解决办法安全问题多线程原理(线程安全问题同步方法对象)「如何解决多线程安全问题」

本文分享自华为云社区《多线程安全问题原理和解决办法Synchronized和ReentrantLock使用与区别-云社区-华为云》，作者：共饮一杯无。
线程安全问题概述卖票问题分析单窗口卖票一个窗口(单线程)卖100张票没有问题单线程程序是不会出现线程安全问题的多个窗口卖不同的票3个窗口一起卖票,卖的票不同,也不会出现问题多线程程序,没有访问共享数据,不会产生问题多个窗口卖相同的票3个窗口卖的票是一样的,就会出现安全问题多线程访问了共享的数据,会产生线程安全问题线程安全问题代码实现模拟卖票案例创建3个线程,同时开启,对共享的票进行出售

public class Demo01Ticket {    public static void main(String[] args) {        //创建Runnable接口的实现类对象        RunnableImpl run = new RunnableImpl();        //创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象        Thread t0 = new Thread(run);        Thread t1 = new Thread(run);        Thread t2 = new Thread(run);        //调用start方法开启多线程        t0.start();        t1.start();        t2.start();    }}public class RunnableImpl implements Runnable{    //定义一个多个线程共享的票源    private  int ticket = 100;    //设置线程任务:卖票    @Override    public void run() {        //使用死循环,让卖票操作重复执行        while(true){            //先判断票是否存在            if(ticket>0){                //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠                try {                    Thread.sleep(10);                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }                //票存在,卖票 ticket--                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");                ticket--;            }        }    }}

线程安全问题原理分析线程安全问题产生原理图分析：线程安全问题正常是不允许产生的,我们可以让一个线程在访问共享数据的时候,无论是否失去了cpu的执行权;让其他的线程只能等待,等待当前线程卖完票,其他线程在进行卖票。
解决线程安全问题办法1-synchronized同步代码块同步代码块：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。
使用synchronized同步代码块格式:synchronized(锁对象){可能会出现线程安全问题的代码(访问了共享数据的代码)}代码实现如下：

public class Demo01Ticket {    public static void main(String[] args) {        //创建Runnable接口的实现类对象        RunnableImpl run = new RunnableImpl();        //创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象        Thread t0 = new Thread(run);        Thread t1 = new Thread(run);        Thread t2 = new Thread(run);        //调用start方法开启多线程        t0.start();        t1.start();        t2.start();    }}public class RunnableImpl implements Runnable{    //定义一个多个线程共享的票源    private  int ticket = 100;    //创建一个锁对象    Object obj = new Object();    //设置线程任务:卖票    @Override    public void run() {        //使用死循环,让卖票操作重复执行        while(true){           //同步代码块            synchronized (obj){                //先判断票是否存在                if(ticket>0){                    //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠                    try {                        Thread.sleep(10);                    } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                    }                    //票存在,卖票 ticket--                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");                    ticket--;                }            }        }    }}

注意:代码块中的锁对象,可以使用任意的对象。
但是必须保证多个线程使用的锁对象是同一个。
锁对象作用：把同步代码块锁住,只让一个线程在同步代码块中执行。
同步技术原理分析同步技术原理：使用了一个锁对象,这个锁对象叫同步锁,也叫对象锁,也叫对象监视器3个线程一起抢夺cpu的执行权,谁抢到了谁执行run方法进行卖票。
t0抢到了cpu的执行权,执行run方法,遇到synchronized代码块这时t0会检查synchronized代码块是否有锁对象发现有,就会获取到锁对象,进入到同步中执行t1抢到了cpu的执行权,执行run方法,遇到synchronized代码块这时t1会检查synchronized代码块是否有锁对象发现没有,t1就会进入到阻塞状态，会一直等待t0线程归还锁对象，t0线程执行完同步中的代码,会把锁对象归还给同步代码块t1才能获取到锁对象进入到同步中执行总结：同步中的线程,没有执行完毕不会释放锁,同步外的线程没有锁进不去同步。
解决线程安全问题办法2-synchronized普通同步方法同步方法: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着。
格式：public synchronized void payTicket(){可能会出现线程安全问题的代码(访问了共享数据的代码)}代码实现：

    public /synchronized/ void payTicket(){        synchronized (this){            //先判断票是否存在            if(ticket>0){                //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠                try {                    Thread.sleep(10);                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }                //票存在,卖票 ticket--                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");                ticket--;            }        }    }

