Java学习--多线程2

2.线程同步

2.1卖票【应用】

• 案例需求

  某电影院目前正在上映国产大片，共有100张票，而它有3个窗口卖票，请设计一个程序模拟该电影院卖票

• 实现步骤

  • 定义一个类SellTicket实现Runnable接口，里面定义一个成员变量：private int tickets = 100;

  • 在SellTicket类中重写run()方法实现卖票，代码步骤如下

  • 判断票数大于0，就卖票，并告知是哪个窗口卖的

  • 卖了票之后，总票数要减1

  • 票卖没了，线程停止

  • 定义一个测试类SellTicketDemo，里面有main方法，代码步骤如下

  • 创建SellTicket类的对象

  • 创建三个Thread类的对象，把SellTicket对象作为构造方法的参数，并给出对应的窗口名称

  • 启动线程

• 代码实现

  public class SellTicket implements Runnable {
      private int tickets = 100;
      //在SellTicket类中重写run()方法实现卖票，代码步骤如下
      @Override
      public void run() {
          while (true) {
              if(ticket <= 0){
                      //卖完了
                      break;
                  }else{
                      try {
                          Thread.sleep(100);
                      } catch (InterruptedException e) {
                          e.printStackTrace();
                      }
                      ticket--;
                      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticket + "张票");
                  }
          }
      }
  }
  public class SellTicketDemo {
      public static void main(String[] args) {
          //创建SellTicket类的对象
          SellTicket st = new SellTicket();
  
          //创建三个Thread类的对象，把SellTicket对象作为构造方法的参数，并给出对应的窗口名称
          Thread t1 = new Thread(st,"窗口1");
          Thread t2 = new Thread(st,"窗口2");
          Thread t3 = new Thread(st,"窗口3");
  
          //启动线程
          t1.start();
          t2.start();
          t3.start();
      }
  }
  

2.2卖票案例的问题【理解】

• 卖票出现了问题

  • 相同的票出现了多次

  • 出现了负数的票

• 问题产生原因

  线程执行的随机性导致的,可能在卖票过程中丢失cpu的执行权,导致出现问题

2.3同步代码块解决数据安全问题【应用】

• 安全问题出现的条件

  • 是多线程环境

  • 有共享数据

  • 有多条语句操作共享数据

• 如何解决多线程安全问题呢?

  • 基本思想：让程序没有安全问题的环境

• 怎么实现呢?

  • 把多条语句操作共享数据的代码给锁起来，让任意时刻只能有一个线程执行即可

  • Java提供了同步代码块的方式来解决

• 同步代码块格式：

  synchronized(任意对象) { 
  	多条语句操作共享数据的代码 
  }
  

  synchronized(任意对象)：就相当于给代码加锁了，任意对象就可以看成是一把锁

• 同步的好处和弊端

  • 好处：解决了多线程的数据安全问题

  • 弊端：当线程很多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中会降低程序的运行效率

• 代码演示

  public class SellTicket implements Runnable {
      private int tickets = 100;
      private Object obj = new Object();
  
      @Override
      public void run() {
          while (true) {
              synchronized (obj) { // 对可能有安全问题的代码加锁,多个线程必须使用同一把锁
                  //t1进来后，就会把这段代码给锁起来
                  if (tickets > 0) {
                      try {
                          Thread.sleep(100);
                          //t1休息100毫秒
                      } catch (InterruptedException e) {
                          e.printStackTrace();
                      }
                      //窗口1正在出售第100张票
                      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
                      tickets--; //tickets = 99;
                  }
              }
              //t1出来了，这段代码的锁就被释放了
          }
      }
  }
  
  public class SellTicketDemo {
      public static void main(String[] args) {
          SellTicket st = new SellTicket();
  
          Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");
          Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");
          Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");
  
          t1.start();
          t2.start();
          t3.start();
      }
  }
  

2.4同步方法解决数据安全问题【应用】

• 同步方法的格式

  同步方法：就是把synchronized关键字加到方法上

  修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) { 
  	方法体；
  }
  

  同步方法的锁对象是什么呢?

