Java多线程Thread线程安全

Posted 2020-11-18 xianya

1.什么是线程安全问题？

     从某个线程开始访问到访问结束的整个过程，如果有一个访问对象被其他线程修改，那么对于当前线程而言就发生了线程安全问题；

如果在整个访问过程中，无一对象被其他线程修改，就是线程安全的。

2.线程安全问题产生的根本原因

     首先是多线程环境，即同时存在有多个操作者，单线程环境不存在线程安全问题。在单线程环境下，任何操作包括修改操作都是操作者自己发出的，

操作者发出操作时不仅有明确的目的，而且意识到操作的影响。

     多个操作者（线程）必须操作同一个对象，只有多个操作者同时操作一个对象，行为的影响才能立即传递到其他操作者。

     多个操作者（线程）对同一对象的操作必须包含修改操作，共同读取不存在线程安全问题，因为对象不被修改，未发生变化，不能产生影响。

综上可知，线程安全问题产生的根本原因是共享数据存在被并发修改的可能，即一个线程读取时，允许另一个线程修改

看实例:模拟火车站售票窗口，开启三个窗口售票，总票数为100张

实例一:

package com.yyx.test;

//模拟火车站售票窗口，开启三个窗口售票，总票数为100张
//存在线程的安全问题
class Window extends Thread {
    static int ticket = 100;

    public void run() {
        while (true) {
            if (ticket > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为：" + ticket--);
            } else {
                break;
            }
        }
    }
}

public class TestWindow {
    public static void main(String[] args) {
        Window w1 = new Window();
        Window w2 = new Window();
        Window w3 = new Window();

        w1.setName("窗口1");
        w2.setName("窗口2");
        w3.setName("窗口3");

        w1.start();
        w2.start();
        w3.start();

    }

}

实例二:

package com.yyx.test;

//使用实现Runnable接口的方式，售票
/*
 * 此程序存在线程的安全问题：打印车票时，会出现重票、错票
 */

class Window1 implements Runnable {
    int ticket = 100;

    public void run() {
        while (true) {
            if (ticket > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为：" + ticket--);
            } else {
                break;
            }
        }
    }
}

public class TestWindow1 {
    public static void main(String[] args) {
        Window1 w = new Window1();
        Thread t1 = new Thread(w);
        Thread t2 = new Thread(w);
        Thread t3 = new Thread(w);

        t1.setName("窗口1");
        t2.setName("窗口2");
        t3.setName("窗口3");

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

3.线程安全的解决

     必须让一个线程操作共享数据完毕以后，其它线程才有机会参与共享数据的操作

     1）线程的同步机制   synchronized

同步代码块

package com.yyx.test;

/*      同步代码块
 *         synchronized(同步监视器){
 *             //需要被同步的代码块（即为操作共享数据的代码）
 *         }
 *         1.共享数据：多个线程共同操作的同一个数据(变量)
 *         2.同步监视器：由一个类的对象来充当。哪个线程获取此监视器，谁就执行大括号里被同步的代码。俗称：锁
 *         要求：所有的线程必须共用同一把锁！
 *         注：在实现的方式中，考虑同步的话，可以使用this来充当锁。但是在继承的方式中，慎用this!
 */
class Window implements Runnable {
    int ticket = 50;// 共享数据

    public void run() {
        while (true) {
            // this表示当前对象，本题中即为w
            synchronized (this) {
                if (ticket > 0) {
                    try {
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为：" + ticket--);
                }
            }
        }
    }
}

public class TestWindow {
    public static void main(String[] args) {
        Window w = new Window();
        Thread t1 = new Thread(w);
        Thread t2 = new Thread(w);
        Thread t3 = new Thread(w);

        t1.setName("窗口1");
        t2.setName("窗口2");
        t3.setName("窗口3");

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

同步方法

package com.yyx.test;
/*    
 * 同步方法
 * 将操作共享数据的方法声明为synchronized。即此方法为同步方法，能够保证当其中一个线程执行
 * 此方法时，其它线程在外等待直至此线程执行完此方法 
 */

class Window implements Runnable {
    int ticket = 50;// 共享数据

    public void run() {
        while (true) {
            show();
        }
    }

    public synchronized void show() {
        if (ticket > 0) {
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为：" + ticket--);
        }

    }
}

public class TestWindow {
    public static void main(String[] args) {
        Window w = new Window();
        Thread t1 = new Thread(w);
        Thread t2 = new Thread(w);
        Thread t3 = new Thread(w);

        t1.setName("窗口1");
        t2.setName("窗口2");
        t3.setName("窗口3");

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