黑马程序员_多线程安全问题

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多线程安全问题

第一部分

1、多线程安全问题的描述

在卖票程序中多线程安全问题的描述：当4个线程在分别执行程序的时候，0线程进入程序进行判断tick>0；刚判断完条件，这时候0线程就卧倒下了，卧倒就是0线程具备执行的资格但是执行权被其他的线程给强走了，换句话说就是cpu切换到其他人那边去了；这是1线程就获得了执行权，1线程判断条件tick>0，是满足条件的，然后依次类推都是有可能出现这些情况，也就是说4个线程都已经卧倒了，但是这是cpu这是切换到了0线程身上了，这是0线程就直接向下执行了，这时0线程输出的票是1号票，但是这时1线程输出的是0号票，2线程输出的是-1号票，3线程输出的是-2号票，按照人们生活常理是没有0号票还负数的票的；-->这时程序就有可能会出现安全隐患；

2、用代码体现多线程安全问题

//实现Runnableclass Ticket implements Runnable{private int tick =100;//Object obj = new Object();public void run(){while(true){//synchronized(obj)//{if(tick>0){//sleep方法抛出了异常try{Thread.sleep(10);}catch (Exception e){System.out.println(e.toString());}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"sale:"+tick--);//}}}}}class TicketDemo2{public static void main(String[] args) {Ticket t = new Ticket();//创建线程；需要传一个Ticket对象；要指定run方法所属对象；//Thread(Runnable target) Thread t1 = new Thread(t);Thread t2 = new Thread(t);Thread t3 = new Thread(t);Thread t4 = new Thread(t);//分别要开启线程；t1.start();t2.start();t3.start();t4.start();}}

3、代码运行的结果

4、问题的描述

多线程最恐慌的就是安全问题，通过分析，发现出现了0和-1号票，因此就是多线程的运行出现了安全问题，

5、问题的原因

|--当多条语句在操作同一个线程共享数据时，一个线程对多条语句只执行了一部分，还没执行完，另一个线程参与进来执行，导致共享数据的错误。

|--如果一个线程进来把所有的语句都执行完，然后下一个线程在进来把程序执行完，那么就没有问题了。

6、解决办法

|--对多条操作共享数据的语句，只能让一个线程都执行完，在执行过程中，其他线程不可以参与执行；换句话说就是0线程在程序里面执行，1线程即使拿到了执行权也不让1线程执行；那么这样就靠谱了；

|--java对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式；就是同步代码块；

|--如何判断哪些代码需要同步：就要看哪些代码在操作共享数据；-->tick就是共享数据；

//同步代码块synchronized(对象){需要被同步的代码}

7、代码体现

//实现Runnableclass Ticket implements Runnable{private int tick =500;//需要放一个对象；Object obj = new Object();public void run(){while(true){//同步代码块synchronized(obj){if(tick>0){//sleep方法抛出了异常try{Thread.sleep(10);}catch (Exception e){System.out.println(e.toString());}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"sale:"+tick--);}}}}}class TicketDemo2{public static void main(String[] args) {Ticket t = new Ticket();//创建线程；需要传一个Ticket对象；要指定run方法所属对象；//Thread(Runnable target) Thread t1 = new Thread(t);Thread t2 = new Thread(t);Thread t3 = new Thread(t);Thread t4 = new Thread(t);//分别要开启线程；t1.start();t2.start();t3.start();t4.start();/*Ticket t1 = new Ticket();Ticket t2 = new Ticket();Ticket t3 = new Ticket();Ticket t4 = new Ticket();t1.start();t2.start();t3.start();t4.start();*/}}

8、运行结果

现在就是4个线程共同操作一个共享数据，并且没有出现0和负数的情况；

9、同步原理

|--四个线程，这时有两个标志位，一个是0，一个是1，当0线程获取到cpu执行权时，判断标志位是1，进入同步代码快中，0线程进入以后，就把标志位恩恩1变成了0；把锁给关上了，然后0线程就判断if语句，满足条件，就开始读取，这时读取到了sleep语句，这是0线程就处于卧倒状态，这时1线程就进入懂啊了语句中，1线程就判断标志位是0，-->但是1线程是进不来的，这时0线程进醒了，就继续执行语句，出了同步，这是0线程就又做了一件事，就是把标志位的0置成了1；这时3线程抢到了执行权，这时3线程就把标志位改成了0；synchronized(obj)-->这个是一个锁，只有拿到了这个锁才可以进入到程序中执行，否则就一直等；

