Java多线程(二)同步与等待唤醒
1:数据安全问题
1.1:什么情况下会出现数据安全问题?
多个线程对同一个资源进行操作,并且操作资源的语句有多条。那么这个时候这些语句因为cpu的随机性,有可能被多个线程分开执行。导致数据安全问题。
例子:有3个人分别是你爸、你妈妈、你姐,去你的一个账户汇钱给你,每一个只能存3次,一次只能存100元。每存一次,请打显示出账户里的余额。代码体现:
public class SaveMoneyDemo1 { public static void main(String[] args) {
SaveDemo1 s = new SaveDemo1();
Thread t1 = new Thread(s);
t1.setName("老爸");
Thread t2 = new Thread(s);
t2.setName("老妈");
Thread t3 = new Thread(s);
t3.setName("姐姐");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
} } class SaveDemo1 implements Runnable{
private int sum = 0;
//要执行的代码块放在run方法里面。
public void run() {
//每个人能存三次,就是循环三遍
for(int i=0; i<3; i++){
sum+=100;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"给你汇了100,目前账号共有 "+sum+" 元"); }
}
}
/**
* 执行结果:
老妈给你汇了100,目前账号共有 200 元
老妈给你汇了100,目前账号共有 400 元
老妈给你汇了100,目前账号共有 500 元
姐姐给你汇了100,目前账号共有 300 元
姐姐给你汇了100,目前账号共有 600 元
姐姐给你汇了100,目前账号共有 700 元
老爸给你汇了100,目前账号共有 200 元
老爸给你汇了100,目前账号共有 800 元
老爸给你汇了100,目前账号共有 900 元
*
*/
没有同步的汇款代码
运行结果好喜感。为什么会出现这种情况?分析:这三人存款是不需按照顺序和次数的,反正帮你存够三次就行了,所以用多线程更为合理。可是,打个比方:当你妈妈在存钱的时候钱是存进去了,在没来得及显示余额的时候你爸正好也把钱存了进去,这时候总金额连同你妈和你爸的加在一起了!所以显示出的金额会发生这样的情况。那么如何解决类似的情况呢?这就要限定一个人存一次就先把金额加上,不能让多人存完之后再一起加,如果这样那金额的显示就乱套了。这时候就要使用同步机制了。
1.2:解决方案: 同步机制
1.2.1:同步代码块。
synchronized(锁){//锁可以为任意对象。但是需要保证多个线程用的是同一把锁。
对同一个资源的操作语句。
}
1.2.2:同步方法的锁:
2.1:同步方法-----this
2.2:静态同步方法-----字节码文件对象。类名.class
public class SaveMoneyDemo2 { public static void main(String[] args) {
SaveDemo2 s = new SaveDemo2();
Thread t1 = new Thread(s);
t1.setName("老爸");
Thread t2 = new Thread(s);
t2.setName("老妈");
Thread t3 = new Thread(s);
t3.setName("姐姐");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
} } class SaveDemo2 implements Runnable{
private int sum = 0;
//要执行的代码块放在run方法里面。
public void run() {
//每个人能存三次,就是循环三遍
synchronized(this){
for(int i=0; i<3; i++){
sum+=100;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"给你汇了100,目前账号共有 "+sum+" 元");
}
}
}
}
使用同步的数据安全的汇款
1.3:如果加了同步,还出现数据安全问题,如何排查?
1.3.1:是否为同一把锁
1.3.2:访问资源的多条语句是否在同步中。
1.4:关于同步的拙劣理解:一件事先一口气做完!不让别人插手。(好像太牵强了)
2:死锁问题——互不释放资源(互相等待资源)
2.1 需求:用程序来描述以下情况:一手交钱一手交货。商家与顾客两人都是很小气的人,顾客买商家的东西,商家收顾客的前,顾客说:先给我货我再给你钱;商家说:先给我钱我再给你货。最好的结局就是各自得到各自的东西。
2.2 分析:对于商家和客户来说和他们俩有关的不是钱就是货,而限制这两人的也就是钱和货。这样一来钱和货就可以看做是程序中的两个锁了。造成死锁的原因:同步代码嵌套!在平时开发时应避免同步嵌套!
