- 三种不安全情况
- 同步方法
- 同步块
- 死锁
- Lock锁
多个线程操作同一个资源
并发：同一个对象被多个线程同时操作
- 现实生活中我们常用排队去解决并发现象
- 而线程中，会将多个需要同时访问的线程装进对象等待池中形成列队，等待前面线程使用完毕后，下个线程再使用。
同步形成条件：队列+锁
锁机制【synchronized】
锁机制存在以下问题：
- 一个线程持有锁会导致其他所有需要此错的线程挂起
- 在多线程竞争中，加锁，释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，引起性能问题
- 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁，会导致优先级倒置，引起性能问题
三个不安全情况
1.买票
//不安全买票
//线程不安全有负数和重复购票
public class UnsafeBuyTicket {
public static void main(String[] args) {
//取票人
BuyTicket station = new BuyTicket();
new Thread(station,"你").start();
new Thread(station,"我").start();
new Thread(station,"他").start();
}
}
class BuyTicket implements Runnable{
//买票系统
//票
private int ticketNums = 20;
//停止条件
boolean flag = true;
@Override
public void run() {
//根据flag判断，循环买票
while (flag){
try {
buy();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//取票并打印
private void buy() throws InterruptedException {
//当票<=0时，停止循环，并修改flag判断
if (ticketNums<=0){
flag = false;
return;
}
Thread.sleep(100);
//否则打印，名字+第几张票
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->第"+(ticketNums--)+"票");
}
}
2.取钱
//不安全的取钱
public class UnsafeBank {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account(100,"结婚基金");
Drawing you = new Drawing(account,50,"你");
Drawing girlFiend = new Drawing(account,100,"girlFiend");
you.start();
girlFiend.start();
}
}
//个人账号+余额
class Account{
int Mymoney; //余额
String Myname; //账号
public Account(int Mymoney, String Myname) {
this.Mymoney = Mymoney;
this.Myname = Myname;
}
}
//银行
class Drawing extends Thread{
Account account; //账号
int drawingMoney; //取了多少钱
int nowMoney; //现在手里有多少钱
public Drawing(Account account,int drawingMoney,String name){
super(name);
this.account = account;
this.drawingMoney = drawingMoney;
}
@Override
public void run() {
if (account.Mymoney-drawingMoney<0){
System.out.println("余额不足！");
return;
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
account.Mymoney=account.Mymoney-drawingMoney;
nowMoney = nowMoney +drawingMoney;
//Thread.currentThread().getName() = this.getName()
System.out.println(this.getName()+"手里的钱:"+nowMoney);
System.out.println(account.Myname+"余额:"+account.Mymoney);
}
}
3.集合
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
//线程不安全的集合
public class UnsafeList {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>() ;
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
new Thread(()->list.add(Thread.currentThread().getName())).start();
}
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(list.size());
}
}
同步方法
- 由于我们可以通过 private 关键字来保证数据对象只能被方法访问，所以我们只需要针对方法提出一套机制，这套机制就是 synchronized 关键字，它包括两种用法： synchronized 和 synchronized 块
- 同步方法：public synchronized void method(int args ){}
- sychronized 方法控制对“对象”的方法，每个对象对应一把锁，每个 sychronized 方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行，否则线程会阻塞，方法一旦执行，就独占该锁，直到该方法返回才能释放锁，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，才能继续执行
- 缺陷：若将一个大的方法申明为 synchronized 将会影响效率
- 方法里面需要修改的内容才需要锁，锁的太多，浪费资源
同步块
同步块：synchroized(Obj){}
- Obj 称为：同步监视器
- Obj 可以是任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监视器
- 同步方法中无需制定同步监视器，因为同步方法的同步监视器是 this，就是这个对象本身，或是 class
同步监视器的执行过程
- 第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中代码
- 第二个线程访问，发现同步监视器被锁定，无法访问
- 第一个线程访问完毕，解锁同步监视器
- 第二个线程访问，发现同步监视器没有锁，然后锁定并访问
JUC安全类型的集合
?
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
// 测试JUC安全类型的集合
public class TestJUC {
public static void main(String[] args) {
CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
new Thread(()->{
list.add(Thread.currentThread().getName());
}).start();
}
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(list.size());
}
}
死锁
多个线程各自占有一些共享资源，并且互相等待其他线程占有的资源才能运行，而导致两个或多个线程都在等待对方释放资源，都停止执行的情况。某一个同步块同时拥有“两个以上对象的锁”时，就可能会发生“死锁”的问题。
public class DeadLock {
public static void main(String[] args) {
Makeup q1 = new Makeup(0,"灰姑娘");
Makeup q2 = new Makeup(1,"白雪公主");
q1.start();
q2.start();
}
}
//口红
class Lipstick{
}
//镜子
class Mirror{
}
class Makeup extends Thread{
//需要的资源只有一份，用 static 来保证只有一份
static Lipstick lipstick = new Lipstick();
static Mirror mirror = new Mirror();
int choice; //选择
String girlName; //使用化妆品的人
//构造器
Makeup(int choice,String girlName){
this.choice = choice;
this.girlName = girlName;
}
//run方法
@Override
public void run() {
try {
makeup();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//化妆，互相持有对象的锁，就是需要拿到对分的资源
private void makeup() throws InterruptedException {
if (choice == 0){
synchronized (lipstick){ //获得口红
System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
Thread.sleep(1000);
// synchronized (mirror){
// System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");}
}synchronized (mirror){
System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");}
}else {
synchronized (mirror) { //获得口红
System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");
Thread.sleep(2000);
//synchronized (lipstick) {
// System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");}
}synchronized (lipstick) {
System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");}
}
//将对方的锁移除代码块，防止死锁
}
}
步骤：
- 创建“口红、镜子”对象
- 创建多线程，保证资源只有一份，使用static
- 创建变量“选择权、使用人”，并生成构造器
- 创建同步块，并持有对方的锁
- 重写run方法
- 启动使用人
死锁避免方法
- 产生死锁的四个必要条件：
- 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用
- 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放
- 不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强制剥夺
- 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等资源关系
上面列出了死锁的四个必要条件，我们只要想办法破其中的任意一个或多个条件就可以避免死锁发生?
Lock(锁)
- 从 JDK5.0开始，Java 提供了更强大的线程同步机制-----通过显示定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用 Lock 对象充当
- java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程和对 Lock 对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得 Lock 对象
ReentrantLock 类（可重入锁）实现了 Lock，它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是 ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
//测试Lock
public class TestLock {
public static void main(String[] args) {
TestLock2 testLock2 = new TestLock2();
new Thread(testLock2).start();
new Thread(testLock2).start();
new Thread(testLock2).start();
}
}
class TestLock2 implements Runnable{
//设定票数
int ticketNums = 10;
//定义Lock锁
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
//private 私人的；final 锁定，不能再做修改与指向
@Override
public void run() {
//票数递减
while (true){
try { //（try-finally）lock加锁的方式
lock.lock(); //启动加锁
//假如有票就减，没票就退出循环
if (ticketNums>0){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(ticketNums--);
}else {
break;
}
}finally {
//解锁
lock.unlock();
//如果有异常，unlock 需要写到 finally 里；但是一般也可以直接写入 finally 里。
}
}
}
}
synchronized 与 Lock 的对比
Lock 是显示锁（手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁）；synchronized 是隐式锁，出了作用域自动释放
Lock 只有代码块锁；synchronized 有代码块锁和方法锁
使用 Lock 锁，JVM 将花费较少的时间来调度线程，线程更好。并且具有更好的扩展性（提供更多的子类）
优先使用顺序：
Lock > 同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源）> 同步方法（在方法体外）
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