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Java 多线程详解(三)——线程的同步

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  • 第一种方法:继承 Thread 类
  • 第二种方法:实现 Runnable 接口
    • ①、使用同步代码块
    • ②、使用 同步方法
    • ③、使用 锁机制

介绍完如何创建进程以及线程了,那么我们接着来看一个实例:

  利用多线程模拟 3 个窗口卖票

第一种方法:继承 Thread 类

创建窗口类 TicketSell 

package com.ys.thread;

public class TicketSell extends Thread{
    //定义一共有 50 张票,注意声明为 static,表示几个窗口共享
    private static int num = 50;

    //调用父类构造方法,给线程命名
    public TicketSell(String string) {
        super(string);
    }
    @Override
    public void run() {
        //票分 50 次卖完
        for(int i = 0 ; i < 50 ;i ++){
            if(num > 0){
                try {
                    sleep(10);//模拟卖票需要一定的时间
                } catch (InterruptedException e) {
                    // 由于父类的 run()方法没有抛出任何异常,根据继承的原则,子类抛出的异常不能大于父类, 故我们这里也不能抛出异常
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(this.currentThread().getName()+"卖出一张票,剩余"+(--num)+"张");
            }
        }
    }


}

创建主线程测试:

package com.ys.thread;

public class TestTicket {

    public static void main(String[] args) {
        //创建 3 个窗口
        TicketSell t1 = new TicketSell("A窗口");
        TicketSell t2 = new TicketSell("B窗口");
        TicketSell t3 = new TicketSell("C窗口");

        //启动 3 个窗口进行买票
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

结果:这里我们省略了一些,根据电脑配置,结果会随机出现不同

B窗口卖出一张票,剩余48张
A窗口卖出一张票,剩余47张
C窗口卖出一张票,剩余49张
C窗口卖出一张票,剩余46张
B窗口卖出一张票,剩余44张
A窗口卖出一张票,剩余45张
A窗口卖出一张票,剩余43张
...
C窗口卖出一张票,剩余5张
A窗口卖出一张票,剩余4张
B窗口卖出一张票,剩余3张
A窗口卖出一张票,剩余2张
C窗口卖出一张票,剩余3张
B窗口卖出一张票,剩余1张
C窗口卖出一张票,剩余0张
A窗口卖出一张票,剩余-1张

第二种方法:实现 Runnable 接口

创建窗口类 TicketSellRunnable

package com.ys.thread;

public class TicketSellRunnable implements Runnable{

    //定义一共有 50 张票,继承机制开启线程,资源是共享的,所以不用加 static
    private int num = 50;

    @Override
    public void run() {
        //票分 50 次卖完
        for(int i = 0 ; i < 50 ;i ++){
            if(num > 0){
                try {
                    //模拟卖一次票所需时间
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出一张票,剩余"+(--num)+"张");
            }
        }
    }

}

创建主线程测试:

package com.ys.thread;

public class TicketSellRunnableTest {
    public static void main(String[] args) {
        TicketSellRunnable t = new TicketSellRunnable();

        Thread t1 = new Thread(t,"A窗口");
        Thread t2 = new Thread(t,"B窗口");
        Thread t3 = new Thread(t,"C窗口");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }

}

结果:同理为了篇幅我们也省略了中间的一些结果

B窗口卖出一张票,剩余49张
C窗口卖出一张票,剩余48张
A窗口卖出一张票,剩余49张
B窗口卖出一张票,剩余47张
A窗口卖出一张票,剩余45张
......
A窗口卖出一张票,剩余4张
C窗口卖出一张票,剩余5张
A窗口卖出一张票,剩余3张
B窗口卖出一张票,剩余2张
C窗口卖出一张票,剩余1张
B窗口卖出一张票,剩余0张
A窗口卖出一张票,剩余-2张
C窗口卖出一张票,剩余-1张

结果分析:这里出现了票数为 负数的情况,这在现实生活中肯定是不存在的,那么为什么会出现这样的情况呢?

  img

解决办法分析:即我们不能同时让超过两个以上的线程进入到 if(num>0)的代码块中,不然就会出现上述的错误。我们可以通过以下三个办法来解决:

1、使用 同步代码块

2、使用 同步方法

3、使用 锁机制

巩固知识:

for循环

    for循环执行的次数是在执行前就确定的。语法格式如下:

for(初始化; 布尔表达式; 更新) {
    //代码语句
}

关于 for 循环有以下几点说明:

1. 执行初始化步骤。可以声明一种类型,但可初始化一个或多个循环控制变量,也可以是空语句。
2. 检测布尔表达式的值。如果为 true,循环体被执行。如果为false,循环终止,
3. 开始执行循环体后面的语句。
4. 执行一次循环后,更新循环控制变量。
5. 再次检测布尔表达式。循环执行上面的过程。

①、使用同步代码块

语法:
synchronized (同步锁) {
    //需要同步操作的代码         
}

同步锁:为了保证每个线程都能正常的执行原子操作,Java 线程引进了同步机制;同步锁也叫同步监听对象、同步监听器、互斥锁;
Java程序运行使用的任何对象都可以作为同步监听对象,但是一般我们把当前并发访问的共同资源作为同步监听对象

注意:同步锁一定要保证是确定的,不能相对于线程是变化的对象;任何时候,最多允许一个线程拿到同步锁,谁拿到锁谁进入代码块,而其他的线程只能在外面等着

实例:

public void run() {
        //票分 50 次卖完
        for(int i = 0 ; i < 50 ;i ++){
            //这里我们使用当前对象的字节码对象作为同步锁
            synchronized (this.getClass()) {
                if(num > 0){
                    try {
                        //模拟卖一次票所需时间
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出一张票,剩余"+(--num)+"张");
                }
            }

        }
    }

②、使用 同步方法

语法:即用 synchronized 关键字修饰方法

@Override
    public void run() {
        //票分 50 次卖完
        for(int i = 0 ; i < 50 ;i ++){
            sell();

        }
    }
    private synchronized void sell(){
        if(num > 0){
            try {
                //模拟卖一次票所需时间
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出一张票,剩余"+(--num)+"张");
        }
    }

注意:不能直接用 synchronized 来修饰 run() 方法,因为如果这样做,那么就会总是第一个线程进入其中,而这个线程执行完所有操作,即卖完所有票了才会出来。

③、使用 锁机制

public interface Lock

主要方法:

img

常用实现类:

public class ReentrantLock
extends Object
implements Lock, Serializable<br>//一个可重入互斥Lock具有与使用synchronized方法和语句访问的隐式监视锁相同的基本行为和语义,但具有扩展功能。

例子:

package com.ys.thread;

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TicketSellRunnable implements Runnable{

    //定义一共有 50 张票,继承机制开启线程,资源是共享的,所以不用加 static
    private int num = 50;
    //创建一个锁对象
    Lock l = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        //票分 50 次卖完
        for(int i = 0 ; i < 50 ;i ++){
            //获取锁
            l.lock();
            try {
                if(num > 0){
                //模拟卖一次票所需时间
                Thread.sleep(10);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出一张票,剩余"+(--num)+"张");
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }finally{
                //释放锁
                l.unlock();
            }


        }
    }
    private void sell(){

    }

}
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