给他个卖票的机会,他能卖出负数票. 多线程安全问题演示

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1.1 线程安全产生的原因

多个线程在对共享数据进行读改写的时候，可能导致的数据错乱就是线程的安全问题了

/*
    电影院
 */
public class Ticket implements Runnable {
    private int ticketCount = 100; // 一共有一百张票

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            // 如果票的数量为0 , 那么停止买票
            if (ticketCount == 0) {
                break;
            } else {
                // 有剩余的票 , 开始卖票
                ticketCount--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票,剩下" + ticketCount + "张");
            }
        }
    }
}

/*
    1 定义一个类Ticket实现Runnable接口，里面定义一个成员变量：private int ticketCount = 100;
    2 在Ticket类中重写run()方法实现卖票，代码步骤如下
        A：判断票数大于0，就卖票，并告知是哪个窗口卖的
        B：票数要减1
        C：卖光之后，线程停止
    3 定义一个测试类TicketDemo，里面有main方法，代码步骤如下
        A：创建Ticket类的对象
        B：创建三个Thread类的对象，把Ticket对象作为构造方法的参数，并给出对应的窗口名称
        C：启动线程

 */
public class TicketDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建任务类对象
        Ticket ticket = new Ticket();

        // 创建三个线程类对象
        Thread t1 = new Thread(ticket);
        Thread t2 = new Thread(ticket);
        Thread t3 = new Thread(ticket);
        // 给三个线程命名
        t1.setName("窗口1");
        t2.setName("窗口2");
        t3.setName("窗口3");
        // 开启三个线程
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

注意 : 以上代码是有问题 , 接下来继续改进

因为出票是有时间的 , 所有现在在每次买票之前, 休眠100毫秒 , 尝试执行代码

/*
    电影院
 */
public class Ticket implements Runnable {
    private int ticketCount = 100; // 一共有一百张票

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            // 如果票的数量为0 , 那么停止买票
            if (ticketCount <= 0) {
                break;
            } else {

                // 模拟出票的时间
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                // 有剩余的票 , 开始卖票
                ticketCount--;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票,剩下" + ticketCount + "张");
            }
        }
    }
}

/*
    1 定义一个类Ticket实现Runnable接口，里面定义一个成员变量：private int ticketCount = 100;
    2 在Ticket类中重写run()方法实现卖票，代码步骤如下
        A：判断票数大于0，就卖票，并告知是哪个窗口卖的
        B：票数要减1
        C：卖光之后，线程停止
    3 定义一个测试类TicketDemo，里面有main方法，代码步骤如下
        A：创建Ticket类的对象
        B：创建三个Thread类的对象，把Ticket对象作为构造方法的参数，并给出对应的窗口名称
        C：启动线程

 */
public class TicketDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建任务类对象
        Ticket ticket = new Ticket();

        // 创建三个线程类对象
        Thread t1 = new Thread(ticket);
        Thread t2 = new Thread(ticket);
        Thread t3 = new Thread(ticket);
        // 给三个线程命名
        t1.setName("窗口1");
        t2.setName("窗口2");
        t3.setName("窗口3");
        // 开启三个线程
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

通过上述代码的执行结果 , 发现了出现了负号票 , 和相同的票 . 说明数据出现安全问题
- 问题出现的原因 : 多个线程在对共享数据进行读改写的时候，可能导致的数据错乱就是线程的安全问题了

1.2 线程的同步

概述 : java允许多线程并发执行，当多个线程同时操作一个可共享的资源变量时（如数据的增删改查），将会导致数据不准确，相互之间产生冲突，因此加入同步锁以避免在该线程没有完成操作之前，被其他线程的调用，从而保证该变量的唯一性和准确性
分类
- 同步代码块
- 同步方法
- 锁机制。Lock

1.3 同步代码块

同步代码块 : 锁住多条语句操作共享数据，可以使用同步代码块实现

第一部分 : 格式
           synchronized(任意对象) {
               多条语句操作共享数据的代码
           }

第二部分 : 注意
           1 默认情况锁是打开的，只要有一个线程进去执行代码了，锁就会关闭
           2 当线程执行完出来了，锁才会自动打开

第三部分 : 同步的好处和弊端
            好处 : 解决了多线程的数据安全问题
            弊端 : 当线程很多时，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

public class Ticket implements Runnable {
    private int ticketCount = 100; // 一共有一百张票

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (Ticket.class) {
                // 如果票的数量为0 , 那么停止买票
                if (ticketCount <= 0) {
                    break;
                } else {
                    // 模拟出票的时间
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    // 有剩余的票 , 开始卖票
                    ticketCount--;
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票,剩下" + ticketCount + "张");
                }
            }
        }
    }
}

/*
    1 定义一个类Ticket实现Runnable接口，里面定义一个成员变量：private int ticketCount = 100;
    2 在Ticket类中重写run()方法实现卖票，代码步骤如下
        A：判断票数大于0，就卖票，并告知是哪个窗口卖的
        B：票数要减1
        C：卖光之后，线程停止
    3 定义一个测试类TicketDemo，里面有main方法，代码步骤如下
        A：创建Ticket类的对象
        B：创建三个Thread类的对象，把Ticket对象作为构造方法的参数，并给出对应的窗口名称
        C：启动线程

 */
public class TicketDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建任务类对象
        Ticket ticket = new Ticket();

