Java多线程之线程同步和死锁

Java多线程之线程同步和死锁

• 前言：大家在看此文章时若有时间请先看前面的俩篇文章：Java多线程之多线程概述和俩种创建方式与Java多线程之线程状态转换、控制线程和线程同步。这三篇Java多线程文章均为总结性文章，适合自己复习使用。

（一）.线程同步

• 为什么要实现线程同步？当使用多个线程来访问同一个数据时，很容易“偶然”出现线程安全问题。我用通俗的语言来说明：我们知道Thread类实现了Runnable接口，新建的线程中每个线程都共享Thread类的成员变量（也就是共享资源）。那么很有可能当线程足够多时俩个线程同时取得成员变量，同时对成员变量进行操作，这时候数据紊乱，出现线程不安全现象。

• 【经典的银行取钱问题】：假如你的银行账户里面有2000块钱，有一天你去银行柜台取钱，取1500，正在你办理的时候，你老婆去了取款机，她也取钱，事先没商量好谁取，所以她也想取1500。如果两个人都取走了1500，合起来就3000了，银行咋办？？？

• 【个人理解】：所以我个人把线程同步理解为：多个线程同时访问同一共享资源，并且对共享资源进行操作，导致操作之后的资源混乱，不符合正确地流程所得结果。我们来看下面一个具体问题：

  　　以买车票为例，不管多少售票点可以买火车票，同一列火车的票数一定，也就是说把每个售票点理解为线程的话，所有线程共享一份票数，票数就是线程共享资源。卖票就是线程对共享资源的操作。

package Thread1;class MyThread implements Runnable{    private int ticket = 5 ;    // 假设一共有5张票    public void run(){        for(int i=0;i<100;i++){            if(ticket>0){    // 还有票                try{                    Thread.sleep(300) ;    // 加入延迟                }catch(InterruptedException e){                    e.printStackTrace() ;                }                System.out.println("卖票：ticket = " + ticket-- );            }        }    }};public class demo1{    public static void main(String args[]){        MyThread mt = new MyThread() ;    // 定义线程对象        Thread t1 = new Thread(mt) ;    // 定义Thread对象        Thread t2 = new Thread(mt) ;    // 定义Thread对象        Thread t3 = new Thread(mt) ;    // 定义Thread对象        t1.start() ;        t2.start() ;        t3.start() ;    }};

运行结果：

卖票：ticket = 5卖票：ticket = 3卖票：ticket = 4卖票：ticket = 2卖票：ticket = 1卖票：ticket = 0卖票：ticket = -1

　此时结果发现卖出的票数成负数，程序代码出现问题。
　

• 如上，程序出现问题有可能是线程2取出数据，但是还没有把ticket减一的数据送回去之前，线程n也取出了这个数据执行了减一操作，这样这俩个数据都执行了俩次减一操作导致数据为负。

【问题解决】

• 1.要解决这种问题必须使用同步，所谓同步是指多个操作在同一个时间段内只能有一个线程进行，其他线程要等这个线程完成后才能继续执行。

• 2.使用同步方法解决：要想解决共享资源的同步操作问题，需要使用同步代码块或是同步方法俩种方式来完成。

• 【同步代码块】，使用synchronized关键字声明的代码块叫做同步代码块。格式如下：

        synchronized(同步对象){            需要同步的代码        }

• 上面synchronized后括号里的同步对象也叫做同步监视器！代码含义是：线程在执行需要同步的代码之前需要获得对同步监视器的锁定。【注意】任何时刻只有一个线程能获得对同步监视器的锁定，当同步代码块执行完成后，该线程会释放对该同步监视器的锁定。同步的时候必须指明：同步的对象，一般情况下，会将当前对象作为同步对象使用this表示，或是将要共享的成员变量。

package Thread1;class MyThread implements Runnable{    private int ticket = 5 ;    // 假设一共有5张票    public void run(){        for(int i=0;i<100;i++){            synchronized(this){    // 要对当前对象进行同步                if(ticket>0){    // 还有票                    try{                        Thread.sleep(300) ;    // 加入延迟                    }catch(InterruptedException e){                        e.printStackTrace() ;                    }                    System.out.println("卖票：ticket = " + ticket-- );                }            }        }    }};public class demo1{    public static void main(String args[]){        MyThread mt = new MyThread() ;    // 定义线程对象        Thread t1 = new Thread(mt) ;    // 定义Thread对象        Thread t2 = new Thread(mt) ;    // 定义Thread对象        Thread t3 = new Thread(mt) ;    // 定义Thread对象        t1.start() ;        t2.start() ;        t3.start() ;    }};

