1:数据安全问题
1.1:什么情况下会出现数据安全问题?
多个线程对同一个资源进行操作,并且操作资源的语句有多条。那么这个时候这些语句因为cpu的随机性,有可能被多个线程分开执行。导致数据安全问题。
例子:有3个人分别是你爸、你妈妈、你姐,去你的一个账户汇钱给你,每一个只能存3次,一次只能存100元。每存一次,请打显示出账户里的余额。代码体现:
1 public class SaveMoneyDemo1 { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 SaveDemo1 s = new SaveDemo1(); 5 Thread t1 = new Thread(s); 6 t1.setName("老爸"); 7 Thread t2 = new Thread(s); 8 t2.setName("老妈"); 9 Thread t3 = new Thread(s);10 t3.setName("姐姐");11 t1.start();12 t2.start();13 t3.start();14 }15 16 }17 18 class SaveDemo1 implements Runnable{19 private int sum = 0;20 //要执行的代码块放在run方法里面。21 public void run() {22 //每个人能存三次,就是循环三遍23 for(int i=0; i<3; i++){24 sum+=100;25 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"给你汇了100,目前账号共有 "+sum+" 元");26 27 }28 }29 }30 /**31 * 执行结果:32 老妈给你汇了100,目前账号共有 200 元33 老妈给你汇了100,目前账号共有 400 元34 老妈给你汇了100,目前账号共有 500 元35 姐姐给你汇了100,目前账号共有 300 元36 姐姐给你汇了100,目前账号共有 600 元37 姐姐给你汇了100,目前账号共有 700 元38 老爸给你汇了100,目前账号共有 200 元39 老爸给你汇了100,目前账号共有 800 元40 老爸给你汇了100,目前账号共有 900 元41 * 42 */
运行结果好喜感。为什么会出现这种情况?分析:这三人存款是不需按照顺序和次数的,反正帮你存够三次就行了,所以用多线程更为合理。可是,打个比方:当你妈妈在存钱的时候钱是存进去了,在没来得及显示余额的时候你爸正好也把钱存了进去,这时候总金额连同你妈和你爸的加在一起了!所以显示出的金额会发生这样的情况。那么如何解决类似的情况呢?这就要限定一个人存一次就先把金额加上,不能让多人存完之后再一起加,如果这样那金额的显示就乱套了。这时候就要使用同步机制了。
1.2:解决方案: 同步机制
1.2.1:同步代码块。
synchronized(锁){//锁可以为任意对象。但是需要保证多个线程用的是同一把锁。
对同一个资源的操作语句。
}
1.2.2:同步方法的锁:
2.1:同步方法-----this
2.2:静态同步方法-----字节码文件对象。类名.class
1 public class SaveMoneyDemo2 { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 SaveDemo2 s = new SaveDemo2(); 5 Thread t1 = new Thread(s); 6 t1.setName("老爸"); 7 Thread t2 = new Thread(s); 8 t2.setName("老妈"); 9 Thread t3 = new Thread(s);10 t3.setName("姐姐");11 t1.start();12 t2.start();13 t3.start();14 }15 16 }17 18 class SaveDemo2 implements Runnable{19 private int sum = 0;20 //要执行的代码块放在run方法里面。21 public void run() {22 //每个人能存三次,就是循环三遍23 synchronized(this){24 for(int i=0; i<3; i++){25 sum+=100;26 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"给你汇了100,目前账号共有 "+sum+" 元");27 }28 }29 }30 }
1.3:如果加了同步,还出现数据安全问题,如何排查?
1.3.1:是否为同一把锁
1.3.2:访问资源的多条语句是否在同步中。
1.4:关于同步的拙劣理解:一件事先一口气做完!不让别人插手。(好像太牵强了)
2:死锁问题——互不释放资源(互相等待资源)
2.1 需求:用程序来描述以下情况:一手交钱一手交货。商家与顾客两人都是很小气的人,顾客买商家的东西,商家收顾客的前,顾客说:先给我货我再给你钱;商家说:先给我钱我再给你货。最好的结局就是各自得到各自的东西。
2.2 分析:对于商家和客户来说和他们俩有关的不是钱就是货,而限制这两人的也就是钱和货。这样一来钱和货就可以看做是程序中的两个锁了。造成死锁的原因:同步代码嵌套!在平时开发时应避免同步嵌套!
