解决线程安全问题的三种方法

线程安全问题

线程安全出现的根本原因:

    1.存在两个或者两个以上的线程对象共享同一个资源;

    2.多线程操作共享资源代码有多个语句。

一、使用同步代码块

如:卖票案例 出现了线程安全 重复的票不能出现

步骤:成员位置建立锁对象;

synchronized(锁对象){
  出现安全问题代码
}

注意事项:

1 锁对象可以是任意对象 

2 必须保证多个线程使用的是同一个锁对象 、

3 把{} 让一个线程进

4.一个线程在同步代码块中sleep了,并不会释放锁对象;

  5.如果不存在线程安全问题,千万不要使用同步代码块;

  6.锁对象必须是多线程共享的一个资源,否则锁不住。

例子:

public class RunnableImpl implements  Runnable{
    // 定义共享资源   线程不安全
    private int ticket = 100;
    //在成员位置创建一个锁对象
    Object obj = new Object();
    // 线程任务  卖票
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            //建立锁对象
            synchronized (obj){
                if(ticket>0){
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    //卖票操作
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖第"+ticket+"张票");
                    ticket--;
                }
            }
        }
    }
}

二、使用同步方法(函数)解决多线程安全

同步函数就是使用synchronized修饰一个函数

步骤

1 创建一个方法 修饰符添加synchronized
2 把访问了 共享数据的代码放入到方法中
3 调用同步方法

注意事项

同步函数注意事项:

        1.如果函数是一个非静态的同步函数,那么锁对象是this对象;

        2.如果函数是静态的同步函数,那么锁对象是当前函数所属的类的字节码文件(class对象);

        3.同步函数的锁对象是固定的,不能由自己指定。

例子:

public class RunnableImpl implements  Runnable{
    // 定义共享资源   线程不安全
    private int ticket = 100;
    // 线程任务  卖票
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            payTicket();//调用下面synchronized修饰的方法
        }
    }
    public synchronized void payTicket(){
        if(ticket>0){
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            //卖票操作
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖第"+ticket+"张票");
            ticket--;
        }
    }
}
推荐使用:同步代码块

    原因:

        1.同步代码块的锁对象可以由我们自由指定,方便控制;

        2.同步代码块可以方便的控制需要被同步代码的范围,同步函数必须同步函数的所有代码。

三.使用lock锁

原因:synchronized的缺陷

  synchronized是java中的一个关键字,也就是说是Java语言内置的特性。那么为什么会出现Lock呢?

 synchronized 的局限性 与 Lock 的优点 

  如果一个代码块被synchronized关键字修饰,当一个线程获取了对应的锁,并执行该代码块时,其他线程便只能一直等待直至占有锁的线程释放锁。事实上,占有锁的线程释放锁一般会是以下三种情况之一:

  1:占有锁的线程执行完了该代码块,然后释放对锁的占有;

  2:占有锁线程执行发生异常,此时JVM会让线程自动释放锁;

  3:占有锁线程进入 WAITING 状态从而释放锁,例如在该线程中调用wait()方法等。

  试考虑以下三种情况: 

Case 1 :

  在使用synchronized关键字的情形下,假如占有锁的线程由于要等待IO或者其他原因(比如调用sleep方法)被阻塞了,但是又没有释放锁,那么其他线程就只能一直等待,别无他法。
这会极大影响程序执行效率。因此,就需要有一种机制可以不让等待的线程一直无期限地等待下去(比如只等待一定的时间 (解决方案:tryLock(long time, TimeUnit unit))
或者 能够响应中断 (解决方案:lockInterruptibly())),这种情况可以通过 Lock 解决。 Case 2 :   我们知道,当多个线程读写文件时,读操作和写操作会发生冲突现象,写操作和写操作也会发生冲突现象,但是读操作和读操作不会发生冲突现象。
但是如果采用synchronized关键字实现同步的话,就会导致一个问题,即当多个线程都只是进行读操作时,也只有一个线程在可以进行读操作,其他线程只能等待锁的释放而无法进行读操作。
因此,需要一种机制来使得当多个线程都只是进行读操作时,线程之间不会发生冲突。同样地,Lock也可以解决这种情况 (解决方案:ReentrantReadWriteLock) 。 Case 3 :   我们可以通过Lock得知线程有没有成功获取到锁 (解决方案:ReentrantLock) ,但这个是synchronized无法办到的。 上面提到的三种情形,我们都可以通过Lock来解决,但 synchronized 关键字却无能为力。
事实上,Lock 是 java.util.concurrent.locks包 下的接口,Lock 实现提供了比 synchronized 关键字 更广泛的锁操作,它能以更优雅的方式处理线程同步问题。也就是说,Lock提供了比synchronized更多的功能。
总结一下,也就是说Lock提供了比synchronized更多的功能。但是要注意以下几点:

  1)Lock不是Java语言内置的,synchronized是Java语言的关键字,因此是内置特性。Lock是一个类,通过这个类可以实现同步访问;

  2)Lock和synchronized有一点非常大的不同,采用synchronized不需要用户去手动释放锁,当synchronized方法或者synchronized代码块执行完之后,系统会自动让线程释放对锁的占用
    而Lock则必须要用户去手动释放锁,如果没有主动释放锁,就有可能导致出现死锁现象
Lock接口实现类的使用
Lock接口有6个方法:
// 获取锁  
void lock()   

// 如果当前线程未被中断,则获取锁,可以响应中断  
void lockInterruptibly()   

// 返回绑定到此 Lock 实例的新 Condition 实例  
Condition newCondition()   

// 仅在调用时锁为空闲状态才获取该锁,可以响应中断  
boolean tryLock()   

// 如果锁在给定的等待时间内空闲,并且当前线程未被中断,则获取锁  
boolean tryLock(long time, TimeUnit unit)   

// 释放锁  
void unlock()

注意
lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit) 和 lockInterruptibly()都是用来获取锁的。
unLock()方法是用来释放锁的。newCondition() 返回 绑定到此 Lock 的新的 Condition 实例 ,用于线程间的协作,详细内容请查找关键词:线程间通信与协作。

参考:  https://www.cnblogs.com/myseries/p/10784076.html

        https://www.bilibili.com/video/BV1uJ411k7wy?p=323

原文地址:https://www.cnblogs.com/cy0628/p/14844768.html