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

//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@Overridepublic 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

//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@Overridepublic 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

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

//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

1. 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

//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

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