本文主要内容
1、多线程安全问题
2、等待唤醒机制
01线程安全
-
A:线程安全问题引发
多线程并发访问同一个数据资源时，线程休眠，会导致线程安全问题/* * 3个线程,对一个票资源,出售 */ public class ThreadDemo { public static void main(String[] args) { //创建Runnable接口实现类对象 Tickets t = new Tickets(); //创建3个Thread类对象,传递Runnable接口实现类 Thread t0 = new Thread(t); Thread t1 = new Thread(t); Thread t2 = new Thread(t); t0.start(); t1.start(); t2.start(); } } /* * 通过线程休眠,出现安全问题 */ public class Tickets implements Runnable{ //定义出售的票源 private int ticket = 10; private Object obj = new Object(); public void run(){ while(true){ //对票数判断,大于0,可以出售,变量--操作 if( ticket > 0){ try{ Thread.sleep(10); //加了休眠让其他线程有执行机会 }catch(Exception ex){} System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在售票 "+ticket--); } } } }
输出结果：
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上面程序存在以下问题：
票出现了重复的票
错误的票 0、-1
这里由多个线程同时对变量执行写操作而引起的线程安全问题，解决该问题需要考虑线程同步。
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B:同步代码块解决线程安全问题
通过线程休眠,导致的安全问题，解决方案：同步代码块
公式:
synchronized(任意对象){
线程要操作的共享数据
}/* * 3个线程,对一个票资源,出售 */ public class ThreadDemo { public static void main(String[] args) { //创建Runnable接口实现类对象 Tickets t = new Tickets(); //创建3个Thread类对象,传递Runnable接口实现类 Thread t0 = new Thread(t); Thread t1 = new Thread(t); Thread t2 = new Thread(t); t0.start(); t1.start(); t2.start(); } } public class Tickets implements Runnable{ //定义出售的票源 private int ticket = 100; private Object obj = new Object(); public void run(){ while(true){ //线程共享数据,保证安全,加入同步代码块 synchronized(obj){ //对票数判断,大于0,可以出售,变量--操作 if( ticket > 0){ try{ Thread.sleep(10); }catch(Exception ex){} System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在售票 "+ticket--); } } } } }
输出结果：
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C:同步代码块的执行原理
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。-
D:同步方法的使用
同步方法是将线程共享数据、同步,抽取到一个方法中。在方法的声明上,加入同步关键字
同步普通方法和同步代码块一样，有锁且对象锁是本类对象的引用，即this
同步静态方法的对象锁是本类类名.class属性public class Tickets implements Runnable{ //定义出售的票源 private int ticket = 100; public void run(){ while(true){ payTicket(); } } public synchronized void payTicket(){ if( ticket > 0){ try{ Thread.sleep(10); }catch(Exception ex){} System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在售票 "+ticket--); } } }
输出结果：
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02 Lock接口
A:JDK1.5新特性Lock接口
Lock接口提供了比使用 synchronized 方法和语句更加面向对象的锁，在该锁中提供了更多的操作锁的功能。
Lock接口中的常用方法
void lock()
void unlock()
使用Lock接口,以及其中的lock()方法和unlock()方法可替代同步-
B:Lock接口的使用
/* * 3个线程,对一个票资源,出售 */ public class ThreadDemo { public static void main(String[] args) { //创建Runnable接口实现类对象 Tickets t = new Tickets(); //创建3个Thread类对象,传递Runnable接口实现类 Thread t0 = new Thread(t); Thread t1 = new Thread(t); Thread t2 = new Thread(t); t0.start(); t1.start(); t2.start(); } } public class Tickets implements Runnable{ //定义出售的票源 private int ticket = 100; //在类的成员位置,创建Lock接口的实现类对象 private Lock lock = new ReentrantLock(); public void run(){ while(true){ //调用Lock接口方法lock获取锁 lock.lock(); //对票数判断,大于0,可以出售,变量--操作 if( ticket > 0){ try{ Thread.sleep(10); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在售票 "+ticket--); }catch(Exception ex){ }finally{ //释放锁,调用Lock接口方法unlock lock.unlock(); } } } } }
03线程的死锁
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A:线程的死锁原理
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。synchronzied(A锁){ synchronized(B锁){ } } -
B:线程的死锁代码实现
