1、為什么有線程安全問題？

當多個線程共享同一個全局變量或靜態變量，做寫的操作時，可能會發生數據沖突問題，也就是線程安全問題。但是做讀操作是不會發生數據沖突問題。

案例：現在有100張火車票，有兩個窗口同時搶火車票，請使用多線程模擬搶票效果。

代碼：

public?class?NewThread1?implements?Runnable{

????private?int?trainCount?=?100;

????@Override
????public?void?run()?{

????????while?(trainCount>0){
????????????try?{
????????????????Thread.sleep(100);
????????????}catch?(Exception?e){
????????????}
????????????save();
????????}

????}

????private?void?save()?{
????????if?(trainCount?>?0)?{
????????????System.out.println(Thread.currentThread().getName()?+?",出售第"?+?(100?-?trainCount?+?1)?+?"張票");
????????????trainCount--;
????????}
????}

????public?static?void?main(String[]?args){
????????NewThread1?newThread1?=?new?NewThread1();
????????Thread?thread1?=?new?Thread(newThread1,"①");
????????Thread?thread2?=?new?Thread(newThread1,"②");
????????thread1.start();
????????thread2.start();
????}
}

打印結果：

......
②,出售第97張票
①,出售第97張票
①,出售第99張票
②,出售第99張票

一號窗口和二號窗口同時出售火車第九九張，部分火車票會重復出售。

結論發現，多個線程共享同一個全局成員變量時，做寫的操作可能會發生數據沖突問題。

2、線程安全解決方法

2.1、如何解決多線程之間線程安全問題

兩種主流方式：

內置鎖：使用多線程之間同步 synchronized 關鍵字

顯示鎖：lock鎖

內置鎖：

內置鎖使用 synchronized 關鍵字實現，synchronized 關鍵字有兩種用法：

修飾需要進行同步的方法（所有訪問狀態變量的方法都必須進行同步），此時充當鎖的對象為調用同步方法的對象

同步代碼塊和直接使用 synchronized 修飾需要同步的方法是一樣的，但是鎖的粒度可以更細，并且充當鎖的對象不一定是 this ，也可以是其它對象，所以使用起來更加靈活。

簡而言之，synchronize 分為同步方法、同步代碼塊。

其中同步方法又分為：非靜態同步方法、靜態同步方法

同步方法 [非靜態同步方法] ：

private?synchronized?void?save()?{
????if?(trainCount?>?0)?{
????????System.out.println(Thread.currentThread().getName()?+?",出售第"?+?(100?-?trainCount?+?1)?+?"張票");
????????trainCount--;
????}
}

同步代碼塊：

就是將可能會發生線程安全問題的代碼，給包括起來。
synchronized(同一個數據){
????可能會發生線程沖突問題
}
就是同步代碼塊?
synchronized(對象)這個對象可以為任意對象?
{?
????需要被同步的代碼?
}?

對象如同鎖，持有鎖的線程可以在同步中執行;

沒持有鎖的線程即使獲取CPU的執行權，也進不去 ;

同步的前提：

必須要有兩個或者兩個以上的線程

必須是多個線程使用同一個鎖

必須保證同步中只能有一個線程在運行

同步的優缺點：

• 好處：解決了多線程的安全問題。
• 弊端：多線程需要判斷鎖，較為消耗資源、搶鎖的資源。

代碼：

private?void?save()?{
????synchronized?(this){
????????if?(trainCount?>?0)?{
????????????System.out.println(Thread.currentThread().getName()?+?",出售第"?+?(100?-?trainCount?+?1)?+?"張票");
????????????trainCount--;
????????}
????}
}