        // 创建三个线程类对象
        Thread t1 = new Thread(ticket);
        Thread t2 = new Thread(ticket);
        Thread t3 = new Thread(ticket);
        // 给三个线程命名
        t1.setName("窗口1");
        t2.setName("窗口2");
        t3.setName("窗口3");
        // 开启三个线程
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

1.4 同步方法

同步方法：就是把synchronized关键字加到方法上

格式：修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) {    }

同步代码块和同步方法的区别:
    1 同步代码块可以锁住指定代码,同步方法是锁住方法中所有代码
    2 同步代码块可以指定锁对象,同步方法不能指定锁对象

注意 : 同步方法时不能指定锁对象的 , 但是有默认存在的锁对象的。
    1 对于非static方法,同步锁就是this。
    2 对于static方法,我们使用当前方法所在类的字节码对象(类名.class)。   Class类型的对象

/*
    同步方法：就是把synchronized关键字加到方法上

    格式：修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) {    }

    同步代码块和同步方法的区别:
        1 同步代码块可以锁住指定代码,同步方法是锁住方法中所有代码
        2 同步代码块可以指定锁对象,同步方法不能指定锁对象

    注意 : 同步方法时不能指定锁对象的 , 但是有默认存在的锁对象的。
        1 对于非static方法,同步锁就是this。
        2 对于static方法,我们使用当前方法所在类的字节码对象(类名.class)。   Class类型的对象

 */
public class Ticket implements Runnable {
    private int ticketCount = 100; // 一共有一百张票

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (method()) {
                break;
            }
        }
    }

    private synchronized boolean method() {
        // 如果票的数量为0 , 那么停止买票
        if (ticketCount <= 0) {
            return true;
        } else {
            // 模拟出票的时间
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            // 有剩余的票 , 开始卖票
            ticketCount--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票,剩下" + ticketCount + "张");
            return false;
        }
    }
}

/*
    1 定义一个类Ticket实现Runnable接口，里面定义一个成员变量：private int ticketCount = 100;
    2 在Ticket类中重写run()方法实现卖票，代码步骤如下
        A：判断票数大于0，就卖票，并告知是哪个窗口卖的
        B：票数要减1
        C：卖光之后，线程停止
    3 定义一个测试类TicketDemo，里面有main方法，代码步骤如下
        A：创建Ticket类的对象
        B：创建三个Thread类的对象，把Ticket对象作为构造方法的参数，并给出对应的窗口名称
        C：启动线程

 */
public class TicketDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建任务类对象
        Ticket ticket = new Ticket();

        // 创建三个线程类对象
        Thread t1 = new Thread(ticket);
        Thread t2 = new Thread(ticket);
        Thread t3 = new Thread(ticket);
        // 给三个线程命名
        t1.setName("窗口1");
        t2.setName("窗口2");
        t3.setName("窗口3");
        // 开启三个线程
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

1.5 Lock锁

虽然我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题，但是我们并没有直接看到在哪里加上了锁，在哪里释放了锁，
为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock

Lock中提供了获得锁和释放锁的方法
    void lock()：获得锁
    void unlock()：释放锁

Lock是接口不能直接实例化，这里采用它的实现类ReentrantLock来实例化
    ReentrantLock的构造方法
    ReentrantLock()：创建一个ReentrantLock的实例

注意：多个线程使用相同的Lock锁对象，需要多线程操作数据的代码放在lock()和unLock()方法之间。一定要确保unlock最后能够调用

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/*
    虽然我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题，但是我们并没有直接看到在哪里加上了锁，在哪里释放了锁，
    为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock

    Lock中提供了获得锁和释放锁的方法
        void lock()：获得锁
        void unlock()：释放锁

    Lock是接口不能直接实例化，这里采用它的实现类ReentrantLock来实例化
        ReentrantLock的构造方法
        ReentrantLock()：创建一个ReentrantLock的实例

    注意：多个线程使用相同的Lock锁对象，需要多线程操作数据的代码放在lock()和unLock()方法之间。一定要确保unlock最后能够调用

 */
public class Ticket implements Runnable {
    private int ticketCount = 100; // 一共有一百张票
    ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                lock.lock();// 加锁
                // 如果票的数量为0 , 那么停止买票
                if (ticketCount <= 0) {
                    break;
                } else {
                    // 模拟出票的时间
                    Thread.sleep(100);
                    // 有剩余的票 , 开始卖票
                    ticketCount--;
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票,剩下" + ticketCount + "张");
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();// 释放锁
            }
        }
    }
}

/*
    1 定义一个类Ticket实现Runnable接口，里面定义一个成员变量：private int ticketCount = 100;
    2 在Ticket类中重写run()方法实现卖票，代码步骤如下
        A：判断票数大于0，就卖票，并告知是哪个窗口卖的
        B：票数要减1
        C：卖光之后，线程停止
    3 定义一个测试类TicketDemo，里面有main方法，代码步骤如下
        A：创建Ticket类的对象
        B：创建三个Thread类的对象，把Ticket对象作为构造方法的参数，并给出对应的窗口名称
        C：启动线程

 */
public class TicketDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建任务类对象
        Ticket ticket = new Ticket();

        // 创建三个线程类对象
        Thread t1 = new Thread(ticket);
        Thread t2 = new Thread(ticket);
        Thread t3 = new Thread(ticket);
        // 给三个线程命名
        t1.setName("窗口1");
        t2.setName("窗口2");
        t3.setName("窗口3");
        // 开启三个线程
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}