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线程安全

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。
以下将会以卖票作为示例:

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public class Thread_Safe_Demo implements Runnable {
private static int ticket = 100;//共100张票
@Override
public void run() {
while(true){
if(ticket>0){
try {
Thread.sleep(100);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖,第"+ticket+"张票");
ticket--;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}

在main方法中开启两个线程,同时抢100张票:

​```java
Thread_Safe_Demo thread_safe_demo = new Thread_Safe_Demo();
new Thread(thread_safe_demo).start();
new Thread(thread_safe_demo).start();

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结果:

![image-20200415161132979](线程安全/image-20200415161132979.png)

发现同一张票反复售卖,这种问题,几个窗口(线程)票数不同步了,这种问题称为线程不安全。

> 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。

## 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。

为了保证每个线程都能正常执行原子操作,Java引入了线程同步机制。

那么怎么去使用呢?有三种方式完成同步操作:

- 同步代码块
- 同步方法
- 锁机制

## 同步代码块

- 同步代码块: synchronized 关键字可以用于方法中的某个区块中,表示只对这个区块的资源实行互斥访问。

- 格式:

```java
synchronized(同步锁){
需要同步操作的代码
}

同步锁:

对象的同步锁只是一个概念,可以想象为在对象上标记了一个锁.

  • 锁对象 可以是任意类型。
  • 多个线程对象 要使用同一把锁。

注意:在任何时候,最多允许一个线程拥有同步锁,谁拿到锁就进入代码块,其他的线程只能在外等着(BLOCKED)。

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public class Thread_Safe_Demo implements Runnable {
private static int ticket = 100;
Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while(true){
synchronized (obj){
if(ticket>0){
try {
Thread.sleep(100);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖,第"+ticket+"张票");
ticket--;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}

此时,第一次的问题得以解决。

同步方法

同步方法:使用synchronized修饰的方法,就叫做同步方法,保证A线程执行该方法的时候,其他线程只能在方法外等着

格式:

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

同步锁是谁?
对于非static方法,同步锁就是this。
对于static方法,我们使用当前方法所在类的字节码对象(类名.class)。

使用同步方法代码如下:

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public class Thread_Safe_Demo implements Runnable {
private static int ticket = 100;
//使用代码同步方法实现线程同步控制
private synchronized void payTicket(){
if(ticket>0){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖,第"+ticket+"张票");
ticket--;
}
}

@Override
public void run() {
while(true){
if(ticket>0){
payTicket();
}
}
}
}

Lock锁

java.util.concurrent.locks.Lock 机制提供了比synchronized代码块和synchronized方法更广泛的锁定操作,同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有,除此之外更强大,更体现面向对象。
Lock锁也称同步锁,加锁与释放锁方法化了,如下:

  • public void lock() :加同步锁。
  • public void unlock() :释放同步锁。

使用如下:

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public class Thread_Safe_Demo implements Runnable {
private static int ticket = 100;
Lock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while(true){
lock.lock();
if(ticket>0){
try {
Thread.sleep(10);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖,第"+ticket+"张票");
ticket--;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
lock.unlock();
}
}
}
}
}