分析：定义一个同步方法，同步方法也会把方法内部的代码锁住，只让一个线程执行。
同步方法的锁对象是谁?就是实现类对象 new RunnableImpl()，也是就是this，所以同步方法是锁定的this对象。
解决线程安全问题办法3-synchronized静态同步方法同步方法：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着。
对于static方法,我们使用当前方法所在类的字节码对象(类名.class)。
格式：public static synchronized void payTicket(){可能会出现线程安全问题的代码(访问了共享数据的代码)}代码实现：

    public static /synchronized/ void payTicketStatic(){        synchronized (RunnableImpl.class){            //先判断票是否存在            if(ticket>0){                //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠                try {                    Thread.sleep(10);                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                }                //票存在,卖票 ticket--                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");                ticket--;            }        }    }

分析：静态的同步方法锁对象是谁?不能是this,this是创建对象之后产生的,静态方法优先于对象静态方法的锁对象是本类的class属性–>class文件对象(反射)。
解决线程安全问题办法4-Lock锁Lock接口中的方法:public void lock() :加同步锁。
public void unlock() :释放同步锁使用步骤:在成员位置创建一个ReentrantLock对象在可能会出现安全问题的代码前调用Lock接口中的方法lock获取锁在可能会出现安全问题的代码后调用Lock接口中的方法unlock释放锁代码实现：

public class RunnableImpl implements Runnable{    //定义一个多个线程共享的票源    private  int ticket = 100;    //1.在成员位置创建一个ReentrantLock对象    Lock l = new ReentrantLock();    //设置线程任务:卖票    @Override    public void run() {        //使用死循环,让卖票操作重复执行        while(true){            //2.在可能会出现安全问题的代码前调用Lock接口中的方法lock获取锁            l.lock();            try {                //先判断票是否存在                if(ticket>0) {                    //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠                    Thread.sleep(10);                    //票存在,卖票 ticket--                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->正在卖第" + ticket + "张票");                    ticket--;                }            } catch (InterruptedException e) {                e.printStackTrace();            }finally {                l.unlock();                //3.在可能会出现安全问题的代码后调用Lock接口中的方法unlock释放锁                //无论程序是否异常,都会把锁释放            }        }    }

分析：java.util.concurrent.locks.Lock接口Lock 实现提供了比使用 synchronized 方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。
相比Synchronized，ReentrantLock类提供了一些高级功能，主要有以下3项：等待可中断，持有锁的线程长期不释放的时候，正在等待的线程可以选择放弃等待，这相当于Synchronized来说可以避免出现死锁的情况。
通过lock.lockInterruptibly()来实现这个机制。
公平锁，多个线程等待同一个锁时，必须按照申请锁的时间顺序获得锁，Synchronized锁非公平锁，ReentrantLock默认的构造函数是创建的非公平锁，可以通过参数true设为公平锁，但公平锁表现的性能不是很好。
公平锁、非公平锁的创建方式：

//创建一个非公平锁，默认是非公平锁Lock lock = new ReentrantLock();Lock lock = new ReentrantLock(false); //创建一个公平锁，构造传参trueLock lock = new ReentrantLock(true);

锁绑定多个条件，一个ReentrantLock对象可以同时绑定多个对象。
ReenTrantLock提供了一个Condition（条件）类，用来实现分组唤醒需要唤醒的线程们，而不是像synchronized要么随机唤醒一个线程要么唤醒全部线程。
ReentrantLock和Synchronized的区别相同点：它们都是加锁方式同步；都是重入锁；阻塞式的同步；也就是说当如果一个线程获得了对象锁，进入了同步块，其他访问该同步块的线程都必须阻塞在同步块外面等待，而进行线程阻塞和唤醒的代价是比较高的（操作系统需要在用户态与内核态之间来回切换，代价很高，不过可以通过对锁优化进行改善）；点击下方，第一时间了解华为云新鲜技术~华为云博客_大数据博客_AI博客_云计算博客_开发者中心-华为云