|--同步经典例子：火车上卫生间

|--对象如同锁，持有锁的线程可以在同步中执行；没有持有锁的线程即使获取cpu的执行权，也进不去，因为没有获取锁；

10、同步前提

|--必须要有两个或者两个以上的线程；

|--必须是多个线程使用同一个锁；

11、同步好处和弊端

好处：解决了多线程的安全问题；

弊端：多个线程需要判断锁，较为消耗资源；

第二部分

1、同步函数的描述

需求：银行有个金库，有两个储户分别往里面存钱，每次存100，分别存3次；

问题的描述：当储户在存钱的时候，第一个储户出了100元，但是没有立即执行输出语句，而是卧倒了，这是又来了一个储户，来存钱，存了100后，变成了200元，这时就执行了输出语句，打印了200元，而没有打印100；这就是出现了安全问题；

如何找问题：

|--明确哪些代码是多线程运行代码；

|--明确共享数据；

|--明确多线程运行代码中，哪些语句是操作的是共享数据；

2、同步函数

同步有两种表现形式：

|--同步代码：把同步放在代码中；

|--同步函数：把同步作为修饰符放在函数上；

3、同步函数的锁是this

|--如果卖票的程序在函数上使用同步的话，那么是不OK的，这样输出的是只有0线程一直在运行，把锁就一直锁起来了，其他的线程就没有运行；

|--同步函数用的是哪一个锁呢？

|--函数需要被对象调用，那么函数都有一个所属对象应用，就是this，所以同步函数使用的锁是this；

验证：

|--当同步代码块里面的锁的对象是obj的时候，同步函数里面的锁是this的时候，运行的结果是线程0和线程1交替运行，而且还出现了不同步的现象；

|--当同步代码块里面的锁的对象是this的时候，同步函数里面的锁是this的时候，运行的结果只有线程1运行；

|--由此可见，同步函数里面的锁是this锁；

4、代码体现

//卖票的程序//线程0是同步代码块，线程1是同步函数；class Ticket implements Runnable{private int tick =100;Object obj = new Object();//boolean型的标记boolean flag = true;public void run(){//是true的话if(flag){while(true){//同步代码块synchronized(this){if(tick>0){try{Thread.sleep(10);}catch (Exception e){System.out.println(e.toString());}//同步代码快System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--code--"+tick--);}}}}//如果是false的话elsewhile(true)show();}//同步函数public synchronized void show()//这个锁是this；{if(tick>0){try{Thread.sleep(10);}catch (Exception e){System.out.println(e.toString());}//同步函数System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--show--"+tick--);}}}class ThisLockDemo{public static void main(String[] args) {Ticket t = new Ticket();Thread t1 = new Thread(t);Thread t2 = new Thread(t);//Thread t3 = new Thread(t);//Thread t4 = new Thread(t);t1.start();//让主线程停10毫秒try{Thread.sleep(10);}catch (Exception e){System.out.println(e.toString());}//把flag改为false，并开启t2t.flag =false;t2.start();//t3.start();//t4.start();}}

5、运行结果

由此可见，同步函数用的是this锁；

第三部分

1、同步静态函数描述

|--通过验证法发现同步静态函数出现了不同步的现象；也就是说静态函数用的锁不是this锁；其实静态方法中是没有this的，因为静态中是没有对象的；

|--静态静内存后，内存中没有本类对象，但是一定有该类所属的字节码文件对象；

|--格式是：类名.class；该对象的类型是Class；

2、通过代码展现

class Ticket implements Runnable{private static int tick =100;Object obj = new Object();boolean flag = true;public void run(){if(flag)while(true){//该类所属的字节码文件对象；synchronized(Ticket.class){if(tick>0){try{Thread.sleep(10);}catch (Exception e){System.out.println(e.toString());}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--code--"+tick--);}}}elsewhile(true)show();}public static synchronized void show(){if(tick>0){try{Thread.sleep(10);}catch (Exception e){System.out.println(e.toString());}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--show--"+tick--);}}}class StaticMethodDemo{public static void main(String[] args) {Ticket t = new Ticket();Thread t1 = new Thread(t);Thread t2 = new Thread(t);t1.start();try{Thread.sleep(10);}catch (Exception e){System.out.println(e.toString());}t.flag =false;t2.start();}}

3、运行结果

当在静态同步函数，发现其的对象不是this锁了，而是该类所属的字节码文件对象，类名.class；

第四部分

我的总结

|--在同步代码块里面用的锁是任意对象，

|--在同步函数里面用的锁是this；

|--在静态同步函数上用的锁是该类所属的字节码文件对象，格式：类名.class;

|--想要解决多线程的安全问题，就要先明确同步的两个前提：是不是有多个线程，是不是用的是同一把锁；