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  • day1720211222

    湖南

    进程 线程 多线程

    1.进程

    1.1进程的概念

    进程就是正在运行的程序,它会占用对应的内存区域,由CPU进行执行与计算。

    1.2进程的特点

    • 独立性:进程是系统中独立存在的实体,它可以拥有自己独立的资源,每个进程都拥有自己私有的地址空间,在没有经过进程本身允许的情况下,一个用户进程不可以直接访问其他进程的地址空间
    • 动态性:进程与程序的区别在于,程序只是一个静态的指令集合,而进程是一个正在系统中活动的指令集合,程序加入了时间的概念以后,称为进程,具有自己的生命周期和各种不同的状态,这些概念都是程序所不具备的.
    • 并发性:多个进程可以在单个处理器CPU上并发执行,多个进程之间不会互相影响.

    2.线程

    2.1线程的概念

    线程是操作系统OS能够进行运算调度的最小单位,它被包含在进程之中,是进程中的实际运作单位.
    一个进程可以开启多个线程,其中有一个主线程来调用本进程中的其他线程。
    我们看到的进程的切换,切换的也是不同进程的主线程
    多线程可以让同一个进程同时并发处理多个任务,相当于扩展了进程的功能。

    2.2进程与线程的关系

    一个操作系统中可以有多个进程,一个进程中可以包含一个线程(单线程程序),也可以包含多个线程(多线程程序)

    每个线程在共享同一个进程中的内存的同时,又有自己独立的内存空间.
    所以想使用线程技术,得先有进程,进程的创建是OS操作系统来创建的,一般都是C或者C++完成

    3.多线程的特性

    3.1随机性

    我们宏观上觉得多个进程是同时运行的,但实际的微观层面上,一个CPU【单核】只能执行一个进程中的一个线程。
    那为什么看起来像是多个进程同时执行呢?
    是因为CPU以纳秒级别甚至是更快的速度高效切换着,超过了人的反应速度,这使得各个进程从看起来是同时进行的,也就是说,宏观层面上,所有的进程看似并行【同时运行】,但是微观层面上是串行的【同一时刻,一个CPU只能处理一件事】

    串行与并行
    串行是指同一时刻一个CPU只能处理一件事,类似于单车道
    并行是指同一时刻多个CPU可以处理多件事,类似于多车道

    3.2CPU分时调度

    时间片,即CPU分配给各个线程的一个时间段,称作它的时间片,即该线程被允许运行的时间,如果在时间片用完时线程还在执行,那CPU将被剥夺并分配给另一个线程,将当前线程挂起,如果线程在时间片用完之前阻塞或结束,则CPU当即进行切换,从而避免CPU资源浪费,当再次切换到之前挂起的线程,恢复现场,继续执行。
    注意:我们无法控制OS选择执行哪些线程,OS底层有自己规则,如:

    1. FCFS(First Come First Service 先来先服务算法)
    2. SJS(Short Job Service短服务算法)

    3.3线程的状态

    由于线程状态比较复杂,我们由易到难,先学习线程的三种基础状态及其转换,简称”三态模型” :

    • 就绪(可运行)状态:线程已经准备好运行,只要获得CPU,就可立即执行
    • 执行(运行)状态:线程已经获得CPU,其程序正在运行的状态
    • 阻塞状态:正在运行的线程由于某些事件(I/O请求等)暂时无法执行的状态,即线程执行阻塞

    就绪 → 执行:为就绪线程分配CPU即可变为执行状态"
    执行 → 就绪:正在执行的线程由于时间片用完被剥夺CPU暂停执行,就变为就绪状态
    执行 → 阻塞:由于发生某事件,使正在执行的线程受阻,无法执行,则由执行变为阻塞
    (例如线程正在访问临界资源,而资源正在被其他线程访问)
    反之,如果获得了之前需要的资源,则由阻塞变为就绪状态,等待分配CPU再次执行
    

    我们可以再添加两种状态:

    • 创建状态:线程的创建比较复杂,需要先申请PCB,然后为该线程运行分配必须的资源,并将该线程转为就绪状态插入到就绪队列中
    • 终止状态:等待OS进行善后处理,最后将PCB清零,并将PCB返回给系统

      PCB(Process Control Block):为了保证参与并发执行的每个线程都能独立运行,OS配置了特有的数据结构PCB来描述线程的基本情况和活动过程,进而控制和管理线程