1 public class DeadLockDemo1 { 2 public static void main(String[] args) { 3 Thread t1 = new Customer1(); 4 Thread t2 = new Seller1(); 5 t1.start(); 6 t2.start(); 7 } 8 } 9 10 class Customer1 extends Thread{11 public static Object money = new Object();12 @Override13 public void run() {14 //客户有钱15 synchronized(money){16 System.out.println("客户等商家给货");17 //客户等货18 synchronized (Seller1.goods) {19 System.out.println("客户给商家钱");20 }21 }22 }23 }24 25 class Seller1 extends Thread{26 public static Object goods = new Object();27 @Override28 public void run() {29 //商家有货30 synchronized (goods) {31 System.out.println("商家等客户给钱");32 //商家等钱33 synchronized (Customer1.money) {34 System.out.println("商家给客户货");35 }36 }37 }38 }39 40 /**41 * 如果想结果暴露地更明显,可以使用sleep()方法42 * 运行死锁的结果:43 * 客户等商家给货44 * 商家等客户给钱45 * 46 */
3:等待唤醒机制。
前面多个线程案例中,每个线程执行的操作是一样的。如果线程所执行的操作不一样呢?比如一个线程负责生产产品,另外一个线程负责消费产品。
3.1:创建2个线程,2个线程的动作是不一样。比如说:一个生产者和一个消费者。
需求:生产者生产一个产品。消费者消费一个产品。这就涉及到了等待唤醒机制。当生产者生产一个产品后进入等待模式等待消费者来消费这个产品,当消费者消费了这个产品,发现没有产品了,消费者等待,叫生产者生产产品。生产者生产了产品则通知消费者。这就涉及到等待唤醒机制。
3.2:等待唤醒机制。
等待唤醒机制必须是在同步中进行,因为等待和唤醒都是要通过锁来操作的,查看API就是的,wait()和notify()是属于Object的方法,任何对象都是可以作为锁的。
wait:让当前线程等待。在哪里等待的就在哪里醒过来。
notify() :唤醒其中一个等待的线程。
notifyAll():唤醒所有等待的线程
wait和sleep的区别:
1:sleep会拥有锁,而wait会释放锁。
2:sleep睡眠的时间是固定的,而wait等待的时间是不固定的。
3:sleep可以放在同步中,也可以不放在同步中。wait方法必须放在同步中。
3.3:一个生产者和一个消费者的代码实现
1 /* 2 * 生产者生产一个产品。 3 * 消费者消费一个产品。 4 * 生产者可以生产多个产品,但是一次只能生产一个产品。消费了才能生产。 5 * 消费者可以消费多个产品。但是一次只能消费一个 产品。生产有了产品才能消费。 6 */ 7 public class ProCusDemo1 { 8 public static Object lock = new Object();//创建一个对象作为锁 9 public static int num = 0;//产品数10 public static void main(String[] args) {11 Pro pro = new Pro();12 Cus cus = new Cus();13 pro.start();14 cus.start();15 }16 17 }18 19 class Pro extends Thread {20 @Override21 public void run() {22 //不断生产,使用循环23 while(true){24 try {25 Thread.sleep(100);26 } catch (InterruptedException e1) {27 // TODO Auto-generated catch block28 e1.printStackTrace();29 }30 // System.out.println("111");31 //操作同一数据——产品数(num),使用同步代码块,也可以是等待唤醒机制必须在同步在同步中进行32 synchronized (ProCusDemo1.lock) {33 //当有一个产品了,生产者就不用生产了34 if(ProCusDemo1.num == 1){35 try {36 //不用生产的体现就是等待37 ProCusDemo1.lock.wait();38 // System.out.println("222");39 } catch (InterruptedException e) {40 e.printStackTrace();41 }42 }43 ProCusDemo1.num ++;//生产了一个产品44 System.out.println("生产者生产了一个产品,现有:"+ProCusDemo1.num+" 个");45 //当生产了一个产品之后就可以唤醒消费者消费了46 ProCusDemo1.lock.notify();47 }48 }49 }50 }51 52 class Cus extends Thread {53 @Override54 public void run() {55 while(true){56 // System.out.println("333");57 try {58 Thread.sleep(100);59 } catch (InterruptedException e1) {60 // TODO Auto-generated catch block61 e1.printStackTrace();62 }63 //多个线程操作同一数据使用同步64 synchronized (ProCusDemo1.lock) {65 if(ProCusDemo1.num == 0){66 try {67 ProCusDemo1.lock.wait();68 // System.out.println("444");69 } catch (InterruptedException e) {70 e.printStackTrace();71 }72 }73 ProCusDemo1.num--;74 System.out.println("消费者消费了一个产品,现有:"+ProCusDemo1.num+" 个");75 ProCusDemo1.lock.notify();76 }77 }78 79 }80 }