JAVA线程的同步与互斥

1、什么是同步，互斥。
同步一般有互斥一起讨论。在多道程序设计的操作系统中，由于存在并发执行（多个进程抢占一处理机的使用权），所以各个进程间的存在资源共享和相互合作的问题。而同步就是进程间的直接制约问题，互斥是申请临界资源进程间的间接制约问题。

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2、什么是线程。
由于进程是一个拥有资源的独立单位，在各个进程抢夺处理机的被调度的过程会，系统会付出较大的时间开销，所引入了纯程，将纯程作为调度和分配资源的基本单位，用户可以通过创建线程完成任务，以减少系统开销。打开任务管理器（Ctrl+Shift+Esc），进程选项卡里正在运行的就是当前所有进程。

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3、生产商与消费者（同步）
多个生产商与多个消费者共用一个仓库，这个仓库就是临界资源，生产商会不断的生产商品，消费者同样也在不断的消费，但当仓库满仓时，生产商应该停止生产了（wait()），但消费者同时还在不断的消费，当仓库有空闲仓位时，生产商就应该被唤醒（notify()），继续生产。同样消费者也是，当仓库没有商品时，消费者也应该停止消费，等生产商生产出商品后，才继续消费。

class Store {
    // 仓位最多为20个
    private final int MAX = 20;
    private int num = 0;

    /**
     * 生产商生产的产品入库
     */
    public synchronized void produce(Producer producer) {
        while (num == MAX) {
            try {
                System.out.println("仓库已满 ,请等待空位");
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        ++num;
        System.out.println(producer.name+" 生产了后，仓库现存 :" + num+"个产品");
        notify();//唤醒其它进程
    }

    /**
     * 消费者消费商品出库
     */
    public synchronized void consume(Comsumer consumer) {
        while (num == 0) {
            try {
                System.out.println("仓库空仓,请等待产品入库");
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        --num;
        System.out.println(consumer.name+" 消费后，还剩 :" + num+"个产品");
        notify();//唤醒其它进程
    }
}

/**
 * 生产商类，不断地生产产品
 */
class Producer implements Runnable {
    String name;
    Store store;

    public Producer(String name,Store store) {
        this.name=name;
        this.store = store;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            store.produce(this);
        }
    }

}

/**
 * 消费者类，不断地消费产品
 */
class Comsumer implements Runnable {
    String name;
    Store store;
    public Comsumer(String name,Store store) {
        this.name = name;
        this.store=store;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep((long) (Math.random() % 30 * 1000));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            store.consume(this);
        }
    }

}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Store store = new Store();
        new Thread(new Comsumer("张三",store)).start();
        new Thread(new Comsumer("李四",store)).start();
        new Thread(new Comsumer("王五",store)).start();
        new Thread(new Producer("第一工厂",store)).start();
        new Thread(new Producer("第二工厂",store)).start();
        new Thread(new Producer("第三工厂",store)).start();
    }
}

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4、车票售卖（互斥）
一个车站有多个售票窗口，如果每个售票窗口就相当于一个线程，车票就是互斥线程争夺的临界资源。为了保障信息的完整性、安全性和封闭性。所以对于临界资源必须保护起来。在java语言中就是加synchronized关键字，告诉系统，这是一个临界资源，一个只能一个线程访问。如果不加synchronized关键字，就有可能出现数据丢失或读取脏数据的错误。就以下代码，如果sale()方法没有加synchronized关键字，num就可能输出-1,-2等错误的数据，但事实上，车票是没有负数的。

class Ticket {
    private int num = 10;

    /**
     * sale()方法代表销售车票，如果不加synchronized关键字，可能有负数输出
     */
    public synchronized void sale(Window window) {
        if (num > 0) {
            // 输出当前有多少张车票
            System.out.println(window.name + "售出票，还剩 :" + --num);
        } else {
            try {
                // 车票售完后，所有线程等待
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

}

/**
 * 窗口类
 */
class Window implements Runnable {
    String name;
    Ticket ticket;

    public Window(String name, Ticket ticket) {
        super();
        this.name = name;
        this.ticket = ticket;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                // 等待[0,3)秒
                long time = (long) (Math.random() * 3) * 1000;
                Thread.sleep(time);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            ticket.sale(this);
        }
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket t = new Ticket();
        // 三个售票窗口，相当三个互斥线程
        new Thread(new Window("窗口一", t)).start();
        new Thread(new Window("窗口二", t)).start();
        new Thread(new Window("窗口三", t)).start();
    }
}

在eclipse中的运行结果