Java 詳細講解線程安全與同步附實例與注釋

更新時間：2022年04月14日 10:11:05 作者：湯鍵.TJ

線程安全是多線程編程時的計算機程序代碼中的一個概念。在擁有共享數(shù)據(jù)的多條線程并行執(zhí)行的程序中，線程安全的代碼會通過同步機制保證各個線程都可以正常且正確的執(zhí)行，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)污染等意外情況

線程安全問題

多個線程可能會共享(訪問)同一個資源

比如訪問同一個對象，同一個變量，同一個文件

當多個線程訪問同一塊資源時，很容易引發(fā)數(shù)據(jù)錯亂和數(shù)據(jù)安全問題，稱為線程安全問題

什么情況下會出現(xiàn)線程安全問題

多個線程共享同一個資源

且至少有一個線程正在執(zhí)行寫的操作

實例：

存錢取錢問題

分別有存錢和取錢2個線程

存錢取錢
線程1 余額線程2
1000 《----1000------》 1000
1000+1000-----》2000
500 《-----1000-500

正確：結束后余額應該是1500，而不是500

買票問題

有賣票2個線程

賣票賣票
線程1 票數(shù) 線程2
1000 《----1000------》 1000
1000-1-----》999
999 《-----1000-1

正確：結束后余額應該是998，而不是999

買票問題錯誤(未線程同步)實例：

public class love implements Runnable{
    private int piao=3000;//有3000張票
    public boolean sale() {//ture代表還有票；false代表沒有票了
        if(piao<1) return false;
         piao--;//賣1張票
         
         //細化piao--;
         //寄存器=piao;
         //寄存器=寄存器-1；
         //piao=寄存器;
         
         String sk =Thread.currentThread().getName();//獲取當前線程(買票窗口)的名字
         System.out.println(sk+"賣了1張票，還剩下"+piao+"張");
         return piao>1;
    }
    public void run() {
         while(sale());//循環(huán)執(zhí)行；直至賣完票返回false
    }
}
 
public class Main {
    public static void main(String[] a) {
        love tjlove =new love();
        for(int i=1;i<=4;i++) {//循環(huán)4次；產(chǎn)生4個線程(窗口)賣票
            Thread tj = new Thread(tjlove());
            tj.setName(""+i);
            tj.start();
        }
    }
}

部分輸出結果：

線程安全問題

分析問題

線程A和B對類中1個變量值為17進行+1操作
最終結果為2個18

解決方案

加鎖：

過程：首先線程A先訪問到這個17，讀上來后進行加鎖并進去+1的操作改為18
并且17在加鎖期間其它線程都不能訪問
改完之后再進行寫入，然后再解鎖17
然后再由線程B去訪問它，再進行加鎖，重復上面操作變成19再解鎖
這樣做能保證在同一時間只有1個線程去訪問它，這樣就保證了安全；之前錯誤是由于這些線程一起去訪問了它

線程同步

剛剛所說的加鎖操作便是線程同步技術

可以使用線程同步技術來解決線程安全問題

線程同步在Java里有2種做法：

1.同步語句

2.同步方法

同步語句

public class love implements Runnable{
	private int piao=3000;//本人cpu單核性能過強,數(shù)據(jù)量大些才能看到是4個線程在賣票
	public boolean sale() {
		synchronized(this) {//1個線程獲取這個對象的鎖，并加鎖；    synchronized作用于整個語句
		//this指向當前對象
		//不能用new Object()；這樣會產(chǎn)生新的對象，產(chǎn)生新的鎖
		//把this換成"123",效果基本一樣；因為其存在常量值里，每次訪問的對象一樣
			if(piao<1) return false;
			piao--;
			String sk =Thread.currentThread().getName();
			System.out.println(sk+"賣了1張票，還剩下"+piao+"張");
			return piao>0;
			}
	}
	public void run() {
		 while(sale());
	}
}

部分輸出結果：

synchronize(obj)的原理

1.每個對象都有一個與它相關的內(nèi)部鎖（intrinsic lock）或者叫監(jiān)視器鎖（monitor lock）

2.第一個執(zhí)行到同步語句的線程可以獲得 obj 的內(nèi)部鎖，在執(zhí)行完同步語句中的代碼后釋放此鎖

3.只要一個線程持有了內(nèi)部鎖，那么其它線程在同一時刻將無法再獲得此鎖

? 當它們試圖獲取此鎖時，將會進入BLOCKED狀態(tài)

4.多個線程訪問同一個 synchronized(obj)語句時

obj必須是同一個對象，才能起到同步的作用

同步方法

public class love implements Runnable{
    private int piao=3000;
    public synchronized boolean sale() { //synchronized作用于整個方法
            if(piao<1) return false;
            piao--;
            String sk =Thread.currentThread().getName();
            System.out.println(sk+"賣了1張票，還剩下"+piao+"張");
            return piao>0;
    }
    public void run() {
         while(sale());
    }
}

synchronized不能修飾構造方法