多线程
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
模拟票
public class Ticket implements Runnable {
// 共100张票
int ticket = 100;
@Override
public void run() {
// 模拟卖票
while(true){
if(ticket > 0){
// 模拟选座操作
try{
Thread.sleep(1);
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖票:" + ticket--);
}
}
}
}
测试类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建票对象
Ticket ticket = new Ticket();
// 创建3个窗口
Thread t1 = new Thread(ticket, "窗口1");
Thread t2 = new Thread(ticket, "窗口2");
Thread t3 = new Thread(ticket, "窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
image.png
运行上面的程序发现票出现了重复的票和错误票（0和-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
线程同步（线程安全处理Synchronized）
java中提供的线程同步机制，可以解决上述线程的安全问题
线程同步的方式有两种：
- 同步代码块
- 同步方法
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：
public class Ticket implements Runnable {
//共100票
int ticket = 100;
//定义锁对象
Object lock = new Object();
@Override
public void run() {
// 模拟卖票
while(true){
// 同步代码块
synchronized (lock){
if (ticket > 0) {
// 模拟电影选坐的操作
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖票:" + ticket--);
}
}
}
}
}
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：
public class Ticket implements Runnable {
// 共100票
int ticket = 100;
// 定义锁对象
Object lock = new Object();
@Override
public void run() {
//模拟卖票
while(true){
//同步方法
method();
}
}
// 同步方法,锁对象this
public synchronized void method(){
if (ticket > 0) {
// 模拟选坐的操作
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖票:" + ticket--);
}
}
}
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
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接口常用的方法
-
void lock()获取锁 -
void unlock()释放锁
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：
public class Ticket implements Runnable {
// 共100票
int ticket = 100;
// 创建Lock锁对象
Lock ck = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
// 模拟卖票
while(true){
ck.lock();
if (ticket > 0) {
// 模拟选坐的操作
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖票:" + ticket--);
}
ck.unlock();
}
}
}
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。
接下里，我们先从一个简单的示例入手:
image.png
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：
- 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(); - 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
模拟资源类
public class Resource {
private String name;
private String sex;
public void set(String name, String sex) {
// 设置成员变量
this.name = name;
this.sex = sex;
}
public void setSex(String sex) {
this.sex = sex;
}
// 打印输出
public void out(){
System.out.println("姓名: " + name + "，性别: " + sex);
}
}
输入线程任务类
public class Input implements Runnable{
Resource r = new Resource();
@Override
public void run() {
int count = 0;
while(true){
if(count == 0){
r.set("小明", "男");
}else{
r.set("xnhs", "nv");
}
// 在两个数据切换
count = (count + 1) % 2;
}
}
}
输出线程类
public class Output implements Runnable{
Resource r = new Resource();
@Override
public void run() {
while (true) {
r.out();
}
}
}
测试类
public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
// 任务对象
Input input = new Input();
Output output = new Output();
// 线程对象
Thread t1 = new Thread(input);
Thread t2 = new Thread(output);
t1.start();
t2.start();
}
}
image.png
发现结果全是null这是为什么呢？
在
Input和Output中都new了一个Resource，在堆内存中新建了两个Reaource对象，所有打印出来是默认值
改进：new好了对象传递过来
模拟资源类
public class Resource {
private String name;
private String sex;
public void set(String name, String sex) {
// 设置成员变量
this.name = name;
this.sex = sex;
}
// 打印输出
public void out(){
System.out.println("姓名: " + name + "，性别: " + sex);
}
}
输入线程任务类
public class Input implements Runnable{
private Resource r;
public Input(Resource r){
this.r = r;
}
@Override
public void run() {
int count = 0;
while(true){
if(count == 0){
r.set("小明","男");
}else{
r.set("xnhs","nv");
}
// 在两个数据切换
count = (count + 1) % 2;
}
}
}
输出线程类
public class Output implements Runnable{
private Resource r;
public Output(Resource r){
this.r = r;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
r.out();
}
}
}
测试类
public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
Resource r = new Resource();
// 任务对象
Input input = new Input(r);
Output output = new Output(r);
// 线程对象
Thread t1 = new Thread(input);
Thread t2 = new Thread(output);
t1.start();
t2.start();
}
}
image.png
发现姓名与性别不对应
在
Resource加synchronized关键字
public class Resource {
private String name;
private String sex;
public synchronized void set(String name, String sex) {
// 设置成员变量
this.name = name;
this.sex = sex;
}
// 打印输出
public synchronized void out(){
System.out.println("姓名: " + name + "，性别: " + sex);
}
}
image.png
并不是交替打印的
模拟等待唤醒机制的实现
public class Resource {
private String name;
private String sex;
// true表示赋值完成 false表示打印完成
private boolean flag = false;
public synchronized void set(String name, String sex){
// 如果没有打印完成 就等待
if(flag != false){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 设置成员变量
this.name = name;
this.sex = sex;
// 赋值完成
flag = true;
// 唤醒output
this.notify();
}
// 打印输出
public synchronized void out(){
// 如果没在赋值完成就等待
if(flag != true ){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("姓名: " + name + "，性别: " + sex);
// 打印完成
flag = false;
// 唤醒input
this.notify();
}
}
image.png
