1、为什么有线程安全问题？
当多个线程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。但是做读操作是不会发生数据冲突问题。
案例：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。
代码：
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) + "张票");
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();
}
}
打印结果：
......
②,出售第97张票
①,出售第97张票
①,出售第99张票
②,出售第99张票
一号窗口和二号窗口同时出售火车第九九张，部分火车票会重复出售。
结论发现，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。
2、线程安全解决方法
2.1、如何解决多线程之间线程安全问题
两种主流方式：
- 内置锁：使用多线程之间同步 synchronized 关键字
- 显示锁：lock锁
内置锁：
内置锁使用 synchronized 关键字实现，synchronized 关键字有两种用法：
-
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
-
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。
简而言之，synchronize 分为同步方法、同步代码块。
其中同步方法又分为：非静态同步方法、静态同步方法
同步方法 [非静态同步方法] ：
private synchronized void save() {
if (trainCount > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售第" + (100 - trainCount + 1) + "张票");
trainCount--;
}
}
同步代码块：
就是将可能会发生线程安全问题的代码，给包括起来。
synchronized(同一个数据){
可能会发生线程冲突问题
}
就是同步代码块
synchronized(对象)这个对象可以为任意对象
{
需要被同步的代码
}
对象如同锁，持有锁的线程可以在同步中执行;
没持有锁的线程即使获取CPU的执行权，也进不去 ;
同步的前提：
- 必须要有两个或者两个以上的线程
- 必须是多个线程使用同一个锁
- 必须保证同步中只能有一个线程在运行
同步的优缺点：
- 好处：解决了多线程的安全问题。
- 弊端：多线程需要判断锁，较为消耗资源、抢锁的资源。
代码：
private void save() {
synchronized (this){
if (trainCount > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售第" + (100 - trainCount + 1) + "张票");
trainCount--;
}
}
}
关于 Lock 锁下次再写。
2.2、为什么使用线程同步或使用锁能解决线程安全问题呢？
为了避免线程不安全问题，每次只让当前一个线程进行执行，代码执行完成后执行释放锁操作，然后才让其他线程进行执行，这样就解决了线程安全问题。
2.3、什么是多线程同步
当多个线程共享同一个资源，不会受到其他线程的干扰。
2.4、什么是同步方法？
在方法上修饰 sybchronized 称为同步方法。
代码示例：
private synchronized void save() {
if (trainCount > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售第" + (100 - trainCount + 1) + "张票");
trainCount--;
}
}
2.5、什么是静态同步函数？
方法加上 static 关键字，使用 synchronize 关键字修饰 或者使用 类.class 文件。
静态的同步函数使用的锁是该函数所属字节码文件对象。
可以使用 getClass 方法获取，也可以用当前 类名.class 表示。
代码示例：
private static void save() {
synchronized (NewThread1.class){
if (trainCount > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",出售第" + (100 - trainCount + 1) + "张票");
trainCount--;
}
}
}
总结：
synchronize 修饰方法使用锁是当前 this 锁。
synchronize 修饰静态方法使用锁是当前类的字节码文件。
3、ThreadLocal
什么是 ThreadLocal ？
ThreadLocal 提高一个线程的局部变量，访问某个线程拥有自己局部变量。
当使用ThreadLocal维护变量时，ThreadLocal为每个使用该变量的线程提供独立的变量副本，所以每一个线程都可以独立地改变自己的副本，而不会影响其它线程所对应的副本。
ThreadLocal 的 4 个方法：
- void set(Object value)：设置当前线程的线程局部变量的值。
- public Object get()：该方法返回当前线程所对应的线程局部变量。
- public void remove()：将当前线程局部变量的值删除，目的是为了减少内存的占用，需要指出的是，当线程结束后，对应该线程的局部变量将自动被垃圾回收，所以显式调用该方法清除线程的局部变量并不是必须的操作，但它可以加快内存回收的速度。
- protected Object initialValue()：返回该线程局部变量的初始值，该方法是一个protected的方法，显然是为了让子类覆盖而设计的。这个方法是一个延迟调用方法，在线程第1次调用get()或set(Object)时才执行，并且仅执行1次。ThreadLocal中的缺省实现直接返回一个null。
案例：
创建三个线程，每个线程生成自己独立序列号。
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、本章总结
线程安全的两种主流方式：
- 内置锁：synchronized
- 显示锁：lock锁
ThreadLocal 提高一个线程的局部变量，访问某个线程拥有自己局部变量。
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