线程同步机制及三大不安全案例

并发：同一个对象被多个线程同时操作

线程同步：

◆处理多线程问题时,多个线程访问同一个对象,并且某些线程还想修改这个对象.这时候我们就需要线程同步. 线程同步其实就是一种等待机制 ,多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列,等待前面线程使用完毕，下一个线程再使用

◆形成条件：队列+锁

◆由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间, 在带来方便的同时，也带来了访问冲突问题,为了保证数据在方法中被访问时的正确性,在访问时加入锁机制synchronized ,当一个线程获得对象的排它锁,独占资源,其他线程必须等待，使用后释放锁即可. 存在以下问题:

1.一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起;

2.在多线程竞争下,加锁,释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，引起性能问题;

3.如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁会导致优先级倒置，引起性能问题.

三大不安全案例：

1.不安全买票

复制代码

//不安全的买票
//线程不安全有负数，买到重复的票
public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();

        new Thread(buyTicket,"本人").start();
        new Thread(buyTicket,"你们").start();
        new Thread(buyTicket,"黄牛").start();
    }
}

class BuyTicket implements Runnable{

    //票
    private int ticketNums = 10;
     boolean flag = true;//外部停止方式


    @Override
    public void run() {
        while (true){
            buy();
        }
    }

    private void buy(){
        //判断还有没有票
        if (ticketNums<= 0){
            flag = false;
            return;
        }

        try {
            Thread.sleep(200);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "买到了"+ticketNums--+"张票");

    }
}

2.不安全的取钱

复制代码

//不安全取钱
//两个人去银行取钱，账户
public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account(100, "结婚基金");

        Drawing you = new Drawing(account, 50, "你");
        Drawing girlFriend = new Drawing(account, 100, "girlFriend");

        you.start();
        girlFriend.start();
    }
}

//账户
class Account{
    int money;//余额
    String name;//卡号
    public Account(int money,String name){
        this.money = money;
        this.name = name;
    }
}

//银行：模拟取款
class Drawing extends Thread{

    Account account;//账户
    int drawingMoney;//取了多少钱
    int nowMoney;//现在手里还有多少钱

    public Drawing(Account account,int drawingMoney,String name){
        super(name);
        this.account = account;
        this.drawingMoney = drawingMoney;
    }

    //取钱
    @Override
    public void run() {
        if (account.money-drawingMoney<0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够");
            return;
        }

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        //卡内余额
        account.money = account.money - drawingMoney;
        //你手里的钱
        nowMoney = nowMoney+drawingMoney;

        System.out.println(account.name+"余额为："+ account.money);

        System.out.println(this.getName()+"手里的钱有："+nowMoney);
    }
}

3.线程不安全的集合

复制代码

public class UnsafeList {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println(list.size());

    }
}

同步方法和同步块：

1.同步方法：

◆由于我们可以通过private关键字来保证数据对象只能被方法访问,所以我们只需要针对方法提出一套机制,这套机制就是synchronized关键字,它包括两种用法:synchronized方法和synchronized块.

同步方法: public synchronized void method(int args) {}

◆synchronized方法控制对"对象"的访问,每个对象对应一把锁,每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行,否则线程会阻塞，方法一旦执行,就独占该锁,直到该方法返回才释放锁,后面被阻塞的线程才能获得这个锁,继续执行

缺陷:若将一个大的方法申明为synchronized将会影响效率

1.不安全买票

复制代码

//synchronized 同步方法，锁的是this （买到的票不重复，没有负数）
private synchronized void buy(){
    //判断还有没有票
    if (ticketNums<= 0){
        flag = false;
        return;
    }

    try {
        Thread.sleep(200);
    } catch (InterruptedException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    }
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "买到了"+ticketNums--+"张票");

}

2.同步块：

◆同步块: synchronized(Obj ) {}

◆ Obj称之为同步监视器

◆Obj可以是任何对象,但是推荐使用共享资源作为同步监视器

◆同步方法中无需指定同步监视器,因为同步方法的同步监视器就是this ,就是这个对象本身,或者是class

◆同步监视器的执行过程

第一个线程访问,锁定同步监视器,执行其中代码.

2.第二个线程访问,发现同步监视器被锁定,无法访问.

3.第一个线程访问完毕,解锁同步监视器

4.第二个线程访问，发现同步监视器没有锁,然后锁定并访问.

2.不安全取钱

复制代码

//取钱
@Override
public void run() {
    //锁的对象就是变化的量，需要增删改的对象
    synchronized (account){
        if (account.money-drawingMoney<0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够");
            return;
        }

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        //卡内余额
        account.money = account.money - drawingMoney;
        //你手里的钱
        nowMoney = nowMoney+drawingMoney;

        System.out.println(account.name+"余额为："+ account.money);

        System.out.println(this.getName()+"手里的钱有："+nowMoney);
    }

}

3.线程不安全集合

复制代码

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    new Thread(()->{
        //synchronized
        synchronized (list){
            list.add(Thread.currentThread().getName());
        }
       
    }).start();
}