• 运行结果：

卖票：ticket = 5卖票：ticket = 4卖票：ticket = 3卖票：ticket = 2卖票：ticket = 1

• 从运行结果可以发现，程序加入了同步操作，所以不会产生负数的情况，但是程序的执行效率明显降低很多。

• 【同步方法】：使用了synchronized声明的方法为同步方法。同步方法定义格式：

synchronized 方法返回值类型   方法名称（参数列表）{}

package Thread1;class MyThread implements Runnable{    private int ticket = 5 ;    // 假设一共有5张票    public void run(){        for(int i=0;i<100;i++){            this.sale() ;    // 调用同步方法        }    }    public synchronized void sale(){    // 声明同步方法        if(ticket>0){    // 还有票            try{                Thread.sleep(300) ;    // 加入延迟            }catch(InterruptedException e){                e.printStackTrace() ;            }            System.out.println("卖票：ticket = " + ticket-- );        }    }};public class demo1{    public static void main(String args[]){        MyThread mt = new MyThread() ;    // 定义线程对象        Thread t1 = new Thread(mt) ;    // 定义Thread对象        Thread t2 = new Thread(mt) ;    // 定义Thread对象        Thread t3 = new Thread(mt) ;    // 定义Thread对象        t1.start() ;        t2.start() ;        t3.start() ;    }};

• 运行结果：

卖票：ticket = 5卖票：ticket = 4卖票：ticket = 3卖票：ticket = 2卖票：ticket = 1

（二）.死锁

• 当俩个线程在互相等待对方释放同步监视器时就会发生死锁，java虚拟机没有检测，也没有采取措施来处理死锁情况，所以多线程编程应该采取措施避免死锁出现。一旦出现死锁，整个程序既不会发生任何异常，也不会给出任何提示，只是所有线程处于阻塞状态，无法继续。

• 资源共享时候需要进行同步操作，程序中过多的同步会产生死锁。
  

• 死锁一般情况下表示互相等待，线程之间互相需要对方的资源程序才能执行下去。

package Thread1;class Zhangsan{    // 定义张三类    public void say(){        System.out.println("张三对李四说：“你给我画，我就把书给你。”") ;    }    public void get(){        System.out.println("张三得到画了。") ;    }};class Lisi{    // 定义李四类    public void say(){        System.out.println("李四对张三说：“你给我书，我就把画给你”") ;    }    public void get(){        System.out.println("李四得到书了。") ;    }};public class demo1 implements Runnable{    private static Zhangsan zs = new Zhangsan() ;        // 实例化static型对象    private static Lisi ls = new Lisi() ;        // 实例化static型对象    private boolean flag = false ;    // 声明标志位，判断那个先说话    public void run(){    // 覆写run()方法        if(flag){            synchronized(zs){    // 同步张三                zs.say() ;                try{                    Thread.sleep(500) ;                }catch(InterruptedException e){                    e.printStackTrace() ;                }                synchronized(ls){                    zs.get() ;                }            }        }else{            synchronized(ls){                ls.say() ;                try{                    Thread.sleep(500) ;                }catch(InterruptedException e){                    e.printStackTrace() ;                }                synchronized(zs){                    ls.get() ;                }            }        }    }    public static void main(String args[]){        demo1 t1 = new demo1() ;        // 控制张三        demo1 t2 = new demo1() ;        // 控制李四        t1.flag = true ;        t2.flag = false ;        Thread thA = new Thread(t1) ;        Thread thB = new Thread(t2) ;        thA.start() ;        thB.start() ;    }};

张三对李四说：“你给我画，我就把书给你。”李四对张三说：“你给我书，我就把画给你”

• 此时双方说完话都在等待对方回应，此时处于停滞状态，都在互相等待着对方回答。