java多线程之--(2)实现线程安全的三种方式_java实现变量线程安全

我们在开发中直接使用线程是无法保证线程安全的,有可能出现多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据,那么怎么解决这种问题呢,就要应用到线程安全的三种解决方法了

1. 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某段代码。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

线程不安全: 当有多个线程在同时运行，这些线程同时运行一段代码(同一段任务代码,同一个run方法),操作同一个共享数据时, 这时候可能就会出现线程的安全问题,即线程不安全的.,有可能出现多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据

1.举例说明线程不安全

• 模拟多个窗口共同卖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 创建Ticket任务类

/**
 * @Description
 * @auther 宁宁小可爱
 * @create 2020-01-10 14:29
 */
public class Ticket implements Runnable {
    // 总共一百张票
    private int ticket = 100;
    /*
    * 执行卖票操作
    * */
    @Override
    public void run() {
        // 窗口永远卖票
        while (true){
            if (ticket > 0){
                try {
                    // 使用sleep模拟出票流程
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 获取当前线程的名字
                String name = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println(name + "正在卖: " + ticket--);
            }
        }
    }
}

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• 测试类

/**
 * @Description
 * @auther 宁宁小可爱
 * @create 2020-01-10 14:33
 */
public class TicketDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket ticket = new Ticket();
        Thread t1 = new Thread(ticket,"窗口一");
        Thread t2 = new Thread(ticket,"窗口二");
        Thread t3 = new Thread(ticket,"窗口三");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

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• 运行结果

发现程序出现了两个问题,这就是线程不安全造成的

1. 相同的票数,比如5这张票被卖了两回
2. 不存在的票，比如0票与-1票是不存在的,上面的运行结果中没有出现,可以自己试一试这里不演示了,多运行几次就会出现了

线程安全问题都是对全局变量及静态变量的修改引起的。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. 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,那么我们怎么解决线程安全问题呢? 答案很简单,使用线程同步即可

线程同步: 使线程按照一定的先后次序进行运行

线程同步有三种方式:

• 同步代码块
• 同步方法
• 锁机制

2.1 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

// 同步代码块格式
synchronized(同步锁){
	需要同步操作的代码
}
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• 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)

使用同步代码块解决代码问题:

/**
 * @Description
 * @auther 宁宁小可爱
 * @create 2020-01-10 14:29
 */
public class Ticket implements Runnable {
    // 总共一百张票
    private int ticket = 100;

    // 创建锁对象
    Object lock = new Object();

    /*
    * 执行卖票操作
    * */
    @Override
    public void run() {
        // 窗口永远卖票
        while (true){
            // 同步代码块
            synchronized (lock){
                if (ticket > 0){
	                // 这里把sleep去掉运行结果更明显
                    // 获取当前线程的名字
                    String name = Thread.currentThread().getName();
                    System.out.println(name + "正在卖: " + ticket--);
                }
            }
            
        }
    }
}

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• 运行结果

2.2 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

//  同步方法格式
public synchronized void method(){

 	可能会产生线程安全问题的代码 
 }
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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)

使用同步方法解决代码问题:

/**
 * @Description
 * @auther 宁宁小可爱
 * @create 2020-01-10 14:29
 */
public class Ticket implements Runnable {
    // 总共一百张票
    private int ticket = 100;

    /*
    * 执行卖票操作
    * */
    @Override
    public void run() {
        // 窗口永远卖票
        while (true){
            sellTicket();
        }
    }
	// 把存在线程安全问题的代码放入同步方法中
    public synchronized void sellTicket(){
        if (ticket > 0){
            // 获取当前线程的名字
            String name = Thread.currentThread().getName();
            System.out.println(name + "正在卖: " + ticket--);
        }
    }
}

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2.3 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,加锁和释放锁方法如下:

• 加锁: public void lock()
• 释放锁:public void unlock()

使用lock锁解决代码问题:

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @Description
 * @auther 宁宁小可爱
 * @create 2020-01-10 14:29
 */
public class Ticket implements Runnable {
    // 总共一百张票
    private int ticket = 100;
    // 创建锁对象
    Lock lock = new ReentrantLock();
    /*
    * 执行卖票操作
    * */
    @Override
    public void run() {
        // 窗口永远卖票
        while (true){
            // 同步代码块 加锁
                lock.lock();
                if (ticket > 0){
                    // 获取当前线程的名字
                    String name = Thread.currentThread().getName();
                    System.out.println(name + "正在卖: " + ticket--);
                }
                // 释放锁
                lock.unlock();
            }
    }
}

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