JAVA多线程核心技术 1.2.3 非线程安全 解析

   在看《JAVA多线程核心技术》 1.2.3线程安全 发现了一个有趣的例子，在这里和大家分享一下，同时对运行结果进行解析和扩展，帮助新手朋友理解。同时请大神朋友不吝赐教。

   话不多说，先来撸两行代码

  

一、非线程安全

    首先一个LoginServlet类，此类用于模拟用户登录。注意此类中的 变量和方法全部使用static关键字，代表变量和方法全都是静态的，java只会分配一个资源，多实例需要共享资源，这就是祸根所在，正式如此，引发了 非线程安全。

 

package chapter1.section2;public class LoginServlet {private static String usernameRef;private static String passwordRef;public static void doPost(String username, String password) {try {usernameRef = username;if ("a".equals(username)) {Thread.sleep(1000);}passwordRef = password;System.out.println("username=" + usernameRef + " password=" + password);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}}

接着我们定义两个类，用于模拟用户登录

package chapter1.section2;public class ALogin extends Thread{@Overridepublic void run(){LoginServlet.doPost("a", "aa");}}

package chapter1.section2;public class BLogin extends Thread{@Overridepublic void run(){LoginServlet.doPost("b", "bb");}}

最后定义一个测试类

package chapter1.section2;public class Run {public static void main(String[] args) {ALogin a = new ALogin();a.start();BLogin b = new BLogin();b.start();}}

显然我们希望当 a 用户登录时，输出用户信息 username=a password=aa ，b用户登录时，输出用户信息 username=b password=bb

但实际结果时什么样呢？

username=b password=bbusername=b password=aa

下面我们来分析一下，到底发生了什么事情。这里注意线程a和b操作的usernameRef、passwordRef为同一资源。

a线程b线程usernameRefpasswordRefa获取资源usernameRef
usernameRef = “a” a a休眠1秒 a  b获取资源usernameRef
usernameRef = “b”b  b获取资源passwordRef
passwordRef = “bb”bbb 输出 username=b password=bbbbba醒来，a获取资源passwordRef
passwordRef = “aa” baa输出 username=b password=aa baa

这里需要注意的是，线程并不是顺序执行的，而是随机的，之所以上面的例子每次运行结果一致，主要原因在于

if ("a".equals(username)) {   Thread.sleep(1000);}

a线程进入休眠，让出了资源。系统将资源分配给了b线程。下面我们将a的休眠去掉，来看一下线程的随机性。

二、随机性

  修改LoginServlet去掉a线程的休眠

package chapter1.section2;public class LoginServlet {private static String usernameRef;private static String passwordRef;public static void doPost(String username, String password) {usernameRef = username;passwordRef = password;System.out.println("username=" + usernameRef + " password=" + password);}}

这里为了方便测试我们修改一下Run类

package chapter1.section2;public class Run {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {for (int i = 0; i < 20; i++) {run();System.out.println();Thread.sleep(10000);}}public static void run() {ALogin a = new ALogin();a.start();BLogin b = new BLogin();b.start();}}

输出结果包含几种

username=b password=aausername=b password=bb

a线程b线程usernameRefpasswordRefa获取资源usernameRef
usernameRef = “a” a  b获取资源usernameRef
usernameRef = “b”b a获取资源passwordRef
passwordRef = “aa” baa输出 username=b password=aa baa b获取资源passwordRef
passwordRef = “bb”bbb 输出 username=b password=bbbbb

username=a password=aausername=b password=bb

a线程b线程usernameRefpasswordRefa获取资源usernameRef
usernameRef = “a” a a获取资源passwordRef
passwordRef = “aa” aaa输出 username=a password=aa aaa b获取资源usernameRef
usernameRef = “b”baa b获取资源passwordRef
passwordRef = “bb”bbb 输出 username=b password=bbbbb

当然还有其他可能，这里不再赘述。

观察输出结果，你可以发现，它并不是想我们期待的那样，两两一对的出现，而是无序的不规律的。这恰恰说明了多线程的随机性。

username=b password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bbusername=b password=bbusername=a password=aausername=a password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bbusername=a password=aausername=b password=bb

三、线程安全

解决以上问题有三种方案:

1.添加 synchronized 

修改LoginServlet 为doPost 方法添加 synchronized 。这样当一个线程正在执行此方法时，另一个线程不能进入。

package chapter1.section2;public class LoginServlet {private static String usernameRef;private static String passwordRef;synchronized public static void doPost(String username,String password){try {usernameRef = username;if("a".equals(username)){Thread.sleep(5000);}passwordRef = password;System.out.println("username="+usernameRef+" password="+password);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}}

a线程b线程usernameRefpasswordRefa获取资源usernameRef
usernameRef = “a” a a休眠1秒b请求执行doPost方法时，
因为a还没有执行完毕，所以b无法进入a a获取资源passwordRef
passwordRef = “aa” aaa输出 username=a password=aa aaaa执行结束b获取资源usernameRef
usernameRef = “b”baa b获取资源passwordRef
passwordRef = “bb”bbb 输出 username=b password=bbbbb

2.修改变量和方法，去除static关键字。使用对象调用方法

package chapter1.section2;public class LoginServlet {private  String usernameRef;private  String passwordRef; public  void doPost(String username,String password){try {usernameRef = username;if("a".equals(username)){Thread.sleep(5000);}passwordRef = password;System.out.println("username="+usernameRef+" password="+password);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}}

package chapter1.section2;public class ALogin extends Thread{@Overridepublic void run(){new LoginServlet().doPost("a", "aa");}}

package chapter1.section2;public class BLogin extends Thread{@Overridepublic void run(){new LoginServlet().doPost("b", "bb");}}

此时a、b线程请求的资源完全独立，不存在线程交互。

3.同步执行线程

这里只需要将线程启动的start方法换成run方法即可

package chapter1.section2;public class Run {public static void main(String[] args) {ALogin a = new ALogin();a.run();BLogin b = new BLogin();b.run();}}

比较一下start和run方法的区别，就明白了其中的道理。

使用run方法，线程改为同步执行，而不是异步执行。此时线程对象是由main主线程来控制，而不是交给“线程规划器”来管理，失去了线程的意义。