    3.4线程状态与代码对照

    线程生命周期,主要有五种状态:

    1. 新建状态(New) : 当线程对象创建后就进入了新建状态.如:Thread t = new MyThread();
    2. 就绪状态(Runnable):当调用线程对象的start()方法,线程即为进入就绪状态.
      处于就绪(可运行)状态的线程,只是说明线程已经做好准备,随时等待CPU调度执行,并不是执行了t.start()此线程立即就会执行
    3. 运行状态(Running):当CPU调度了处于就绪状态的线程时,此线程才是真正的执行,即进入到运行状态
      就绪状态是进入运行状态的唯一入口,也就是线程想要进入运行状态状态执行,先得处于就绪状态
    4. 阻塞状态(Blocked):处于运状态中的线程由于某种原因,暂时放弃对CPU的使用权,停止执行,此时进入阻塞状态,直到其进入就绪状态才有机会被CPU选中再次执行.
      根据阻塞状态产生的原因不同,阻塞状态又可以细分成三种:
      等待阻塞:运行状态中的线程执行wait()方法,本线程进入到等待阻塞状态
      同步阻塞:线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其他线程占用),它会进入同步阻塞状态
      其他阻塞:调用线程的sleep()或者join()或发出了I/O请求时,线程会进入到阻塞状态.当sleep()状态超时.join()等待线程终止或者超时或者I/O处理完毕时线程重新转入就绪状态
    5. 死亡状态(Dead):线程执行完了或者因异常退出了run()方法,该线程结束生命周期

    4.多线程代码创建方式1:继承Thread

    4.1概述

    Thread类本质上是实现了Runnable接口的一个实例,代表一个线程的实例
    启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start()实例方法
    start()方法是一native方法,它将通知底层操作系统,.最终由操作系统启动一个新线程,操作系统将执行run()
    这种方式实现的多线程很简单,通过自己的类直接extends Thread,并重写run()方法,就可以自动启动新线程并执行自己定义的run()方法
    模拟开启多个线程,每个线程调用run()方法.

    4.2常用方法

    构造方法
    Thread() 分配新的Thread对象
    Thread(String name) 分配新的Thread对象
    Thread(Runnable target) 分配新的Thread对象
    Thread(Runnable target,String name) 分配新的Thread对象
    普通方法
    static Thread currentThread( )
    返回对当前正在执行的线程对象的引用
    long getId()
    返回该线程的标识
    String getName()
    返回该线程的名称
    void run()
    如果该线程是使用独立的 Runnable 运行对象构造的,则调用该 Runnable 对象的 run 方法
    static void sleep(long millions)
    在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠(暂停执行)
    void start()
    使该线程开始执行:Java虚拟机调用该线程的run()

    4.3测试多线程的创建方式1

    创建包:cn.tedu.thread
    创建类:TestThread1.java

    package cn.tedu.thread;
    /本类用于多线程编程实现方案一:继承Thread类来完成/
    public class TestThread1 {
    public static void main(String[] args) {
    //4.创建线程对象进行测试
    /4.new对应的是线程的新建状态
    * 5.要想模拟多线程,至少得启动2个线程,如果只启动1个,是单线程程序
    /
    MyThread t1 = new MyThread();
    MyThread t2 = new MyThread();
    MyThread t3 = new MyThread();
    MyThread t4 = new MyThread();
    /6.这个run()如果直接这样调用,是没有多线程抢占执行的效果的
    * 只是把这两句话看作普通方法的调用,谁先写,就先执行谁
    /
    //t1.run();
    //t2.run();
    /7.start()对应的状态就是就绪状态,会把刚刚新建好的线程加入到就绪队列之中
    * 至于什么时候执行,就是多线程执行的效果,需要等待OS选中分配CPU
    * 8.执行的时候start()底层会自动调用我们重写的run()种的业务
    * 9.线程的执行具有随机性,也就是说t1-t4具体怎么执行
    * 取决于CPU的调度时间片的分配,我们是决定不了的
    /
    t1.start();//以多线程的方式启动线程1,将当前线程变为就绪状态
    t2.start();//以多线程的方式启动线程2,将当前线程变为就绪状态
    t3.start();//以多线程的方式启动线程3,将当前线程变为就绪状态
    t4.start();//以多线程的方式启动线程4,将当前线程变为就绪状态
    }
    }

