JAVA多线程之线程安全

什么是线程安全

当多个线程同时共享，同一个全局变量或静态变量，做写的操作时，可能会发生数据冲突问题，也就是线程安全问题。但是只做读操作是不会发生数据冲突问题。

案例:需求现在有100张火车票，有两个窗口同时抢火车票，请使用多线程模拟抢票效果。

/**
 * describe: 模拟多线程售票（未加锁，不安全）
 * @author dengzl
 * @date 2019/05/23
 */
public class ThreadTrain implements Runnable {

    private int trainCount = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (trainCount > 0) {
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (Exception e) {
            }
            sale();
        }
    }
    private void sale() {
        if (trainCount > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售第" + (100 - trainCount + 1) + "张票");
            trainCount--;
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        ThreadTrain threadTrain = new ThreadTrain();
        Thread t1 = new Thread(threadTrain, "①号");
        Thread t2 = new Thread(threadTrain, "②号");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

运行结果:
一号窗口和二号窗口同时出售火车第99张,部分火车票会重复出售

运行结果.png

结论：多个线程共享同一个全局成员变量时，做写的操作可能会发生数据冲突问题。

如何解决多线程之间线程安全问题？

根据线程安全问题产生的条件，解决线程安全问题的思路是消除产生线程安全问题的环境：

1. 消除共享数据：成员变量与静态变量多线程共享，将这些全局变量转化为局部变量，局部变量存放在栈，线程间不共享，就不存在线程安全问题产生的环境了。消除共享数据的不足：如果需要一个对象采集各个线程的信息，或者在线程间传递信息，消除了共享对象就无法实现此目的。
2. 使用线程同步机制：给读写操作同时加锁，使得同时只有一个线程可以访问共享数据。同步机制的缺点是降低了程序的吞吐量。
3. 建立副本：使用ThreadLocal为每一个线程建立一个变量的副本，各个线程间独立操作，互不影响。该方式本质上是消除共享数据思想的一种实现。

使用synchronized和lock解决线程安全问题

内置的锁（synchronized）

Java提供了一种内置的锁机制来支持原子性。
每一个Java对象都可以用作一个实现同步的锁，称为内置锁，线程进入同步代码块之前自动获取到锁，代码块执行完成正常退出或代码块中抛出异常退出时会释放掉锁。
内置锁为互斥锁，即线程A获取到锁后，线程B阻塞直到线程A释放锁，线程B才能获取到同一个锁。
内置锁使用synchronized关键字实现，synchronized关键字有两种用法：
1.修饰需要进行同步的方法（所有访问状态变量的方法都必须进行同步），此时充当锁的对象为调用同步方法的对象。
2.同步代码块和直接使用synchronized修饰需要同步的方法是一样的，但是锁的粒度可以更细，并且充当锁的对象不一定是this，也可以是其它对象，所以使用起来更加灵活。

synchronized使用

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

Lock

先来说说它跟synchronized有什么区别吧，Lock是在Java1.6被引入进来的，Lock的引入让锁有了可操作性，什么意思？就是我们在需要的时候去手动的获取锁和释放锁，甚至我们还可以中断获取以及超时获取的同步特性，但是从使用上说Lock明显没有synchronized使用起来方便快捷。

private  void  sale() {
        lock.lock();
        try {
            if (trainCount > 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售第" + (100 - trainCount + 1) + "张票");
                trainCount--;
            }
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }

运行结果：

同步.png