9. 多线程 Part 3 同步与死锁 --- 学习笔记


9.6 同步与死锁

一个多线程的程序如果是通过Runnabl接口实现的，则意味着类中的属性将被多个线程共享，那么这样一来就会造成一种问题，如果这多个线程操作同一资源时就有可能出现资源的同步问题。例如， 卖票程序，如果多个线程同时操作时就有可能出现卖出票为负数的问题。

9.6.1 问题的产生

范例：通过Runnable接口实现多线程，并产生3个线程对象，同时卖5张票。

class MyThread implements Runnable{
private int ticket = 5;
public void run(){
for (int i = 0; i < 7; i++){
if (ticket > 0){
try{
Thread.sleep(3000);
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("卖票： ticket = " + ticket--);
}
}
}
}
public class SyncDemo01{
public static void main(String args[]){
MyThread my = new MyThread();
new Thread(my, "Thread-A").start();
new Thread(my, "Thread-B").start();
new Thread(my, "Thread-C").start();
}
}

运行结果截图

卖票： ticket = 2
卖票： ticket = 1
卖票： ticket = 0
<span style="color:#ff0000;">卖票： ticket = -1</span>

-------------------------------------------------

从程序的运行结果中可以发现，程序中加入了延迟操作，所以在运行的最后出现了负数的情况，那么为什么现在会产生这样的问题呢？

上面程序对于票数的操作步骤如下：

判断票数是否大于0，大于0则表示还有票可以卖
如果票数大于0，则将票卖出。

但是，代码中，在步骤1和步骤2之间加入了延迟操作，那么一个线程就有可能在还没有对票数进行减法操作之前，其他线程就已经将票数减少了，这样一来就会出现票数为负的情况。



如果想解决这样的问题，就必须使用同步。

所谓同步就是指多个操作在同一个时间段内只能有一个线程进行，其他线程要等待此线程完成之后才可以继续执行，如下图所示：





9.6.2 使用同步解决问题

解决资源共享的同步操作，可以使用同步代码块和同步方法两种方式完成。

同步代码块

所谓的代码块就是指使用“{}”括起来的一段代码，根据其位置和声明的不同，可以分为普通代码块、构造块、静态块3种，如果在代码块前面加上synchronized关键字，则此代码块就称为同步代码块。 其格式如下

synchronized(同步对象){
需要同步的代码;
}

*******从上面的格式可以看出，在使用同步代码块时必须制定一个同步对象，但一般都将当前对象（this）设置成同步对象！！！*******

范例：使用同步代码块解决的同步问题

class MyThread implements Runnable{
private int ticket = 5;
public void run(){
for (int i = 0; i < 7; i++){
synchronized(this){
if (ticket > 0){
try{
Thread.sleep(500);
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("卖票: ticket = " + ticket--);
}
}
}
}
}
public class SyncDemo01{
public static void main(String args[]){
MyThread my = new MyThread();
new Thread(my, "Thread-A").start();
new Thread(my, "Thread-B").start();
new Thread(my, "Thread-C").start();
}
}

运行结果：

-------------------------------------------------
卖票: ticket = 5
卖票: ticket = 4
卖票: ticket = 3
卖票: ticket = 2
卖票: ticket = 1
-------------------------------------------------

将上面代码的取值和修改值的操作代码进行了同步，所以不会再出现卖出票为负数的情况了。

同步方法

除了可以将需要的代码设置成同步代码块外，也可以使用synchronized关键字将一个方法声明成同步方法。其格式如下：

synchronized 方法返回值  方法名称(参数列表){
方法体;
}

范例： 使用同步方法解决卖票出负数的情况

class MyThread implements Runnable{
private int ticket = 5;
public void run(){
for (int i = 0; i < 7; i++){
this.sale();
}
}
private synchronized void sale(){
if (ticket > 0){
try{
Thread.sleep(500);
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("卖票：ticket = " + ticket--);
}
}
}
public class SyncDemo02{
public static void main(String args[]){
MyThread my = new MyThread();
new Thread(my, "Thread-A").start();
new Thread(my, "Thread-B").start();
new Thread(my, "Thread-C").start();
}
}

运行结果如下，与上面同步代码块实现了完全相同的功能。

-------------------------------------------------
卖票：ticket = 5
卖票：ticket = 4
卖票：ticket = 3
卖票：ticket = 2
卖票：ticket = 1
-------------------------------------------------

方法定义的完整格式

访问权限  {public|default|protected|private} [final] [static] [synchronized] 返回值类型|void  方法名称(参数类型 参数名称，…) [throws Exception1, Exception2] {

[return [返回值|返回调用处]]

}

9.6.3 死锁

同步可以保证资源共享操作的正确性，但是过多同步也会产生问题。例如， 现在张三想要李四的画，李四想要张三的书；张三对李四说“把你的画给我，我就给你书”，李四也对张三说了：“把你的书给我，我就给你画”，此时，张三在等着李四的答复，而李四也在等着张三的答复；那么这样下去最终结果就是，张三得不到李四的画，李四也得不到张三的书。这就是死锁的概念！！

所谓死锁就是指两个线程都在等待彼此先完成，造成了程序的停滞，一般程序的死锁都是在程序运行时出现的。

范例：死锁

class Zhangsan{
public void say(){
System.out.println(" 张三对李四说：“你给我画，我就把书给你。”");
}
public void get(){
System.out.println("张三得到画了！！");
}
}

class Lisi{
public void say(){
System.out.println("李四对张三说：“你给我书，我就把画给你。”");
}
public void get(){
System.out.println("李四得到书了！！");
}
}

public class ThreadDeadLock implements Runnable{
private static Zhangsan zs = new Zhangsan();
private static Lisi ls = new Lisi();
private boolean flag = false;   //标记，用于判断哪个对象先执行

public void run(){
if(flag){
synchronized (zs){
zs.say();
try{
Thread.sleep(500);
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
synchronized(ls){
zs.get();
}
}
}else{
synchronized(ls){
ls.say();
try{
Thread.sleep(500);
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
synchronized(zs){
ls.get();
}
}
}
}
public static void main(String args[]){
ThreadDeadLock t1 = new ThreadDeadLock();
ThreadDeadLock t2 = new ThreadDeadLock();
t1.flag = true;
t2.flag = false;
new Thread(t1, "Thread-A").start();
new Thread(t2, "Thread-B").start();
}
}

程序运行结果：

-------------------------------------------------
张三对李四说：“你给我画，我就把书给你。”
李四对张三说：“你给我书，我就把画给你。”

[以下代码不再执行，程序进入死锁状态]

从程序的运行结果中可以发现，两个线程都在彼此等着对方的执行完成，这样，程序就无法向下继续执行，从而造成了死锁的现象。

关于同步与死锁， 多个线程共享同一资源时需要进行同步，以保证资源操作的完整性；但是过多的同步就有可能产生死锁。。。

关于线程的死锁、互锁、互斥锁， 以及它们产生的原因、排错方法等等要自己查资料看看！！！！！！！！！！！