    //1.自定义一个多线程类,然后让这个类继承Thread
    class MyThread extends Thread{
    /1.多线程编程实现的方案1:通过继承Thread类并重写run()来完成的 /
    //2.重写run(),run()里是我们自己的业务
    @Override
    public void run() {
    /
    2.super.run()表示的是调用父类的业务,我们现在要用自己的业务,所以注释掉
    /
    //super.run();
    //3.完成业务:打印10次当前正在执行的线程的名称
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
    /3.getName()表示可以获取当前正在执行的线程名称
    * 由于本类继承了Thread类,所以可以直接使用这个方法
    /
    System.out.println(i+"="+getName());
    }
    }
    }

    5.多线程代码创建方式2:实现Runnable接口

    5.1概述

    如果自己的类已经extends另一个类,就无法多继承,此时,可以实现一个Runnable接口

    5.2常用方法

    void run()使用实现接口Runnable的对象创建线程时,启动该线程将导致在独立执行的线程中调用对象的run()方法

    5.3练习2:测试多线程的创建方式2

    创建包:cn.tedu.thread
    创建类:Thread2.java

    package cn.tedu.thread;
    /*本类用于多线程编程实现方案二:实现Runnable接口来完成*/
    public class TestThread2 {
        public static void main(String[] args) {
            //5.创建自定义类的对象--目标业务类对象
            MyRunnable target = new MyRunnable();
            //6.如何启动线程?自己没有,需要与Thread建立关系
            Thread t1 = new Thread(target);
            Thread t2 = new Thread(target);
            Thread t3 = new Thread(target);
            Thread t4 = new Thread(target);
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
            t4.start();
        }
    }
    
    //1.自定义多线程类
    class MyRunnable implements Runnable{
        //2.添加父接口中的抽象方法run(),里面是自己的业务
        @Override
        public void run() {
            //3.写业务,打印10次当前正在执行的线程名称
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                /*问题:自定义类与父接口Runnable中都没有获取名字的方法
                * 所以还需要从Thread中找:
                * currentThread():静态方法,获取当前正在执行的线程对象
                * getName():获取当前线程的名称*/
                System.out.println(i+"="+Thread.currentThread().getName());
            }
        }
    }
    

    5.4两种实现方式的比较

    • 继承Thread类
      优点: 编写简单,如果需要访问当前线程,无需使用Thread.currentThread()方法,直接使用this即可获得当前线程
      缺点: 自定义的线程类已继承了Thread类,所以后续无法再继承其他的类

    • 实现Runnable接口
      优点: 自定义的线程类只是实现了Runnable接口或Callable接口,后续还可以继承其他类,在这种方式下,多个线程可以共享同一个target对象,所以非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况,从而可以将CPU、代码、还有数据分开(解耦),形成清晰的模型,较好地体现了面向对象的思想
      缺点: 编程稍微复杂,如想访问当前线程,则需使用Thread.currentThread()方法

    6.售票案例

    需求:设计4个售票窗口,总计售票100张。用多线程的程序设计并写出代码
    

    6.1方案1:继承Thread

    创建包:cn.tedu.tickets
    创建类:TestThread.java

    package cn.tedu.tickets;
    /*需求:设计多线程编程模型,4个窗口共计售票100张
    * 本方案使用多线程编程方案1,继承Thread类的方式来完成*/
    public class TestThread {
        public static void main(String[] args) {
            //5.创建多个线程对象
            TicketThread t1 = new TicketThread();
            TicketThread t2 = new TicketThread();
            TicketThread t3 = new TicketThread();
            TicketThread t4 = new TicketThread();
            //6.以多线程的方式启动
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
            t4.start();
        }
    }
    
    //1.自定义多线程售票类,继承Thread
    class TicketThread extends Thread{
        //3.定义变量,保存要售卖的票数
        /*问题:4个线程对象共计售票400张,原因是创建了4次对象,各自操作各自的成员变量
        * 解决:让所有对象共享同一个数据,票数需要设置为静态*/
        static int tickets = 100;
        //2.重写父类的run(),里面是我们的业务
        @Override
        public void run() {
            //4.1循环卖票
            while(true){
                try {
                    //7.让每个线程经历休眠,增加线程状态切换的频率与出错的概率
                    //问题1:产生了重卖的现象:同一张票卖了多个人
                    //问题2:产生了超卖的现象:超出了规定的票数100,出现了0 -1 -2这样的票
                    Thread.sleep(10);//让当前线程休眠10ms
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                //4.2打印当前正在卖票的线程名称,并且票数-1
                System.out.println(getName()+"="+tickets--);
                //4.3做判断,如果没有票了,就退出死循环
                if(tickets <= 0) break;//注意,死循环一定要设置出口
            }
        }
    }
    

