Java多线程之间实现同步

一、课程目标

理解线程安全?

synchronized用法

死锁

二、什么是线程安全?

2.1 为什么有线程安全问题?

当多个线程同时共享,同一个全局变量或静态变量,做写的操作时,可能会发生数据冲突问题,也就是线程安全问题。但是做读操作是不会发生数据冲突问题。

案例:需求现在有100张火车票,有两个窗口同时抢火车票,请使用多线程模拟抢票效果。

代码:

class ThreadTrain1 implements Runnable {
// 这是货票总票数,多个线程会同时共享资源
private int trainCount = 100;
@Override
public void run() {
while (trainCount > 0) {// 循环是指线程不停的去卖票
try {
// 等待100毫秒
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
}
sale();
}
}
public void sale() {
if (trainCount > 0) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" + (100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--; }
}
}
public class ThreadDemo2 {
public static void main(String[] args) {
ThreadTrain1 threadTrain = new ThreadTrain1(); // 定义 一个实例
Thread thread1 = new Thread(threadTrain, "一号窗口");
Thread thread2 = new Thread(threadTrain, "二号窗口");
thread1.start();
thread2.start();
}
}

运行结果:

Java多线程之间实现同步

一号窗口和二号窗口同时出售火车第一张和第七张,部分火车票会重复出售。

结论发现,多个线程共享同一个全局成员变量时,做写的操作可能会发生数据冲突问题。

三、线程安全解决办法:

问:如何解决多线程之间线程安全问题?

答:使用多线程之间同步或使用锁(lock)。

问:为什么使用线程同步或使用锁能解决线程安全问题呢?

答:将可能会发生数据冲突问题(线程不安全问题),只能让当前一个线程进行执行。代码执行完成后释放锁,让后才能让其他线程进行执行。这样的话就可以解决线程不安全问题。

问:什么是多线程之间同步?

答:当多个线程共享同一个资源,不会受到其他线程的干扰。

3.1、使用同步代码块

什么是同步代码块?

答:就是将可能会发生线程安全问题的代码,给包括起来。

synchronized(同一个数据){

可能会发生线程冲突问题

}

代码样例:

	private Object mutex = new Object();// 自定义多线程同步锁
public void sale() {
synchronized (mutex) {
if (trainCount > 0) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" +
(100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--; }
}
}

3.2、同步函数

什么是同步函数?

答:在方法上修饰synchronized 称为同步函数

代码样例

public synchronized void sale() {
if (trainCount > 0) {
try {
Thread.sleep(40);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" + (100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--;
}
}

同步函数用的是什么锁?

答:同步函数使用this锁。

证明方式: 一个线程使用同步代码块(this明锁),另一个线程使用同步函数。如果两个线程抢票不能实现同步,那么会出现数据错误。

代码:

class ThreadTrain5 implements Runnable {
// 这是货票总票数,多个线程会同时共享资源
private int trainCount = 100;
public boolean flag = true;
private Object mutex = new Object();
@Override
public void run() {
if (flag) {
while (true) {
synchronized (mutex) {
if (trainCount > 0) {
try {
Thread.sleep(40);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" + (100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--;
}
}
}
} else {
while (true) {
sale();
}
}
}

public synchronized void sale() {
if (trainCount > 0) {
try {
Thread.sleep(40);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" + (100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--;
}
}
}
public class ThreadDemo5 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ThreadTrain5 threadTrain = new ThreadTrain5(); // 定义 一个实例
Thread thread1 = new Thread(threadTrain, "一号窗口");
Thread thread2 = new Thread(threadTrain, "二号窗口");
thread1.start();
Thread.sleep(40);
threadTrain.flag = false;
thread2.start();
}
}

3.3、静态同步函数

答:什么是静态同步函数?