public class DeadLockDemo1 {
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Customer1();
Thread t2 = new Seller1();
t1.start();
t2.start();
}
} class Customer1 extends Thread{
public static Object money = new Object();
@Override
public void run() {
//客户有钱
synchronized(money){
System.out.println("客户等商家给货");
//客户等货
synchronized (Seller1.goods) {
System.out.println("客户给商家钱");
}
}
}
} class Seller1 extends Thread{
public static Object goods = new Object();
@Override
public void run() {
//商家有货
synchronized (goods) {
System.out.println("商家等客户给钱");
//商家等钱
synchronized (Customer1.money) {
System.out.println("商家给客户货");
}
}
}
} /**
* 如果想结果暴露地更明显,可以使用sleep()方法
* 运行死锁的结果:
* 客户等商家给货
* 商家等客户给钱
*
*/
死锁示例代码
3:等待唤醒机制。
前面多个线程案例中,每个线程执行的操作是一样的。如果线程所执行的操作不一样呢?比如一个线程负责生产产品,另外一个线程负责消费产品。
3.1:创建2个线程,2个线程的动作是不一样。比如说:一个生产者和一个消费者。
需求:生产者生产一个产品。消费者消费一个产品。这就涉及到了等待唤醒机制。当生产者生产一个产品后进入等待模式等待消费者来消费这个产品,当消费者消费了这个产品,发现没有产品了,消费者等待,叫生产者生产产品。生产者生产了产品则通知消费者。这就涉及到等待唤醒机制。
3.2:等待唤醒机制。
等待唤醒机制必须是在同步中进行,因为等待和唤醒都是要通过锁来操作的,查看API就是的,wait()和notify()是属于Object的方法,任何对象都是可以作为锁的。
wait:让当前线程等待。在哪里等待的就在哪里醒过来。
notify() :唤醒其中一个等待的线程。
notifyAll():唤醒所有等待的线程
wait和sleep的区别:
1:sleep会拥有锁,而wait会释放锁。
2:sleep睡眠的时间是固定的,而wait等待的时间是不固定的。
3:sleep可以放在同步中,也可以不放在同步中。wait方法必须放在同步中。
3.3:一个生产者和一个消费者的代码实现
/*
* 生产者生产一个产品。
* 消费者消费一个产品。
* 生产者可以生产多个产品,但是一次只能生产一个产品。消费了才能生产。
* 消费者可以消费多个产品。但是一次只能消费一个 产品。生产有了产品才能消费。
*/
public class ProCusDemo1 {
public static Object lock = new Object();//创建一个对象作为锁
public static int num = 0;//产品数
public static void main(String[] args) {
Pro pro = new Pro();
Cus cus = new Cus();
pro.start();
cus.start();
} } class Pro extends Thread {
@Override
public void run() {
//不断生产,使用循环
while(true){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e1) {
// TODO Auto-generated catch block
e1.printStackTrace();
}
// System.out.println("111");
//操作同一数据——产品数(num),使用同步代码块,也可以是等待唤醒机制必须在同步在同步中进行
synchronized (ProCusDemo1.lock) {
//当有一个产品了,生产者就不用生产了
if(ProCusDemo1.num == 1){
try {
//不用生产的体现就是等待
ProCusDemo1.lock.wait();
// System.out.println("222");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
ProCusDemo1.num ++;//生产了一个产品
System.out.println("生产者生产了一个产品,现有:"+ProCusDemo1.num+" 个");
//当生产了一个产品之后就可以唤醒消费者消费了
ProCusDemo1.lock.notify();
}
}
}
} class Cus extends Thread {
@Override
public void run() {
while(true){
// System.out.println("333");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e1) {
// TODO Auto-generated catch block
e1.printStackTrace();
}
//多个线程操作同一数据使用同步
synchronized (ProCusDemo1.lock) {
if(ProCusDemo1.num == 0){
try {
ProCusDemo1.lock.wait();
// System.out.println("444");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
ProCusDemo1.num--;
System.out.println("消费者消费了一个产品,现有:"+ProCusDemo1.num+" 个");
ProCusDemo1.lock.notify();
}
} }
}
等待唤醒机制——生产消费
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