    6.2方案2:实现Runnable

    创建包:cn.tedu.tickets
    创建类:TestRunnable.java

    package cn.tedu.tickets;
    /*需求:设计多线程编程模型,4个窗口共计售票100张
    * 本方案使用多线程编程方案1,继承Thread类的方式来完成*/
    public class TestThread {
        public static void main(String[] args) {
            //5.创建多个线程对象
            TicketThread t1 = new TicketThread();
            TicketThread t2 = new TicketThread();
            TicketThread t3 = new TicketThread();
            TicketThread t4 = new TicketThread();
            //6.以多线程的方式启动
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
            t4.start();
        }
    }
    
    //1.自定义多线程售票类,继承Thread
    class TicketThread extends Thread{
        //3.定义变量,保存要售卖的票数
        /*问题:4个线程对象共计售票400张,原因是创建了4次对象,各自操作各自的成员变量
        * 解决:让所有对象共享同一个数据,票数需要设置为静态*/
        static int tickets = 100;
        //2.重写父类的run(),里面是我们的业务
        @Override
        public void run() {
            //4.1循环卖票
            while(true){
                try {
                    //7.让每个线程经历休眠,增加线程状态切换的频率与出错的概率
                    //问题1:产生了重卖的现象:同一张票卖了多个人
                    //问题2:产生了超卖的现象:超出了规定的票数100,出现了0 -1 -2这样的票
                    Thread.sleep(10);//让当前线程休眠10ms
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                //4.2打印当前正在卖票的线程名称,并且票数-1
                System.out.println(getName()+"="+tickets--);
                //4.3做判断,如果没有票了,就退出死循环
                if(tickets <= 0) break;//注意,死循环一定要设置出口
            }
        }
    }
    

    6.3问题

    1. 每次创建线程对象,都会生成一个tickets变量值是100,创建4次对象就生成了400张票了。不符合需求,怎么解决呢?能不能把tickets变量在每个对象间共享,就保证多少个对象都是卖这100张票。
      解决方案: 用静态修饰
    2. 产生超卖,0张、-1张、-2张
    3. 产生重卖,同一张票卖给多人。
    4. 多线程安全问题是如何出现的?常见情况是由于线程的随机性+访问延迟。
    5. 以后如何判断程序有没有线程安全问题?
      在多线程程序中 + 有共享数据 + 多条语句操作共享数据

    同步锁 线程安全问题解决方案

    1.同步锁

    1.1前言

    经过前面多线程编程的学习,我们遇到了线程安全的相关问题,比如多线程售票情景下的超卖/重卖现象.
    上节笔记点这里-进程与线程笔记

    我们如何判断程序有没有可能出现线程安全问题,主要有以下三个条件:

    在多线程程序中 + 有共享数据 + 多条语句操作共享数据
    多线程的场景和共享数据的条件是改变不了的(就像4个窗口一起卖100张票,这个是业务)
    所以思路可以从第3点"多条语句操作共享数据"入手,既然是在这多条语句操作数据过程中出现了问题
    那我们可以把有可能出现问题的代码都包裹起来,一次只让一个线程来执行

    1.2同步与异步

    那怎么"把有可能出现问题的代码都包裹起来"呢?我们可以使用synchronized关键字来实现同步效果
    也就是说,当多个对象操作共享数据时,可以使用同步锁解决线程安全问题,被锁住的代码就是同步的

    接下来介绍下同步与异步的概念:
    同步:体现了排队的效果,同一时刻只能有一个线程独占资源,其他没有权利的线程排队。
    坏处就是效率会降低,不过保证了安全。
    异步:体现了多线程抢占资源的效果,线程间互相不等待,互相抢占资源。
    坏处就是有安全隐患,效率要高一些。

    1.3synchronized同步关键字

    1.31写法

    synchronized (锁对象){undefined
    需要同步的代码(也就是可能出现问题的操作共享数据的多条语句);
    }

    1.32前提

    同步效果的使用有两个前提:

    • 前提1:同步需要两个或者两个以上的线程(单线程无需考虑多线程安全问题)
    • 前提2:多个线程间必须使用同一个锁(我上锁后其他人也能看到这个锁,不然我的锁锁不住其他人,就没有了上锁的效果)
    1.3.3特点
    1. synchronized同步关键字可以用来修饰代码块,称为同步代码块,使用的锁对象类型任意,但注意:必须唯一!

