同步代码块、同步方法解决数据安全问题、线程安全的类及Lock锁

灰太狼 2024-04-07 16:08 94阅读 0赞

**目录**

一、同步代码块解决数据安全问题

二、同步方法解决数据安全问题

三、线程安全的类

四、Lock锁

--------------------

## 一、同步代码块解决数据安全问题 ##

安全问题出现的条件？

> 是多线程环境
> 
> 有共享数据
> 
> 有多条语句操作共享数据

如何解决多线程安全问题呢？

> 基本思想：让程序没有安全问题的环境

怎么实现呢？

> 把多条语句操作共享数据的代码该给锁起来，让任意时刻只能有一个线程执行即可
> 
> Java提供了同步代码块的方式解决

同步代码块格式：

synchronized(任意对象) { 
        多条语句操作共享数据的代码 
    }

**synchronized(任意对象)**：就相当于给代码加锁了，任意对象就可以看出是一把锁

同步的好处和弊端：

> ● 好处：解决了多线程的数据安全问题
> 
> ● 弊端：当线程很多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中会降低程序的运行效率

代码演示：

public class SellTicket implements Runnable {
        private int tickets = 100;
        private Object obj = new Object();
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                //tickets = 100; 
                //t1,t2,t3 
                //假设t1抢到了CPU的执行权 
                //假设t2抢到了CPU的执行权 
                synchronized (obj) {
                    //t1进来后，就会把这段代码给锁起来 
                    if (tickets > 0) {
                        try {
                            Thread.sleep(100);
                            //t1休息100毫秒 
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        //窗口1正在出售第100张票
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售 
                                第" + tickets + "张票"); 
                                tickets--; //tickets = 99; 
                    }
                }
                //t1出来了，这段代码的锁就被释放了 
            }
        }
    }
    public class SellTicketDemo {
        public static void main(String[] args) {
            SellTicket st = new SellTicket();
    
            Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");
            Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");
            Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");
    
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
        }
    }

## 二、同步方法解决数据安全问题 ##

同步方法的格式：

> 同步方法：就是把synchronized关键字加到方法上
> 
>     修饰符 synchonized 返回值类型 方法名(方法参数) {
>         方法体;
>     }
> 
> 注意：同步锁的对象时**this**

静态同步方法

同步静态方法：就是把synchronized关键字加到静态方法上

修饰符 static synchonized 返回值类型 方法名(方法参数) {
        方法体;
    }

注意：同步静态方法的锁对象时**类名.class**

代码演示：

public class SellTicket implements Runnable {
        private static int tickets = 100;
        private int x = 0;
    
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                sellTicket()；
            }
        }
    
        // 同步方法 
        private synchronized void sellTicket() {
            if (tickets > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" +
                        tickets + "张票");
                tickets--;
            }
        }
    
        // 静态同步方法 
        private static synchronized void sellTicket() {
            if (tickets > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" +
                        tickets + "张票");
                tickets--;
            }
        }
    }
    
    public class SellTicketDemo {
        public static void main(String[] args) {
            SellTicket st = new SellTicket();
            Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");
            Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");
            Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
        }
    }

## 三、线程安全的类 ##

StringBuffffer

> ● 线程安全，可变的字符序列
> 
> ● 从版本JDK 5开始，被StringBuilder 替代。 通常应该使用StringBuilder类，因为它支持所有相同的操作，但它更快，因为它不执行同步

Vector

> ● 从Java 2平台v1.2开始，该类改进了List接口，使其成为Java Collections Framework的成员。 与新的集合实现不同， Vector被同步。 如果不需要线程安全的实现，建议使用ArrayList代替Vector

Hashtable

> ● 该类实现了一个哈希表，它将键映射到值。 任何非null对象都可以用作键或者值
> 
> ● 从Java 2平台v1.2开始，该类进行了改进，实现了Map接口，使其成为Java Collections Framework的成员。 与新的集合实现不同， Hashtable被同步。 如果不需要线程安全的实现，建议使用HashMap代替Hashtable

## 四、Lock锁 ##

为了方便更加清晰表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个锁对象Lock，由于是Lock是接口，所以实际使用它的实现类**ReentrantLock**类来实例化

ReentrantLock构造方法：

<table style="width:500px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>方法名</td> 
   <td>说明</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>ReetrantLock()</td> 
   <td>创建一个ReetrantLock的实例</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

加锁解锁方法：

<table style="width:500px;"> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>方法名</td> 
   <td>说明</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void lock()</td> 
   <td>获得锁</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void unlock()</td> 
   <td>释放锁</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

代码演示：

public class SellTicket implements Runnable {
        private int tickets = 100;
        private Lock lock = new ReentrantLock();
    
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    lock.lock();
                    if (tickets > 0) {
                        try {
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售 
                                第" + tickets + "张票"); 
                                tickets--;
                    }
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        }
    }
    public class SellTicketDemo {
        public static void main(String[] args) {
            SellTicket st = new SellTicket();
    
            Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");
            Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");
            Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");
    
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
        }
    }