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java线程安全问题分析、3种解决办法_substring线程安全

作者：小蓝xlanll | 2024-05-03 04:27:21

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substring线程安全

目录

一 线程不安全

1.1 代码

1.2 解析

解析--卖出不存在的票

解析--卖出相同的票

1.3 解决办法

二 解决方法1:同步代码块

2.1 代码

 2.2 解析

三 解决方法2:同步方法

3.1 代码

 3.2 说明

*四 解决方法3:Lock锁

代码

一 线程不安全

1个窗口卖100张票:单线程不会出现线程安全
3个窗口卖100张票:各卖各的不同票(多线程程序,没有访问共享数据,不会产生问题)
3个窗口卖100张票:可以卖相同的一张票(多线程访问了共享的数据,会产生安全问题)

1.1 代码


3个窗口卖100张票:可以卖相同的一张票(多线程访问了共享的数据,会产生安全问题)

 线程不安全的代码

  1. package threadSafe;
  2.  
  3. /**
  4.  * 实现卖票安全
  5.  */
  6. public class MyThreadSafe implements Runnable{
  7.     private int ticketAccount = 100;
  8.     @Override
  9.     public void run() {
  10.         while(ticketAccount>0){
  11.             //为了提高线程出现安全的问题,睡眠一下,提高概率
  12.             try {
  13.                 Thread.sleep(200);
  14.             } catch (Exception e) {
  15.                 e.printStackTrace();
  16.             }
  17.             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖第"+(100-ticketAccount+1)+"张票");
  18.             ticketAccount--;
  19.         }
  20.  
  21.  
  22.     }
  23. }
  1. package threadSafe;
  2.  
  3.  
  4. public class MainMethod {
  5.     public static void main(String[] args) {
  6.  
  7.         //创建1个实现类,实现共享票源
  8.         MyThreadSafe myThreadSafe =  new MyThreadSafe();
  9.         //创建3个线程模拟3个窗口卖票
  10.         Thread t0 = new Thread(myThreadSafe);
  11.         Thread t1 = new Thread(myThreadSafe);
  12.         Thread t2 = new Thread(myThreadSafe);
  13.         t0.start();
  14.         t1.start();
  15.         t2.start();
  16.     }
  17. }

执行结果

卖出不存在的的票

卖出相同的一张票

1.2 解析


解析--卖出不存在的票


ticketAccount=1 剩最后一张票的时候:

t0线程抢到了CPU的执行权,进入循环体,sleep了
t2线程抢到了CPU的执行权,进入循环体,sleep了
t1线程抢到了CPU的执行权,进入循环体,sleep了

t2醒了抢到cpu的执行权,打印正在卖第100张票,执行ticketAccount--
ticketAccount=0,0不大于0,t2就停止循环了

t1醒了抢到cpu的执行权,在循环体里继续执行,此时ticketAccount=0,打印正在卖第101张票,执行ticketAccount--,
ticketAccount=-1,-1不大于0,t1就停止循环了

t0醒了抢到cpu的执行权,在循环体里继续执行,此时ticketAccount=-1,打印正在卖第102张票,执行ticketAccount--,
ticketAccount=-2,-2不大于0,t0就停止循环了

解析--卖出相同的票


t1 t2 同时执行到了正在卖第44张票,这时候还没执行ticketAccount--

1.3 解决办法


上述的线程安全问题不能使之出现,
我们可以让一个线程在访问共享数据的时候,(不管它有没有失去cpu的执行权),让其他线程只能等待,
等待当前线程执行完了,再允许其他线程继续执行.
保证始终一个线程在卖票就OK了

java引入了线程同步机制,有3种方法完成线程同步操作:
1 同步代码块
2 同步方法
3 锁机制
 

二 解决方法1:同步代码块

格式:
synchronized (锁对象){
  可能会出现线程安全的代码(访问共享数据的代码)
}

2.1 代码

  1. package threadSafe;
  2.  
  3. /**
  4.  * 实现卖票安全
  5.  */
  6. public class MyThreadSafe implements Runnable {
  7.     private int ticketAccount = 100;
  8.  
  9.     //创建一个锁对象
  10.     Object object = new Object();
  11.  
  12.     @Override
  13.     public void run() {
  14.         //同步代码块
  15.         synchronized (object) {
  16.             while (ticketAccount > 0) {
  17.                 //为了提高线程出现安全的问题,睡眠一下,提高概率
  18.                 try {
  19.                     Thread.sleep(200);
  20.                 } catch (Exception e) {
  21.                     e.printStackTrace();
  22.                 }
  23.                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖第" + (100 - ticketAccount + 1) + "张票");
  24.                 ticketAccount--;
  25.  
  26.             }
  27.         }
  28.  
  29.  
  30.     }
  31. }