    2. synchronized同步关键字可以用来修饰方法,称为同步方法

    3. 同步的缺点是会降低程序的执行效率,但我们为了保证线程的安全,有些性能是必须要牺牲的

    4. 但是为了性能,加锁的范围需要控制好,比如我们不需要给整个商场加锁,试衣间加锁就可以了

      为什么同步代码块的锁对象可以是任意的同一个对象,但是同步方法使用的是this呢?
      因为同步代码块可以保证同一个时刻只有一个线程进入
      但同步方法不可以保证同一时刻只能有一个线程调用,所以使用本类代指对象this来确保同步

    1.4.1练习-改造售票案例

    创建包:cn.tedu.tickets
    创建类:TestRunnableV2.java

    package cn.tedu.tickets;
    
    /*本类用于改造多线程售票案例,解决数据安全问题*/
    public class TestRunnableV2 {
        public static void main(String[] args) {
            //5.创建目标业务类对象
            TicketR2 target = new TicketR2();
            //6.创建线程对象
            Thread t1 = new Thread(target);
            Thread t2 = new Thread(target);
            Thread t3 = new Thread(target);
            Thread t4 = new Thread(target);
            //7.以多线程的方式运行
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
            t4.start();
        }
    }
    
    /*1.多线程中出现数据安全问题的原因:多线程程序+共享数据+多条语句操作共享数据*/
    /*2.同步锁:相当于给容易出现问题的代码加了一把锁,包裹了所有可能会出现数据安全问题的代码
     * 加锁之后,就有了同步(排队)的效果,但是加锁的话,需要考虑:
     * 锁的范围:不能太大,太大,干啥都得排队,也不能太小,太小,锁不住,还是会有安全隐患*/
    //1.创建自定义多线程类
    class TicketR2 implements Runnable {
        //3.定义成员变量,保存票数
        int tickets = 100;
        //创建锁对象
        Object o = new Object();
    
        //2.实现接口中未实现的方法,run()中放着的是我们的业务
        @Override
        public void run() {
            //4.通过循环结构完成业务
            while (true) {
                /*3.同步代码块:synchronized(锁对象){会出现安全隐患的所有代码}
                 * 同步代码块在同一时刻,同一资源只会被一个线程独享*/
                /*这种写法不对,相当于每个线程进来的时候都会new一个锁对象,线程间使用的并不是同一把锁*/
                //synchronized (new Object()){
                //修改同步代码块的锁对象为成员变量o,因为锁对象必须唯一
                synchronized (o) {//同步代码块解决的是重卖的问题
                    //如果票数>0就卖票
                    if (tickets > 0) {
                        try {
                            Thread.sleep(10);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        //4.1打印当前正在售票的线程名以及票数-1
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=" + tickets--);
                    }
                    //4.2退出死循环--没票的时候就结束
                    if (tickets <= 0) break;
                }
            }
        }
    }
    
    1.4.2练习-改造售票案例

    创建包:cn.tedu.tickets
    创建类:TestThreadV2.java

    package cn.tedu.tickets;
    
    /*本类用于改造多线程售票案例,解决数据安全问题*/
    public class TestThreadV2 {
        public static void main(String[] args) {
            //5.创建多个线程对象并以多线程的方式运行
            TickectT2 t1 = new TickectT2();
            TickectT2 t2 = new TickectT2();
            TickectT2 t3 = new TickectT2();
            TickectT2 t4 = new TickectT2();
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
            t4.start();
        }
    }
    
    //1.自定义多线程类
    class TickectT2 extends Thread {
        //3.新增成员变量用来保存票数
        static int tickets = 100;
        //static Object o = new Object();
    
