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 block
e.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{
@Override
public void run(){
LoginServlet.doPost("a", "aa");
}
}
package chapter1.section2;
public class BLogin extends Thread{
@Override
public 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();
}
}
但实际结果时什么样呢?
username=b password=bb
username=b password=aa
a线程 | b线程 | usernameRef | passwordRef |
a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” |
b | bb | |
输出 username=b password=bb | b | bb | |
a醒来,a获取资源passwordRef passwordRef = “aa” |
b | aa | |
输出 username=b password=aa | b | aa |
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=aa
username=b password=bb
a线程 | b线程 | usernameRef | passwordRef |
a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” |
b | aa | |
输出 username=b password=aa | b | aa | |
b获取资源passwordRef passwordRef = “bb” |
b | bb | |
输出 username=b password=bb | b | bb |
username=a password=aa
username=b password=bb
a线程 | b线程 | usernameRef | passwordRef |
a获取资源usernameRef usernameRef = “a” |
a | ||
a获取资源passwordRef passwordRef = “aa” |
a | aa | |
输出 username=a password=aa | a | aa | |
b获取资源usernameRef usernameRef = “b” |
b | aa | |
b获取资源passwordRef passwordRef = “bb” |
b | bb | |
输出 username=b password=bb | b | bb |
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=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=b password=bb
username=b password=bb
username=a password=aa
username=a password=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=b password=bb
username=a password=aa
username=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 block
e.printStackTrace();
}
}
}
a线程 | b线程 | usernameRef | passwordRef |
a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” |
a | aa | |
输出 username=a password=aa | a | aa | |
a执行结束 | b获取资源usernameRef usernameRef = “b” |
b | aa |
b获取资源passwordRef passwordRef = “bb” |
b | bb | |
输出 username=b password=bb | b | bb |
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 block
e.printStackTrace();
}
}
}
package chapter1.section2;
public class ALogin extends Thread{
@Override
public void run(){
new LoginServlet().doPost("a", "aa");
}
}
package chapter1.section2;
public class BLogin extends Thread{
@Override
public void run(){
new LoginServlet().doPost("b", "bb");
}
}
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。