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一、线程安全的单例模式之懒汉模式
1、创建Bank类
class Bank{ //单例 private Bank(){ }//私有化构造器 private static Bank instance = null;//将当前类私有化并且静态化 public static Bank getInstance(){ if(instance == null){ //如果这个时候使用多线程,那么当中访问到这里的时候,会多次创建instance对象导致线程不安全 instance = new Bank();//instance是共享数据 } return instance; }}
2、修改Bank类,使其线程安全
当第一个线程进入的时候(其他线程等待),当前线程创建多对象后,其他线程进入的时候,判断当前Instance对象是存在的状态,之后其他线程就不会创建新的线程去覆盖当前的这个线程,保持是同一个共享数据。
方式一:修改Bank类,当中的getInstance方法 使其线程安全
class Bank{ //单例 private Bank(){ }//私有化构造器 private static Bank instance = null;//将当前类私有化并且静态化 public static synchronized Bank getInstance(){ if(instance == null){ //如果这个时候使用多线程,那么当中访问到这里的时候,会多次创建instance对象导致线程不安全 instance = new Bank();//instance是共享数据 } return instance; }}
方式二:修改Bank类,添加同步锁:虽然这样是线程安全的但是效率不高
当线程a拿到同步锁之后(创建对象),b线程进入,就将已有的对象返回,后面的线程都是和b线程同样的操作
class Bank{ //单例 private Bank(){ }//私有化构造器 private static Bank instance = null;//将当前类私有化并且静态化 public static Bank getInstance(){ synchronized (Bank.class){ if(instance == null){ //如果这个时候使用多线程,那么当中访问到这里的时候,会多次创建instance对象导致线程不安全 instance = new Bank();//instance是共享数据 } return instance; } }}
方式三:提高方式二的效率,通过if判断instance是否为空如果为空则创建对象,否则直接返回instance对象
a,b,c等多个线程同时进入都判断为空,之后抢占线程,当a抢占线程并执行后,当a执行结束以后,其他线程进入发现instance 不为空,后执行返回当前对象,之后创建其他线程,当再次执行线程的时候,判断当前线程不为空那么之后就不创建对象,直接返回当前对象
class Bank{ //单例 private Bank(){ }//私有化构造器 private static Bank instance = null;//将当前类私有化并且静态化 public static Bank getInstance(){ if(instance == null){ synchronized (Bank.class){ if(instance == null){ //如果这个时候使用多线程,那么当中访问到这里的时候,会多次创建instance对象导致线程不安全 instance = new Bank();//instance是共享数据 } } } return instance; }}
二、线程的锁死问题
●死锁
➢不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃,都在等待对方放弃
自己需要的同步资源,就形成了线程的死锁。 ➢出现死锁后,不会出现异常,不会出现提示,只是所有的线程都处于 阻塞状态,无法继续。 ➢我们使用同步的时候,要避免出现死锁。●解决方法
➢专门的算法、原则
➢尽量减少同步资源的定义 ➢尽量避免嵌套同步1、案例演示一:创建两个线程分别通过重写run方法,以及实现Runnable接口的方式创建两个线程
package com.itzheng.java1;/*演示线程死锁的问题 */public class ThreadTest { public static void main(String[] args) { StringBuffer s1 = new StringBuffer(); StringBuffer s2 = new StringBuffer(); new Thread(){ @Override public void run() { synchronized (s1){ s1.append("a"); s2.append("1"); synchronized (s2){ s1.append("b"); s2.append("2"); System.out.println(s1); System.out.println(s2); } } } }.start(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { synchronized (s2){ s1.append("c"); s2.append("3"); synchronized (s1){ s1.append("d"); s2.append("4"); System.out.println(s1); System.out.println(s2); } } } }).start(); }}
运行结果第一种
运行结果第二种2、案例演示一:演示死锁,修改上述案例
当线程一,拿到锁s1的时候,sleep,这个时候线程二执行拿到锁s2,sleep,这个时候线程一等待线程二放开锁s2,而线程二等待线程一放开锁s1,相互僵持不动,造成死锁问题的发生package com.itzheng.java1;/*演示线程死锁的问题 */public class ThreadTest { public static void main(String[] args) { StringBuffer s1 = new StringBuffer(); StringBuffer s2 = new StringBuffer(); new Thread(){ @Override public void run() { synchronized (s1){ s1.append("a"); s2.append("1"); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (s2){ s1.append("b"); s2.append("2"); System.out.println(s1); System.out.println(s2); } } } }.start(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { synchronized (s2){ s1.append("c"); s2.append("3"); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (s1){ s1.append("d"); s2.append("4"); System.out.println(s1); System.out.println(s2); } } } }).start(); }}
没有任何输出结果
3、案例演示二:死锁演示二
A执行的时候同时需要a的同步锁和b的同步锁
B执行的时候同时需要b的同步锁和a的同步锁
当其中一个线程没有走完的时候,另外一个线程需要前一个线程的同步锁
同时当其中另外一个线程没有走完的时候,前一个线程需要前一个线程的同步锁的时候造成死锁