        //2.添加重写的run()来完成业务
        @Override
        public void run() {
            //3.创建循环结构用来卖票
            while (true) {
                //Ctrl+Alt+L调整代码缩进
                //7.添加同步代码块,解决数据安全问题
                //synchronized (new Object()) {
                /*static的Object的对象o这种写法也可以*/
                //synchronized (o) {
                /*我们每通过class关键字创建一个类,就会在工作空间中生成一个唯一对应的类名.class字节码文件
                * 这个类名.class对应的对象我们称之为这个类的字节码对象
                * 字节码对象极其重要,是反射技术的基石,字节码对象中包含了当前类所有的关键信息
                * 所以,用这样一个唯一且明确的对象作为同步代码块的锁对象,再合适不过了*/
                synchronized (TickectT2.class) {/*比较标准的写法*/
                    if(tickets > 0){
                        //6.添加线程休眠,暴露问题
                        try {
                            Thread.sleep(10);//让线程休眠,增加线程状态切换的频率
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        //4.1打印当前正在售票的线程名与票数-1
                        System.out.println(getName() + "=" + tickets--);
                    }
                    //4.2给程序设置一个出口,没有票的时候就停止卖票
                    if (tickets <= 0) break;
                }
            }
        }
    }
    
    注意:如果是继承的方式的话,锁对象最好用"类名.class",否则创建自定义线程类多个对象时,无法保证锁的唯一
    

    1.5之前遇到过的同步例子

    StringBuffer JDK1.0
    加了synchronized ,性能相对较低(要排队,同步),安全性高
    StringBuilder JDK1.5
    去掉了synchronized,性能更高(不排队,异步),存在安全隐患

    快速查找某个类的快捷键:Ctrl+Shift+T

    2.线程创建的其他方式

    2.1ExecutorService/Executors

    ExecutorService:用来存储线程的池子,把新建线程/启动线程/关闭线程的任务都交给池来管理

    • execute(Runnable任务对象) 把任务丢到线程池

    Executors 辅助创建线程池的工具类

    • newFixedThreadPool(int nThreads) 最多n个线程的线程池
    • newCachedThreadPool() 足够多的线程,使任务不必等待
    • newSingleThreadExecutor() 只有一个线程的线程池

    2.2练习:线程的其他创建方式

    创建包:cn.tedu.tickets
    创建类:TestThreadPool.java

    package cn.tedu.tickets;
    
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    
    /*本类用于测试线程池*/
    public class TestThreadPool {
        public static void main(String[] args) {
            //5.创建接口实现类TicketR3类的对象作为目标业务对象
            TicketR3 target = new TicketR3();
            /*Executors是用来辅助创建线程池的工具类对象
            * 常用方法是newFixedThreadPool(int)这个方法可以创建指定数目的线程池对象
            * 创建出来的线程池对象是ExecutorService:用来存储线程的池子,负责:新建/启动/关闭线程*/
            //6.使用Executors工具创建一个最多有5个线程的线程池对象ExecutorService池对象
            ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5);
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                /*execute()让线程池中的线程来执行业务,每次调用都会将一个线程加入到就绪队列*/
                pool.execute(target);/*本方法的参数就是你要执行的业务,也就是目标业务类对象*/
            }
        }
    }
    //同步锁问题解决方案笔记:1.4.1从26行复制到58行,TicketR2改成TicketR3
    //1.创建自定义多线程类
    class TicketR3 implements Runnable {
        //3.定义成员变量,保存票数
        int tickets = 100;
        //创建锁对象
        Object o = new Object();
    
        //2.实现接口中未实现的方法,run()中放着的是我们的业务
        @Override
        public void run() {
            //4.通过循环结构完成业务
            while (true) {
                /*3.同步代码块:synchronized(锁对象){会出现安全隐患的所有代码}
                 * 同步代码块在同一时刻,同一资源只会被一个线程独享*/
                /*这种写法不对,相当于每个线程进来的时候都会new一个锁对象,线程间使用的并不是同一把锁*/
                //synchronized (new Object()){
                //修改同步代码块的锁对象为成员变量o,因为锁对象必须唯一
                synchronized (o) {//同步代码块解决的是重卖的问题
                    //如果票数>0就卖票
                    if (tickets > 0) {
                        try {
                            Thread.sleep(10);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        //4.1打印当前正在售票的线程名以及票数-1
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=" + tickets--);
                    }
                    //4.2退出死循环--没票的时候就结束
                    if (tickets <= 0) break;
                }
            }
        }
    }
    

