【多线程】线程安全与线程同步

线程安全与线程同步

1.什么是线程安全问题？

多个线程同时操作同一个共享资源的时候，可能会出现业务安全问题

取钱的线程安全问题场景：

两个人他们有一个共同的账户，余额是10万元，如果两个人同时来取钱，并且2人各自都在取钱10万元，可能会出现什么问题？
（1）线程安全问题出现的原因：

• 存在多个线程在同时执行
• 同时访问一个共享资源
• 存在修改该共享资源
  

2.线程同步

线程同步就是解决线程安全问题的方案

（1）线程同步的思想：让多个线程实现先后依次访问共享资源，这样就解决了安全问题

（2）线程同步的常见方案

• 加锁：每次只允许一个线程加锁，加锁后才能进入访问，访问完毕后自动解锁，然后其他线程才能再加锁进来

（3）线程同步方式

• 方式一：同步代码块

  ①作用：把访问共享资源的核心代码给上锁，以此保证线程的安全

  ②原理：每次只允许一个线程加锁后进入，执行完毕后自动解锁，其他线程才可以进来执行

  ③同步锁的注意事项：对于当前同时执行的线程来说，同步锁必须是同一把（同一个对象），否则会出bug

  ④锁对象不能随便选择一个唯一的对象,会影响其他无关线程的执行,例如String字符串

  ⑤锁对象的使用规范

  • 建议使用共享资源作为锁对象，对于实例方法建议使用this作为锁对象
  • 对于静态方法建议使用字节码（类名.class）对象作为锁对象

public class Demo {public static void main(String[] args) {//3、创建账户对象（共享数据）Account acc = new Account("9527", 100000);//4、两个线程同时取款（多个线程操作共享数据，出现线程安全问题）new MyThread(acc, "小明").start();new MyThread(acc, "小红").start();}
}
//2、线程类，封装取款的代码
class MyThread extends Thread {private Account acc;public MyThread(Account acc, String name) {super(name);this.acc = acc;}@Overridepublic void run() {//取钱时，要传递取款金额acc.drawMoney(100000);}
}//1、账户类，包含取款功能
class Account {//卡号private String cardID;//余额private double money;public Account() {}public Account(String cardID, double money) {this.cardID = cardID;this.money = money;}public String getCardID() {return cardID;}public void setCardID(String cardID) {this.cardID = cardID;}public double getMoney() {return money;}public void setMoney(double money) {this.money = money;}//取款功能，参数money为取款金额public void drawMoney(double money) {//获取当前线程对象的名称String name = Thread.currentThread().getName();synchronized (this) {if (this.money >= money) {System.out.println(name + "取钱：" + money + "成功");this.money -= money;System.out.println(name + "取钱后余额为：" + this.money);} else {System.out.println(name + "取钱失败，余额不足");}}}//对于静态方法建议使用字节码（类名.class）对象作为锁对象public static void test(){synchronized (Account.class){}}
}

• 方式二：同步方法

  ①作用：把访问共享资源的核心方法上锁，以此保证线程安全

  ②原理：每次只允许一个线程加锁后进入，执行完毕后自动解锁，其他线程才可以进来执行

  ③同步方法的底层原理

  • 同步方法其实底层也是由隐式锁对象的，只是锁的范围是整个方法代码
  • 如果方法是实例方法：同步方法默认this作为锁的对象
  • 如果方法是静态方法：同步方法默认用类名.class作为锁对象

//线程类和测试类同上
//1、账户类，包含取款功能
class Account {//卡号private String cardID;//余额private double money;public Account() {}public Account(String cardID, double money) {this.cardID = cardID;this.money = money;}public String getCardID() {return cardID;}public void setCardID(String cardID) {this.cardID = cardID;}public double getMoney() {return money;}public void setMoney(double money) {this.money = money;}//取款功能，参数money为取款金额public synchronized void drawMoney(double money) {String name = Thread.currentThread().getName();if (this.money >= money) {System.out.println(name + "取钱：" + money + "成功");this.money -= money;System.out.println(name + "取钱后余额为：" + this.money);} else {System.out.println(name + "取钱失败，余额不足");}}//静态方法public synchronized static void test(){}
}

④同步代码块和同步方法的区别

同步代码块：锁对象可以指定，锁的范围可以指定，性能高且灵活

同步方法：锁对象不能指定，锁的是方法体，阅读性更高

• 方式三：Lock锁

  ①Lock锁是JDK5开始提供的一个新的锁定操作，通过它可以创建出锁对象进行加锁和解锁，更灵活、更方便、更强大

  ②Lock是接口，不能直接被实例化，可以采用它的实现类ReentrantLock来构建Lock锁对象

  public ReentrantLock()：获得Lock锁的实现类对象

  ③Lock的常用方法

  • void lock()：获得锁
  • void unlock()：释放锁

  ④Lock锁使用规范

  • 锁对象创建在成员位置，使用final修饰
  • 释放锁的代码写在finally块中

  public class Demo {public static void main(String[] args) {//3、创建账户对象（共享数据）Account acc = new Account("9527", 100000);//4、两个线程同时取款（多个线程操作共享数据，出现线程安全问题）new MyThread(acc, "小明").start();new MyThread(acc, "小红").start();}
  }
  //2、线程类，封装取款的代码
  class MyThread extends Thread {private Account acc;public MyThread(Account acc, String name) {super(name);this.acc = acc;}@Overridepublic void run() {//取钱时，要传递取款金额acc.drawMoney(100000);}
  }
  //1、账户类，包含取款功能
  class Account {//卡号private String cardID;//余额private double money;//规范1、锁对象创建在成员位置，使用final修饰private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();public Account() {}public Account(String cardID, double money) {this.cardID = cardID;this.money = money;}public String getCardID() {return cardID;}public void setCardID(String cardID) {this.cardID = cardID;}public double getMoney() {return money;}public void setMoney(double money) {this.money = money;}//取款功能，参数money为取款金额public void drawMoney(double money) {String name = Thread.currentThread().getName();try {//上锁lock.lock();if (this.money >= money) {System.out.println(name + "取钱：" + money + "成功");this.money -= money;System.out.println(name + "取钱后余额为：" + this.money);} else {System.out.println(name + "取钱失败，余额不足");}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {//释放锁lock.unlock();}}
  }