關于 Lock 鎖下次再寫。

2.2、為什么使用線程同步或使用鎖能解決線程安全問題呢？

為了避免線程不安全問題，每次只讓當前一個線程進行執行，代碼執行完成后執行釋放鎖操作，然后才讓其他線程進行執行，這樣就解決了線程安全問題。

2.3、什么是多線程同步

當多個線程共享同一個資源，不會受到其他線程的干擾。

2.4、什么是同步方法？

在方法上修飾 sybchronized 稱為同步方法。

代碼示例：

private?synchronized?void?save()?{
????if?(trainCount?>?0)?{
????????System.out.println(Thread.currentThread().getName()?+?",出售第"?+?(100?-?trainCount?+?1)?+?"張票");
????????trainCount--;
????}
}

2.5、什么是靜態同步函數？

方法加上 static 關鍵字，使用 synchronize 關鍵字修飾 或者使用 類.class 文件。

靜態的同步函數使用的鎖是該函數所屬字節碼文件對象。

可以使用 getClass 方法獲取，也可以用當前 類名.class 表示。

代碼示例：

private?static?void?save()?{
????synchronized?(NewThread1.class){
????????if?(trainCount?>?0)?{
????????????System.out.println(Thread.currentThread().getName()?+?",出售第"?+?(100?-?trainCount?+?1)?+?"張票");
????????????trainCount--;
????????}
????}
}

總結：

synchronize 修飾方法使用鎖是當前 this 鎖。

synchronize 修飾靜態方法使用鎖是當前類的字節碼文件。

3、ThreadLocal

什么是 ThreadLocal ？

ThreadLocal 提高一個線程的局部變量，訪問某個線程擁有自己局部變量。

當使用ThreadLocal維護變量時，ThreadLocal為每個使用該變量的線程提供獨立的變量副本，所以每一個線程都可以獨立地改變自己的副本，而不會影響其它線程所對應的副本。

ThreadLocal 的 4 個方法：

void set(Object value)：設置當前線程的線程局部變量的值。

public Object get()：該方法返回當前線程所對應的線程局部變量。

public void remove()：將當前線程局部變量的值刪除，目的是為了減少內存的占用，需要指出的是，當線程結束后，對應該線程的局部變量將自動被垃圾回收，所以顯式調用該方法清除線程的局部變量并不是必須的操作，但它可以加快內存回收的速度。

protected Object initialValue()：返回該線程局部變量的初始值，該方法是一個protected的方法，顯然是為了讓子類覆蓋而設計的。這個方法是一個延遲調用方法，在線程第1次調用get()或set(Object)時才執行，并且僅執行1次。ThreadLocal中的缺省實現直接返回一個null。

案例：

創建三個線程，每個線程生成自己獨立序列號。

class?Res{

????private?ThreadLocal<Integer>?mThreadLocal?=?new?ThreadLocal<Integer>(){
????????@Override
????????protected?Integer?initialValue()?{
????????????return?0;
????????};
????};

????protected?Integer?getNumber()?{
????????int?count?=?mThreadLocal.get()?+?1;
????????mThreadLocal.set(count);
????????return?count;
????};

}

public?class?ThreadDemo1?extends?Thread{

????private?Res?res;

????public?ThreadDemo1(Res?res){
????????this.res?=?res;
????}

????@Override
????public?void?run()?{
????????for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{
????????????System.out.println(Thread.currentThread().getName()+","+res.getNumber());
????????}
????}

????public?static?void?main(String[]?args){
????????Res?res?=?new?Res();
????????ThreadDemo1?threadDemo1?=?new?ThreadDemo1(res);
????????ThreadDemo1?threadDemo2?=?new?ThreadDemo1(res);
????????ThreadDemo1?threadDemo3?=?new?ThreadDemo1(res);
????????threadDemo1.start();
????????threadDemo2.start();
????????threadDemo3.start();
????}
}

4、本章總結

線程安全的兩種主流方式：

內置鎖：synchronized

顯示鎖：lock鎖

ThreadLocal 提高一個線程的局部變量，訪問某個線程擁有自己局部變量。

我創建了一個java相關的公眾號，用來記錄自己的學習之路，感興趣的小伙伴可以關注一下微信公眾號哈：niceyoo

總結

以上是生活随笔為你收集整理的并发编程之多线程线程安全（上）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。