public class DeadLock implements Runnable{ private int i = 0; public void run(){ while(true){ if(i%2==0){ //先进入A同步,再进入B同步 synchronized(LockA.locka){ System.out.println("if...locka"); synchronized(LockB.lockb){ System.out.println("if...lockb"); } } }else{ //先进入B同步,再进入A同步 synchronized(LockB.lockb){ System.out.println("else...lockb"); synchronized(LockA.locka){ System.out.println("else...locka"); } } } i++; } } } public class DeadLockDemo { public static void main(String[] args) { DeadLock dead = new DeadLock(); Thread t0 = new Thread(dead); Thread t1 = new Thread(dead); t0.start(); t1.start(); } } public class LockA { private LockA(){} public static final LockA locka = new LockA(); } public class LockB { private LockB(){} public static final LockB lockb = new LockB(); }
04线程等待与唤醒
A:线程等待与唤醒
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。唤醒：即让线程池中的线程具备执行资格
notifyAll（）： 唤醒全部：可以将线程池中的所有wait() 线程都唤醒。
上述方法都是在 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。-
B:案例
/* * 定义资源类,有2个成员变量 * name,sex * 同时有2个线程,对资源中的变量操作 * 1个对name,age赋值 * 2个对name,age做变量的输出打印 */ public class Resource { public String name; public String sex; } /* * 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=new Resource(); public void run() { int i=0; while(true){ if(i%2==0){ r.name="张三"; r.sex="男"; }else{ r.name="lisi"; r.sex="女"; } i++; } } } /* * 输出线程,对资源对象Resource中成员变量,输出值 */ public class Output implements Runnable { private Resource r=new Resource() ; public void run() { while(true){ System.out.println(r.name+"..."+r.sex); } } } /* * 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(); Output out = new Output(); Thread tin = new Thread(in); Thread tout = new Thread(out); tin.start(); tout.start(); } }
以上程序运行后，输出结果中Resource对象会有很多Null值
null.....null
null.....null
null.....null
null.....null
null.....null
null.....null
null.....null
null.....null
null.....null
.....
解决上述Null值，线程等待与唤醒案例null值解决
/*
* 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){
if(i%2==0){
r.name="大王";
r.sex="男";
}else{
r.name="王后"
r.sex="女"
}
i++;
}
}
}
/*
* 输出线程,对资源对象Resource中成员变量,输出值
*/
public class Output implements Runnable {
private Resource r;
public Output(Resource r){
this.r=r;
}
public void run() {
while(true){
System.out.println(r.name+"..."+r.sex);
}
}
}
}
/*
* 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();
}
}
以上程序运行，打印输出的结果发现，会有交叉错乱
大王.....男
王后.....女
王后.....男
大王.....女
王后.....女
王后.....女
大王.....女
王后.....男
王后.....男
王后.....男
大王.....女
王后.....男
大王.....男
.....
解决方案：使用同步代码块
/*
* 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){
if(i%2==0){
r.name="大王";
r.sex="男";
}else{
r.name="王后"
r.sex="女"
}
i++;
}
}
}
/*
* 输出线程,对资源对象Resource中成员变量,输出值
*/
public class Output implements Runnable {
private Resource r;
public Output(Resource r){
this.r=r;
}
public void run() {
while(true){
synchronized(r){
System.out.println(r.name+"..."+r.sex);
}
}
}
}
}
/*
* 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();
}
}
以上程序运行，打印输出的结果发现，仍会有错乱
...男
大王.....男
大王.....男
大王.....男
大王.....男
大王.....男
大王.....男
大王.....男
......
解决方案：使用线程等待与唤醒
输入:赋值后,执行方法wait()永远等待
输出:变量值打印输出,在输出等待之前,唤醒
输入的notify(),自己在wait()永远等待
输入:被唤醒后,重新对变量赋值,赋值后,必须唤醒输出的线程notify(),自己的wait()
/*
* 定义资源类,有2个成员变量
* name,sex
* 同时有2个线程,对资源中的变量操作
* 1个对name,age赋值
* 2个对name,age做变量的输出打印
*/
public class Resource {
public String name;
public String sex;
public boolean flag = false;
}
/*
* 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="大王";
r.sex="男";
}else{
r.name="王后"
r.sex="女"
}
//将对方线程唤醒,标记改为true
r.flag = true;
r.notify();
}
i++;
}
}
}
/*
* 输出线程,对资源对象Resource中成员变量,输出值
*/
public class Output implements Runnable {
private Resource r ;
public Output(Resource r){
this.r = r;
}
public void run() {
while(true){
synchronized(r){
//判断标记,是false,等待
if(!r.flag){
try{r.wait();}catch(Exception ex){}
}
System.out.println(r.name+".."+r.sex);
//标记改成false,唤醒对方线程
r.flag = false;
r.notify();
}
}
}
}
/*
* 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();
}
}
