1、线程安全问题
关于线程安全问题,有一个经典案例:银行取钱问题。
假设有一个账户,有两个线程从账户里取钱,如果余额大于取钱金额,则取钱成功,反之则失败。
下面来看下线程不安全的程序会出什么问题。
账户类:
1 public class Account {
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3 public int balance = 10;//账户余额
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6
7 //取钱的方法
8
9 public void draw(int money){
10
11 if (balance >= money) {
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13 //此处让线程Thread-1睡眠1秒,是为了模拟线程不安全造成的错误
14
15 if ("Thread-1".equals(Thread.currentThread().getName())) {
16
17 try {
18
19 Thread.sleep(1000);
20
21 } catch (InterruptedException e) {
22
23 e.printStackTrace();
24
25 }
26
27 }
28
29
30
31 balance = balance - money;
32
33 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取钱成功,余额:"+balance);
34
35 }else{
36
37 System.out.println("取钱失败,余额不足。余额:"+balance);
38
39 }
40
41 }
42
43 }
View Code
取钱线程:
1 public class DrawThread implements Runnable{
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3 public Account account;
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5 public DrawThread(Account account){
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7 this.account = account;
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9 }
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11 @Override
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13 public void run() {
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15 //写个死循环,模拟不停取钱
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17 while(true){
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19 try {
20
21 //此处睡眠500毫秒是为了让程序运行的慢一点,方便观察
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23 Thread.sleep(500);
24
25 } catch (InterruptedException e) {
26
27 e.printStackTrace();
28
29 }
30
31 //调用取钱方法,一次取4元
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33 account.draw(4);
34
35 }
36
37 }
38
39 }
View Code
测试类:
1 public class TestDraw {
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3 public static void main(String[] args) {
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5 //创建一个账户
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7 Account account = new Account();
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9 //创建两个线程,从同一个账户取钱
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11 DrawThread dtOne = new DrawThread(account);
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13 DrawThread dtTwo = new DrawThread(account);
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15 //启动线程
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17 new Thread(dtOne).start();
18
19 new Thread(dtTwo).start();
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21 }
22
23 }
View Code
测试结果:
1 Thread-0取钱成功,余额:6
2
3 Thread-0取钱成功,余额:2
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5 取钱失败,余额不足。余额:2
6
7 Thread-1取钱成功,余额:-2
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9 取钱失败,余额不足。余额:-2
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11 取钱失败,余额不足。余额:-2
View Code
这个结果显然是不对的,当余额小于取钱金额时,程序应该取钱失败,而不是把余额变成负数。之所以会出现这种情况,是因为当线程Thread-1通过balance >= money之后被阻塞了,这时候线程Thread-0也通过了balance >= money判断,并且把钱取走了。这之后,Thread-1重新开始运行,继续取钱,于是余额就变成负数了。
在实际的开发中,由于线程调度不可控,也可能出现类似的情况,所以对多线程操作一定要注意线程安全。
2、线程同步
为了解决线程安全问题,有三种方法: 同步代码块、同步方法、同步锁。
同步代码块:
同步代码块的语法为:
synchronized (obj) {
…
//此处代码就是同步代码块
}
以上代码的obj叫做同步监视器,以上代码的含义是,线程开始执行同步代码块之前,必须获得对同步监视器的锁定。一般来说,我们把并发时共享的资源作为同步监视器,例子中账户就是共享的资源,所以写this,表示对象本身。
使用同步代码块改造的账户类如下:
1 //取钱的方法
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3 public void draw(int money){
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5 //同步代码块开始
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7 synchronized (this) {
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9 if (balance >= money) {
10
11 //此处让线程Thread-1睡眠1秒,是为了模拟线程不安全造成的错误
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13 if ("Thread-1".equals(Thread.currentThread().getName())) {
14
15 try {
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17 Thread.sleep(1000);
18
19 } catch (InterruptedException e) {
20
21 e.printStackTrace();
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23 }
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25 }
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28
29 balance = balance - money;
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31 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取钱成功,余额:"+balance);
32
33 }else{
34
35 System.out.println("取钱失败,余额不足。余额:"+balance);
36
37 }
38
39 }
40
41 //同步代码块结束
42
43 }
View Code
同步方法:
同步方法即使用synchronized修饰方法,不用显示指定同步监视器,其同步监视器就是this,即对象本身。
使用同步方法改造的账户类如下:
1 //取钱的方法
2
3 public synchronized void draw(int money){
4
5 if (balance >= money) {
6
7 //此处让线程Thread-1睡眠1秒,是为了模拟线程不安全造成的错误
8
9 if ("Thread-1".equals(Thread.currentThread().getName())) {
10
11 try {
12
13 Thread.sleep(1000);
14
15 } catch (InterruptedException e) {
16
17 e.printStackTrace();
18
19 }
20
21 }
22
23
24
25 balance = balance - money;
26
27 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取钱成功,余额:"+balance);
28
29 }else{
30
31 System.out.println("取钱失败,余额不足。余额:"+balance);
32
33 }
34
35 }
View Code
需要注意的是,synchronized不可以修饰属性和构造方法。
释放同步监视器的锁定
以下情况将释放对同步监视器的锁定:
- 同步方法(代码块)执行完毕。
- 执行中遇到return、break终止了同步方法(代码块)的执行。
- 同步方法(代码块)抛出了未处理的异常或错误。
- 调用了同步方法(代码块)的wait()方法,此时当前线程暂停,并释放对同步监视器的锁定。
以下情况不会释放对同步监视器的锁定:
- 调用sleep、yield方法,当前线程会暂停,但不会释放锁定。
- 其他线程调用了该线程的suspend方法将该线程挂起,该线程不会释放对同步监视器的锁定。注意,尽量不要使用suspend和resume方法,容易死锁。
同步锁
从JDK1.5开始,可以通过显示定义同步锁来实现线程安全。
使用方法和synchronized大同小异,基本上也是加锁—执行代码—解锁这么一个过程。
使用Lock改造的取钱方法如下:
1 //定义锁对象
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3 private final Lock lock = new ReentrantLock();
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5 //取钱的方法
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7 public void draw(int money){
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9 //加锁
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11 lock.lock();
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13 try {
14
15 if (balance >= money) {
16
17 //此处让线程Thread-1睡眠1秒,是为了模拟线程不安全造成的错误
18
19 if ("Thread-1".equals(Thread.currentThread().getName())) {
20
21 try {
22
23 Thread.sleep(1000);
24
25 } catch (InterruptedException e) {
26
27 e.printStackTrace();
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29 }
30
31 }
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33
34
35 balance = balance - money;
36
37 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取钱成功,余额:"+balance);
38
39 }else{
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41 System.out.println("取钱失败,余额不足。余额:"+balance);
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43 }
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45 } finally {
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47 //为了确保解锁,放在finally里
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49 lock.unlock();
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51 }
52
53 }
View Code
以上代码中,为了确保最后能释放锁,所以把解锁代码放在finally中。
和synchronized相比,Lock在使用上更灵活。上例中使用的是可重入锁,即线程可以对已加锁的代码再加锁。此外还有读写锁等。
3、死锁
两个线程相互等待对方释放对同步监视器的锁定,这种情况叫死锁。
Original: https://www.cnblogs.com/bailiyi/p/5310448.html
Author: 百里弈
Title: java多线程回顾3:线程安全
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