java学习笔记 - 线程安全问题操作实例

Onida ·

更新时间:2024-11-14

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一.并发与并行

了解线程之前我们需要知道并发和并行的概念。
并发：指两个或多个事件在同一个时间段内发生。
并行：指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）
即并行可以在某一个具体时间点做几件事。

二.线程与进程

进程：就是内存中运行的应用程序。每个进程都有一个独立的内存空间，一个应用程序可以同时运行多个进程；进程也是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位；系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。打开任务管理器，可以看到进程标签。
在这里插入图片描述
线程：线程是进程中的一个执行单元，负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的，这个应用程序也可以称之为多线程程序。

三.API中创建线程的四种方法

那么我们自己如何在IDE中模拟线程呢

3.1 继承Thread类 定义子类继承Thread类。子类中重写Thread类中的run方法。创建Thread子类对象，即创建了线程对象。调用线程对象start方法：启动线程，调用run方法。 3.2 实现Runnable接口 定义子类，实现Runnable接口。子类中重写Runnable接口中的run方法。通过Thread类含参构造器创建线程对象。将Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造器中。调用Thread类的start方法：开启线程，调用Runnable子类接口的run方法。
后两种方法为jdk5新增。 3.3 实现Callable接口

1）相比run()方法，可以有返回值
2）方法可以抛出异常
3）支持泛型的返回值
4）需要借助FutureTask类，比如获取返回结果

3.4 使用线程池（实际开发中常用）

提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完
放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交
通工具。
优点：
提高响应速度（减少了创建新线程的时间）
降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
便于线程管理

四.线程的同步 4.1 线程安全问题

当多个线程试图操作同一个共享数据时，很可能会产生问题。
问题出现的根本原因：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。
如：

private int tick = 100;
public void run(){
while(true){
if(tick>0){
try{
Thread.sleep(10);
}catch(InterruptedException e){ e.printStackTrace();}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+“售出车票，tick号为： "+tick--);
} } }

4.2 同步方法 （1）同步代码块

synchronized 关键字可以用于方法中的某个区块中，表示只对这个区块的资源实行互斥访问。格式:
synchronized(同步锁){
需要同步操作的代码 }

（2）同步方法

同步方法:使用synchronized修饰的方法,就叫做同步方法,保证A线程执行该方法的时候,其他线程只能在方法外等待。
格式：
public synchronized void method(){
可能会产生线程安全问题的代码 }

（3）同步锁

java.util.concurrent.locks.Lock 机制提供了比synchronized代码块和synchronized方法更广泛的锁定操作, 同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有,除此之外更强大,更体现面向对象。 Lock锁也称同步锁，加锁与释放锁方法化了，如下： public void lock() :加同步锁。 public void unlock() :释放同步锁。

五.案例实操

让我们试图实现这样的功能：一个或多个线程代表生产者，一个或多个线程代表消费者，他们共享一个商品数据，一直执行。

package advancedgrammer.thread;
public class SellProd {
    public static void main(String[] args) {
        Product product = new Product();
        Producer p1 = new Producer(product);
        Consumer c1 = new Consumer(product);
        p1.setName("pingduoduo");
        c1.setName("wangsicong");
        p1.start();
        c1.start();
    }
}
class Product {
    private int num = 0;
    public synchronized void Manufacture() {
        if (num  0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is consuming NO." + num-- + " product.");
            notify();
        } else {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
class Producer extends Thread{
    private Product prod;
    public Producer(Product prod) {
        this.prod = prod;
    }
    @Override
    public void run() {
        while(true) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            prod.Manufacture();
        }
    }
}
class Consumer extends Thread{
    private Product prod;
    public Consumer(Product prod) {
        this.prod = prod;
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            prod.Consume();
        }
    }
}

执行结果：
在这里插入图片描述