方法上加上static关键字,使用synchronized 关键字修饰 或者使用类.class文件。

静态的同步函数使用的锁是 该函数所属字节码文件对象

可以用 getClass方法获取,也可以用当前 类名.class 表示。

代码样例:

synchronized (ThreadTrain.class) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" + (100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--;
try {
Thread.sleep(100);
} catch (Exception e) {
}
}

总结:

synchronized 修饰方法使用锁是当前this锁。

synchronized 修饰静态方法使用锁是当前类的字节码文件

四、多线程死锁

4.1、什么是多线程死锁?

答:同步中嵌套同步,导致锁无法释放

代码:

class ThreadTrain6 implements Runnable {
// 这是货票总票数,多个线程会同时共享资源
private int trainCount = 100;
public boolean flag = true;
private Object mutex = new Object();
@Override
public void run() {
if (flag) {
while (true) {
synchronized (mutex) {
// 锁(同步代码块)在什么时候释放? 代码执行完, 自动释放锁.
// 如果flag为true 先拿到 obj锁,在拿到this 锁、 才能执行。
// 如果flag为false先拿到this,在拿到obj锁,才能执行。
// 死锁解决办法:不要在同步中嵌套同步。
sale();
}
}
} else {
while (true) {
sale();
}
}
}
public synchronized void sale() {
synchronized (mutex) {
if (trainCount > 0) {
try {
Thread.sleep(40);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" + (100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--;
}
}
}
}
public class DeadlockThread {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ThreadTrain6 threadTrain = new ThreadTrain6(); // 定义 一个实例
Thread thread1 = new Thread(threadTrain, "一号窗口");
Thread thread2 = new Thread(threadTrain, "二号窗口");
thread1.start();
Thread.sleep(40);
threadTrain.flag = false;
thread2.start();
}
}

五、练习题

5.1、设计4个线程,其中两个线程每次对j增加1,另外两个线程对j每次减少1。写出程序。

六、面试题

问:什么是多线程安全?

答:当多个线程同时共享,同一个全局变量或静态变量,做写的操作时,可能会发生数据冲突问题,也就是线程安全问题。做读操作是不会发生数据冲突问题。

问:如何解决多线程之间线程安全问题?

答:使用多线程之间同步或使用锁(lock)。

问:为什么使用线程同步或使用锁能解决线程安全问题呢?

答:将可能会发生数据冲突问题(线程不安全问题),只能让当前一个线程进行执行。被包裹的代码执行完成后释放锁,让后才能让其他线程进行执行。这样的话就可以解决线程不安全问题。

问:什么是多线程之间同步?

答:当多个线程共享同一个资源,不会受到其他线程的干扰。

问:什么是同步代码块?

答:就是将可能会发生线程安全问题的代码,给包括起来。只能让当前一个线程进行执行,被包裹的代码执行完成之后才能释放所,让后才能让其他线程进行执行。

问:多线程同步的分类?

1.使用同步代码块?

synchronized(同一个数据){

可能会发生线程冲突问题

}

private Object mutex = new Object();// 自定义多线程同步锁
public void sale() {
synchronized (mutex) {
if (trainCount > 0) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" + (100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--; }
}
}

2.使用同步函数

在方法上修饰synchronized 称为同步函数

public synchronized void sale() {
if (trainCount > 0) {
try {
Thread.sleep(40);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售 第" + (100 - trainCount + 1) + "张票.");
trainCount--;
}
}

3.静态同步函数

方法上加上static关键字,使用synchronized 关键字修饰 为静态同步函数

静态的同步函数使用的锁是 该函数所属字节码文件对象

问:同步代码块与同步函数区别?

答:

同步代码使用自定锁(明锁)

同步函数使用this锁

问:同步函数与静态同步函数区别?

注意:有些面试会这样问:例如现在一个静态方法和一个非静态静态怎么实现同步?

答:

同步函数使用this锁

静态同步函数使用字节码文件,也就是类.class

问:什么是多线程死锁?

答:

同步中嵌套同步

解决办法:同步中尽量不要嵌套同步

未经允许不得转载:PHP100中文网 - 中国第一档PHP资源分享门户 » Java多线程之间实现同步

赞 (0) 打赏

评论 0

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

微信扫一扫打赏