1 问题的提出
多个线程执行的不确定性引起执行结果的不稳定
多个线程对账本的共享,会造成操作的不完整性,会破坏数据。
2 模拟火车站售票程序,开启三个窗口售票
1. 多线程出现了安全问题
2. 问题的原因:
当多条语句在操作同一个线程共享数据时,一个线程对多条语句只执行了一部分,还没有执行完,另一个线程参与进来执行。导致共享数据的错误。
3. 解决办法:
对多条操作共享数据的语句,只能让一个线程都执行完,在执行过程中,其他线程不可以参与执行。
3 Synchronized的使用方法
Java对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式:同步机制
1. 同步代码块:
synchronized (对象){
// 需要被同步的代码;
}
2. synchronized还可以放在方法声明中,表示整个方法为同步方法。
例如:
public synchronized void show (String name){
….
}
3.1 分析同步原理
3.2 同步机制中的锁
同步锁机制:
在《Thinking in Java》中,是这么说的:对于并发工作,你需要某种方式来防止两个任务访问相同的资源(其实就是共享资源竞争)。 防止这种冲突的方法就是当资源被一个任务使用时,在其上加锁。第一个访问某项资源的任务必须锁定这项资源,使其他任务在其被解锁之前,就无法访问它了,而在其被解锁之时,另一个任务就可以锁定并使用它了。
synchronized的锁是什么?
任意对象都可以作为同步锁。所有对象都自动含有单一的锁(监视器)。
同步方法的锁:静态方法(类名.class)、非静态方法(this)
同步代码块:自己指定,很多时候也是指定为this或类名.class
注意:
必须确保使用同一个资源的多个线程共用一把锁,这个非常重要,否则就无法保证共享资源的安全
一个线程类中的所有静态方法共用同一把锁(类名.class),所有非静态方法共用同一把锁(this),同步代码块(指定需谨慎)
3.3 同步的范围
1、如何找问题,即代码是否存在线程安全?(非常重要)
(1)明确哪些代码是多线程运行的代码
(2)明确多个线程是否有共享数据
(3)明确多线程运行代码中是否有多条语句操作共享数据
2、如何解决呢?(非常重要)
对多条操作共享数据的语句,只能让一个线程都执行完,在执行过程中,其他线程不可以参与执行。
即所有操作共享数据的这些语句都要放在同步范围中
3、切记:
范围太小:没锁住所有有安全问题的代码
范围太大:没发挥多线程的功能。
3.4 释放锁的操作
当前线程的同步方法、同步代码块执行结束。
当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return终止了该代码块、该方法的继续执行。
当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception,导致异常结束。
当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法,当前线程暂停,并释放锁。
3.5 不会释放锁的操作
线程执行同步代码块或同步方法时,程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行
线程执行同步代码块时,其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起,该线程不会释放锁(同步监视器)。
应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程
3.6 单例设计模式之懒汉式(线程安全)
3.7 线程的死锁问题
死锁
不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃,都在等待对方放弃自己需要的同步资源,就形成了线程的死锁
出现死锁后,不会出现异常,不会出现提示,只是所有的线程都处于阻塞状态,无法继续
解决方法
专门的算法、原则
尽量减少同步资源的定义
尽量避免嵌套同步
4 Lock(锁)
从JDK 5.0开始,Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当。
java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问,每次只能有一个线程对Lock对象加锁,线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。
ReentrantLock 类实现了 Lock ,它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义,在实现线程安全的控制中,比较常用的是ReentrantLock,可以显式加锁、释放锁。
5 synchronized 与 Lock 的对比
1. Lock是显式锁(手动开启和关闭锁,别忘记关闭锁),synchronized是隐式锁,出了作用域自动释放
2. Lock只有代码块锁,synchronized有代码块锁和方法锁
3. 使用Lock锁,JVM将花费较少的时间来调度线程,性能更好。并且具有更好的扩展性(提供更多的子类)
优先使用顺序:
Lock --》同步代码块(已经进入了方法体,分配了相应资源)--》同步方法(在方法体之外)