  ​ this

• 静态同步方法

  同步静态方法：就是把synchronized关键字加到静态方法上

  修饰符 static synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) { 
  	方法体；
  }
  

  同步静态方法的锁对象是什么呢?

  ​ 类名.class

• 代码演示

  public class MyRunnable implements Runnable {
      private static int ticketCount = 100;
  
      @Override
      public void run() {
          while(true){
              if("窗口一".equals(Thread.currentThread().getName())){
                  //同步方法
                  boolean result = synchronizedMthod();
                  if(result){
                      break;
                  }
              }
  
              if("窗口二".equals(Thread.currentThread().getName())){
                  //同步代码块
                  synchronized (MyRunnable.class){
                      if(ticketCount == 0){
                         break;
                      }else{
                          try {
                              Thread.sleep(10);
                          } catch (InterruptedException e) {
                              e.printStackTrace();
                          }
                          ticketCount--;
                          System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticketCount + "张票");
                      }
                  }
              }
  
          }
      }
  
      private static synchronized boolean synchronizedMthod() {
          if(ticketCount == 0){
              return true;
          }else{
              try {
                  Thread.sleep(10);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
              ticketCount--;
              System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticketCount + "张票");
              return false;
          }
      }
  }
  

  public class Demo {
        public static void main(String[] args) {
            MyRunnable mr = new MyRunnable();
  
            Thread t1 = new Thread(mr);
            Thread t2 = new Thread(mr);
      
            t1.setName("窗口一");
            t2.setName("窗口二");
      
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }

2.5Lock锁【应用】

虽然我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题，但是我们并没有直接看到在哪里加上了锁，在哪里释放了锁，为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock

Lock是接口不能直接实例化，这里采用它的实现类ReentrantLock来实例化

• ReentrantLock构造方法

  方法名	说明
  ReentrantLock()	创建一个ReentrantLock的实例

• 加锁解锁方法

  方法名	说明
  void lock()	获得锁
  void unlock()	释放锁

• 代码演示

  public class Ticket implements Runnable {
      //票的数量
      private int ticket = 100;
      private Object obj = new Object();
      private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
  
      @Override
      public void run() {
          while (true) {
              //synchronized (obj){//多个线程必须使用同一把锁.
              try {
                  lock.lock();
                  if (ticket <= 0) {
                      //卖完了
                      break;
                  } else {
                      Thread.sleep(100);
                      ticket--;
                      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticket + "张票");
                  }
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              } finally {
                  lock.unlock();
              }
              // }
          }
      }
  }
  
  public class Demo {
      public static void main(String[] args) {
          Ticket ticket = new Ticket();
  
          Thread t1 = new Thread(ticket);
          Thread t2 = new Thread(ticket);
          Thread t3 = new Thread(ticket);
  
          t1.setName("窗口一");
          t2.setName("窗口二");
          t3.setName("窗口三");
  
          t1.start();
          t2.start();
          t3.start();
      }
  }
  

2.6死锁【理解】

• 概述

  线程死锁是指由于两个或者多个线程互相持有对方所需要的资源，导致这些线程处于等待状态，无法前往执行

• 什么情况下会产生死锁

  1. 资源有限
  2. 同步嵌套

• 代码演示

  public class Demo {
      public static void main(String[] args) {
          Object objA = new Object();
          Object objB = new Object();
  
          new Thread(()->{
              while(true){
                  synchronized (objA){
                      //线程一
                      synchronized (objB){
                          System.out.println("小康同学正在走路");
                      }
                  }
              }
          }).start();
  
          new Thread(()->{
              while(true){
                  synchronized (objB){
                      //线程二
                      synchronized (objA){
                          System.out.println("小薇同学正在走路");
                      }
                  }
              }
          }).start();
      }
  }