备注:main方法的代码同之前不变

 结果

 2.2 解析

同步技术的原理:

使用了一个锁对象,叫同步锁(也叫对象锁、对象监视器)
锁对象的作用:把同步代码块锁住,只让一个线程在同步代码块中执行

t0抢到了cpu的执行权,执行run()方法,遇到了同步码块,这时,t0会检查同步代码块是否有锁对象,
发现有,就会获取到锁对象,进入到同步中执行.

t1抢到了cpu的执行权,执行run()方法,遇到了同步码块,这时,t1会检查同步代码块是否有锁对象,
发现没有,t1就会进入到阻塞状态,会一直等待t0线程归还锁对象.
一直等到t0线程执行完同步中的代码,会把锁对象归还给同步代码块,t1才能获取到锁对象,进入到同步中执行.

总结:
同步中的线程,没有执行完毕,不会释放锁
同步外的线程,没有锁,进不去同步

但是会出现一个问题:程序频繁地判断锁,获取锁,释放锁,程序的效率会降低.

三 解决方法2:同步方法

格式:

public synchronized 返回值 method(){
    可能会产生线程安全的代码
}

3.1 代码

  1. package threadSafe2;
  2.  
  3. /**
  4.  * 实现卖票安全
  5.  */
  6. public class MyThreadSafe implements Runnable {
  7.     private int ticketAccount = 50;
  8.  
  9.     @Override
  10.     public void run() {
  11.         //同步方法
  12.         saleTicket();
  13.  
  14.     }
  15.  
  16.     //同步方法
  17.     public synchronized void saleTicket() {
  18.         while (ticketAccount > 0) {
  19.             //为了提高线程出现安全的问题,睡眠一下,提高概率
  20.             try {
  21.                Thread.sleep(200);
  22.             } catch (Exception e) {
  23.                 e.printStackTrace();
  24.             }
  25.             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖第" + (50 - ticketAccount + 1) + "张票");
  26.             ticketAccount--;
  27.  
  28.         }
  29.     }
  30.  
  31. }

备注:main方法的代码同之前不变

结果

 3.2 说明

 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?是new的实现类对象:new MyThreadSafe(),就是this
静态同步方法的锁对象是谁?是本类的class文件对象 (不能是this,this是创建对象之后产生的,静态方法优先于对象)

*四 解决方法3:Lock锁

提供了比 synchronized 更广泛的锁定操作

Lock接口中的方法:
    lock()
    unlock()

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():加同步锁
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

代码

  1. package threadSafe3;
  2.  
  3. import java.util.concurrent.locks.Lock;
  4. import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
  5.  
  6. /**
  7.  * 实现卖票安全
  8.  */
  9. public class MyThreadSafe implements Runnable {
  10.     private int ticketAccount = 80;
  11.  
  12.     //1 在成员位置创建一个ReentrantLock对象
  13.     Lock lock = new ReentrantLock();
  14.     @Override
  15.     public void run() {
  16.         //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:加同步锁
  17.         lock.lock();
  18.         while (ticketAccount > 0) {
  19.             //为了提高线程出现安全的问题,睡眠一下,提高概率
  20.             try {
  21.                 Thread.sleep(200);
  22.  
  23.             } catch (Exception e) {
  24.                 e.printStackTrace();
  25.             }
  26.             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖第" + (80 - ticketAccount + 1) + "张票");
  27.             ticketAccount--;
  28.         }
  29.         //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
  30.         lock.unlock();
  31.  
  32.     }
  33.  
  34.  
  35.  
  36. }

备注:main方法的代码同之前不变

结果

关于线程的状态和线程的通信请点这里

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