多线程安全问题

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对于一个多线程的程序，在其并发的执行过程中可能会因为资源的竞争而出现安全问题，比如对于一个售票系统，当几个窗口并发的去运行时可能会出现与实际不符合的现象，如下面的卖票程序：

class Ticket implements Runnable

{

         private int tick = 100;

         public void run()

         {

                 while (true)

                 {

                          if (tick>0)

                          {                                           System.out.println(currentThread().getName()+"sale:"+tick--);

                          }

                 }

         }

}

class ThreadDemo

{

         public static void main(String[] args) 

         {        

                 Ticket t = new Ticket();

                 Thread t1 = new Thread (t);//创建一个线程,并将ticket对象传递给thread的构造函数

                 Thread t2 = new Thread (t);

                 Thread t3 = new Thread (t);

                 Thread t4 = new Thread (t);

                 t1.start();

                 t2.start();

                 t3.start();

                 t4.start();               

         }

}

在上面的程序执行中，可能会出现这样的情况：当tick = 1时，四个线程就有可能出现下面的情况：

0号线程判断后，进入循环内部后阻塞，cpu切换到其他程序，此时tick=1；

1号线程判断后，进入循环内部后阻塞，cpu切换到其他程序，此时tick仍然等于1；

2号线程判断后，进入循环内部后阻塞，cpu切换到其他程序，此时tick还是等于1；

3号线程判断后，进入循环内部后阻塞，cpu切换到其他程序，此时tick继续保持为1的状态。

当4个线程都被阻塞后，cpu可能会切换至0号线程（因为cpu总是会切换至线程池前面的等待线程），运行后自然打印出1号票并将tick置为0，而后续的等待线程依次被唤醒，执行后就会打印出-1号-2号-3号票，这显然是与现实生活中的实际情况是不相符的。

问题原因：

为什么会出现这样的问题呢？分析代码后很容易就找出了原因所在，当每个线程在对某一共享数据操作时用到了多条语句时，就会出现只执行了多条语句的部分语句后就被阻塞的情况，而就在这时其他线程又参与进来执行，从而导致了共享数据的错误，发生了与现实不符合的情况。

解决的方法：

如果我们让有多条语句的线程在执行时不被其他线程“所打扰”，就能实现某一线程对共享数据的单独操作，待其操作完成后，再让其他线程进入并执行就不会出现上述的情况了，那么我们如何用代码实现这一思想呢？对此，java提供了专业的解决办法，这就是同步代码块。其格式为：

       Synchronized（对象）

{

       //需要执行的代码（运行时共享的代码）

}

上面的卖票程序操作共享数据的代码部分可以做如下的修改：

public void run()

{

         While(true)

         {

                 Object obj = new Object();//

                 Synchronized(obj)

                 {

                          if (tick>0)

                                                                              System.out.println(currentThread().getName()+"sale:"+tick--);

                 }

         }

}

同步代码块的对象就如同锁，持有锁的线程可以在同步代码块中执行，没有持有锁的线程即便是获得了cpu的执行权，也执行不下去，因为他并没有锁。在使用同步代码块时，必须要有两个或两个以上的线程，必须是多个线程使用同一个锁。

通过同步代码块的加入就能解决安全问题，但同时也有了一个弊端，那就是多个线程需要判断锁，较为消耗资源。

如何在一个多线程的代码中来找可能出现问题的代码呢？基于此，我们应按以下三步来做：

1，  明确哪些代码是多线程运行的代码。

2，  明确哪些是共享数据

3，  明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的。

明确了上面的3个问题，就知道哪些代码应置于同步代码块中，也即是用同步代码块来封装共享数据的代码，这样就能解决多线程的安全问题。同样，函数也是封装代码的，如果我们使某一函数具有同步性，那也可以解决安全问题，如上面的问题用同步函数来解决的简化代码如下：

public Synchronized void run()

{

         if (tick>0)                                                           System.out.println(currentThread().getName()+"sale:"+tick--);

}

不同与同步代码块，同步函数使用时是不需要对象的，它所使用的锁是this，也即当某一线程进入时就会拿到本线程对应的锁。 

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