004-解决多线程安全问题

  某电影院目前正在上映贺岁大片(红高粱,少林寺传奇藏经阁)，共有100张票，而它有3个售票窗口售票，请设计一个程序模拟该电影院售票。

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方式1：  继承Thread类来实现。

public class SellTicket extends Thread{
    
    
     public SellTicket(String name) {

         setName(name);  // 修改线程名称
    }
        
    
    // 100张电影票 (共享数据)
    private static int tickets = 100;
    
@Override
public void run() {
    
    while (true) {
        if (tickets > 0) {
            System.out.println(getName() + "正在出售第" + (tickets--) + "张票");
        }
    }
    
     
}

}

package com.itcast_06;

public class SellTicketTest {

    public static void main(String[] args) {
        
        // 创建4个线程，模拟4个售票窗口
         Thread t1 = new SellTicket("窗口1");
         Thread t2 = new SellTicket("窗口2");
         Thread t3 = new SellTicket("窗口3");
         Thread t4 = new SellTicket("窗口4");
         
         // 启动4个窗口
         t1.start();
         t2.start();
         t3.start();
         t4.start();
        
         

    }

}

public class SellTicketTest {

    public static void main(String[] args) {
        
        // 创建4个线程，模拟3个售票窗口
         Thread t1 = new SellTicket("窗口1");
         Thread t2 = new SellTicket("窗口2");
         Thread t3 = new SellTicket("窗口3");
         
         // 启动3个窗口
         t1.start();
         t2.start();
         t3.start();

    }

}

 运行结果存在问题

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方式2： 实现Runnable接口的方式实现

public class SellTicket implements Runnable {
    // 定义100张票
    private int tickets = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (tickets > 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第"
                        + (tickets--) + "张票");
            }
        }
    }
}

/*
 * 实现Runnable接口的方式实现
 */
public class SellTicketTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建资源对象
        SellTicket st = new SellTicket();

        // 创建三个线程对象
        Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");
        Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");
        Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");

        // 启动线程
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

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真实模拟：

public class SellTicket implements Runnable {
    // 定义100张票
    private  int tickets = 100;

//    @Override
//    public void run() {
//        while (true) {
//            // t1,t2,t3三个线程
//            // 这一次的tickets = 100;
//            if (tickets > 0) {
//                // 为了模拟更真实的场景，我们稍作休息
//                try {
//                    Thread.sleep(100); // t1就稍作休息,t2就稍作休息
//                } catch (InterruptedException e) {
//                    e.printStackTrace();
//                }
//
//                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第"
//                        + (tickets--) + "张票");
//                // 理想状态：
//                // 窗口1正在出售第100张票
//                // 窗口2正在出售第99张票
//                // 但是呢?
//                // CPU的每一次执行必须是一个原子性(最简单基本的)的操作。
//                // 先记录以前的值
//                // 接着把ticket--
//                // 然后输出以前的值(t2来了)
//                // ticket的值就变成了99
//                // 窗口1正在出售第100张票
//                // 窗口2正在出售第100张票
//
//            }
//        }
//    }
    
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            // t1,t2,t3三个线程
            // 这一次的tickets = 1;
            if (tickets > 0) {
                // 为了模拟更真实的场景，我们稍作休息
                try {
                    Thread.sleep(100); //t1进来了并休息，t2进来了并休息，t3进来了并休息，
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第"
                        + (tickets--) + "张票");
                //窗口1正在出售第1张票,tickets=0
                //窗口2正在出售第0张票,tickets=-1
                //窗口3正在出售第-1张票,tickets=-2
            }
        }
    }
}

public class SellTicketTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建资源对象
        SellTicket st = new SellTicket();

        // 创建三个线程对象
        Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");
        Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");
        Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");

        // 启动线程
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

打印结果： 出现负数！！！

  实现Runnable接口的方式实现
 
 通过加入延迟后，就产生了连个问题：
   A:相同的票卖了多次
         CPU的一次操作必须是原子性的
  B:出现了负数票
         随机性和延迟导致的

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如何解决线程安全问题呢?
 
  要想解决问题，就要知道哪些原因会导致出问题:(而且这些原因也是以后我们判断一个程序是否会有线程安全问题的标准)
  A: 是否是多线程环境
  B: 是否有共享数据
  C: 是否有多条语句操作共享数据
 
  我们来回想一下我们的程序有没有上面的问题呢?
  A:是否是多线程环境    是
  B:是否有共享数据    是
  C:是否有多条语句操作共享数据    是
 
  由此可见我们的程序出现问题是正常的，因为它满足出问题的条件。
 接下来才是我们要想想如何解决问题呢?
 A和B的问题我们改变不了，我们只能想办法去把C改变一下。

  思想：
         把多条语句操作共享数据的代码给包成一个整体，让某个线程在执行的时候，别人不能来执行。

 问题是我们不知道怎么包啊?其实我也不知道，但是Java给我们提供了：同步机制。
 
  同步代码块：
          synchronized(对象){
              需要同步的代码;
          }
 
         A:对象是什么呢?
             我们可以随便创建一个对象试试。
          B:需要同步的代码是哪些呢?
              把多条语句操作共享数据的代码的部分给包起来
 
         注意：
             同步可以解决安全问题的根本原因就在那个对象上。该对象如同锁的功能。
             多个线程必须是同一把锁。
 

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解决方案：

   1.同步代码块

public class SellTicket implements Runnable {

    // 定义100张票
    private int tickets = 100;

    // 定义同一把锁
    private Object obj = new Object();

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            // t1,t2,t3都能走到这里
            // 假设t1抢到CPU的执行权，t1就要进来
            // 假设t2抢到CPU的执行权，t2就要进来,发现门是关着的，进不去。所以就等着。
            // 门(开,关)


            //同步代码块用obj做锁
            synchronized (obj) { // 发现这里的代码将来是会被锁上的，所以t1进来后，就锁了。(关)
                if (tickets > 0) {
                    try {
                        Thread.sleep(100); // t1就睡眠了
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                            + "正在出售第" + (tickets--) + "张票 ");
                    //窗口1正在出售第100张票
                }
            } //t1就出来可，然后就开门。(开)
        }
    }
}

public class SellTicketTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建资源对象
        SellTicket st = new SellTicket();

        // 创建三个线程对象
        Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");
        Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");
        Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");

        // 启动线程
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

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2、同步方法

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举例：
          火车上厕所。
 
 同步的特点：
         前提：    多个线程
          
        解决问题的时候要注意：
            多个线程使用的是同一个锁对象

 同步的好处
        同步的出现解决了多线程的安全问题。

  同步的弊端
         当线程相当多时，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。

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同步的好处 和 弊端：

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