    3.拓展:线程锁

    3.1悲观锁和乐观锁

    悲观锁:像它的名字一样,对于并发间操作产生的线程安全问题持悲观状态.
    悲观锁认为竞争总是会发生,因此每次对某资源进行操作时,都会持有一个独占的锁,就像synchronized,不管三七二十一,直接上了锁就操作资源了。

    乐观锁:还是像它的名字一样,对于并发间操作产生的线程安全问题持乐观状态.
    乐观锁认为竞争不总是会发生,因此它不需要持有锁,将”比较-替换”这两个动作作为一个原子操作尝试去修改内存中的变量,如果失败则表示发生冲突,那么就应该有相应的重试逻辑。

    3.2两种常见的锁

    synchronized 互斥锁(悲观锁,有罪假设)
    采用synchronized修饰符实现的同步机制叫做互斥锁机制,它所获得的锁叫做互斥锁。
    每个对象都有一个monitor(锁标记),当线程拥有这个锁标记时才能访问这个资源,没有锁标记便进入锁池。任何一个对象系统都会为其创建一个互斥锁,这个锁是为了分配给线程的,防止打断原子操作。每个对象的锁只能分配给一个线程,因此叫做互斥锁。

    ReentrantLock 排他锁(悲观锁,有罪假设)
    ReentrantLock是排他锁,排他锁在同一时刻仅有一个线程可以进行访问,实际上独占锁是一种相对比较保守的锁策略,在这种情况下任何“读/读”、“读/写”、“写/写”操作都不能同时发生,这在一定程度上降低了吞吐量。然而读操作之间不存在数据竞争问题,如果”读/读”操作能够以共享锁的方式进行,那会进一步提升性能。

    ReentrantReadWriteLock 读写锁(乐观锁,无罪假设)
    因此引入了ReentrantReadWriteLock,顾名思义,ReentrantReadWriteLock是Reentrant(可重入)Read(读)Write(写)Lock(锁),我们下面称它为读写锁。
    读写锁内部又分为读锁和写锁,读锁可以在没有写锁的时候被多个线程同时持有,写锁是独占的。
    读锁和写锁分离从而提升程序性能,读写锁主要应用于读多写少的场景。

    3.3尝试用读写锁改造售票案例

    package cn.tedu.thread;
    
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
    
    /**
     * 本类用于改造售票案例,使用可重入读写锁
     * ReentrantReadWriteLock
     * */
    public class TestSaleTicketsV3 {
    	public static void main(String[] args) {
    		SaleTicketsV3 target = new SaleTicketsV3();
    		Thread t1 = new Thread(target);
    		Thread t2 = new Thread(target);
    		Thread t3 = new Thread(target);
    		Thread t4 = new Thread(target);
    		t1.start();
    		t2.start();
    		t3.start();
    		t4.start();
    	}
    }
    class SaleTicketsV3 implements Runnable{
    	static int tickets = 100;
    	//1.定义可重入读写锁对象,静态保证全局唯一
    	static ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock(true);
    	@Override
    	public void run() {
    		while(true) {
    			//2.在操作共享资源前上锁
    			lock.writeLock().lock();
    			try {
    				if(tickets > 0) {
    					try {
    						Thread.sleep(10);
    					} catch (InterruptedException e) {
    						e.printStackTrace();
    					}
    					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=" + tickets--);
    				}
    				if(tickets <= 0) break;
    			} catch (Exception e) {
    				e.printStackTrace();
    			}finally {
    				//3.finally{}中释放锁,注意一定要手动释放,防止死锁,否则就独占报错了
    				lock.writeLock().unlock();
    			}
    		}
    	}
    } 
    

    3.4两种方式的区别

    需要注意的是,用sychronized修饰的方法或者语句块在代码执行完之后锁会自动释放,而是用Lock需要我们手动释放锁,所以为了保证锁最终被释放(发生异常情况),要把互斥区放在try内,释放锁放在finally内!
    与互斥锁相比,读-写锁允许对共享数据进行更高级别的并发访问。虽然一次只有一个线程(writer 线程)可以修改共享数据,但在许多情况下,任何数量的线程可以同时读取共享数据(reader 线程)从理论上讲,与互斥锁定相比,使用读-写锁允许的并发性增强将带来更大的性能提高。

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