package com.itzheng.java1;//死锁的演示class A { public synchronized void foo(B b){ //同步监视器:锁是当前类a System.out.println("当前线程名:"+Thread.currentThread().getName()+"进入了A实例的foo方法"); try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("当前线程名称"+Thread.currentThread().getName() + "企业调用B实例的last方法"); b.last(); } public synchronized void last(){ //同步监视器:锁是当前类a System.out.println("进入了A类的last方法内部"); }}class B { public synchronized void bar(A a){ //同步监视器当前类:b System.out.println("当前线程名:"+Thread.currentThread().getName()+"进入了B实例的bar方法"); try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("当前线程名称"+Thread.currentThread().getName() + "企业调用A实例的last方法"); a.last(); } public synchronized void last(){ //同步监视器:锁是当前类b System.out.println("进入了B类的last方法内部"); }}public class DeadLock implements Runnable{ A a = new A(); B b = new B(); public void init() { Thread.currentThread().setName("主线程"); a.foo(b); System.out.println("进入了主线程之后"); } @Override public void run() { Thread.currentThread().setName("副线程"); //调用b对象的bar方法 b.bar(a); System.out.println("进入了副线程之后"); } public static void main(String[] args) { DeadLock dl = new DeadLock(); new Thread(dl).start(); dl.init(); }}
造成死锁
三、线程的同步(Lock)锁:解决线程安全问题的方式三
●从JDK 5.0开始,Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同
步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当。●java.util.concurrent.locks.Lock
接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问,每次只能有一个线程对Lock对象加锁,线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。
●ReentrantLock
类实现了Lock,它拥有与synchronized
相同的并发性和
ReentrantLock
, 可以显式加锁、释放锁。 1、使用Lock解决线程安全问题
package com.itzheng.java1;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/*解决线程安全问题的方式三:Lock锁 --- JDK5.0新增的一种方式 */class Window implements Runnable{ private int ticker = 100; //1、实例化ReentrantLock private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true); @Override public void run() { while (true){ try{ //2、调用锁定方法lock() lock.lock();//加锁 if(ticker > 0){ try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":售票,票号为:" + ticker); ticker--; }else { break; } }finally { //3、调用解锁方法 lock.unlock(); } } }}public class LockTest { public static void main(String[] args) { Window w1 = new Window(); Thread t1 = new Thread(w1); Thread t2 = new Thread(w1); Thread t3 = new Thread(w1); t1.setName("窗口1"); t2.setName("窗口2"); t3.setName("窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); }}
2、 synchronized 与 Lock的异同?
相同:二者都可以解决线程的安全问题
不同:synchronized机制在执行完相应的同步代码以后,自动的释放同步监视器
Lock需要手动的启动同步(Lock()
),同时结束同步也需要手动的实现(unlock()
)
synchronized与Lock的对比
- Lock是显式锁(手动开启和关闭锁,别忘记关闭锁),synchronized是 隐式锁,出了作用域自动释放
- Lock只 有代码块锁,synchronized有 代码块锁和方法锁
- 使用Lock锁, JVM将花费较少的时间来调度线程,性能更好。并且具有 更好的扩展性(提供更多的子类) 优先使用顺序: Lock→同步代码块(已经进入了方法体,分配了相应资源) >同步方法(在方法体之 外)
3、解决线程安全问题有三种方式
(1)同步代码块
(2)同步方法 (3)使用Lock锁的方式解决四、相关练习
1、练习一、
银行有一个账户。
有两个储户分别向同一个账户存3000
元,每次存1000,存3次。每次存完打印账户余额。
问题:该程序是否有安全问题,如果有,如何解决?
[提示]
1,明确哪些代码是多线程运行代码,须写入run()方法
2,明确什么是共享数据。 3,明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的。package com.itzheng.exer;/*银行有一个账户有两个储户分别向同一个账户存3000元,每次存1000,存3次。每次存完打印账户余额分析:1、是否是多线程的问题?是,两个储户线程2、是否一共享数据?有,(账户)或账户余额3、是否有线程安全问题?有,4、需要考虑如何解决线程安全问题?同步机制:有三种方式。 */class Account{ private double balance; public Account(double balance) { this.balance = balance; } //存钱 public synchronized void deposit(double amt){ if(amt > 0){ balance += amt; try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ ": 存钱成功:余额为:"+balance); } }}class Customer extends Thread{ private Account acct; public Customer(Account acct){ this.acct=acct; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 3; i++) { acct.deposit(1000); } }}public class AccountTest { public static void main(String[] args) { Account acct = new Account(0); Customer c1 = new Customer(acct); Customer c2 = new Customer(acct); c1.setName("甲"); c2.setName("已"); c1.start(); c2.start(); }}
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