全问题的代码前调用Lock接口中的方法lock获取锁

3.在可能会出现安全问题的代码后调用Lock接口中的方法unlock释放锁

示例：

public class RunnableImpl implements Runnable{
    //定义一个多个线程共享的票源
    private  int ticket = 100;

    //1.在成员位置创建一个ReentrantLock对象
    Lock l = new ReentrantLock();

    //设置线程任务:卖票
    @Override
    public void run() {
        //使用死循环,让卖票操作重复执行
        while(true){
            //2.在可能会出现安全问题的代码前调用Lock接口中的方法lock获取锁
            l.lock();

            //先判断票是否存在
            if(ticket>0){
                //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
                try {
                    Thread.sleep(10);
                    //票存在,卖票 ticket--
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
                    ticket--;
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    //3.在可能会出现安全问题的代码后调用Lock接口中的方法unlock释放锁
                    l.unlock();//无论程序是否异常,都会把锁释放
                }
            }
        }
    }

    /*//设置线程任务:卖票
    @Override
    public void run() {
        //使用死循环,让卖票操作重复执行
        while(true){
           //2.在可能会出现安全问题的代码前调用Lock接口中的方法lock获取锁
           l.lock();

            //先判断票是否存在
            if(ticket>0){
                //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                //票存在,卖票 ticket--
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
                ticket--;
            }

            //3.在可能会出现安全问题的代码后调用Lock接口中的方法unlock释放锁
            l.unlock();
        }
    }*/
}