1、线程安全问题
多个线程，同时操作同一个共享资源的时候，可能会出现业务安全问题。
2、实例：取钱的线程安全问题
2.1、场景
小明和小红是夫妻，他们有个共同账户，余额是十万元，如果两人同时取钱并且各自取十万元，可能会出现什么问题？
2.2、模拟取钱案例
分析：
1、需要提供一个账户类，接着创建一个账户对象代表2个人的共享账户。
2、需要定义一个线程类（用于创建两个线程，分别代表小明和小红）。
3、创建2个线程，传入同一个账户对象给2个线程处理。
4、启动两个线程，同时去同一个账户对象中取钱10万元。
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
//1、创建一个账户对象，代表两个人的共享账户
Account acc = new Account("ICBC-110",1000000);
//2、创建两个线程，分别代表小明、小红，再去同一个账户下取出10万元。
new DrawThread(acc,"小明").start();//小明
new DrawThread(acc,"小红").start();//小红
}
}
public class Account {
private String cargId;//卡号
private double money;//余额
public Account() {
}
public Account(String cargId, double money) {
this.cargId = cargId;
this.money = money;
}
public void drawMoney(double i){
//判断谁来取钱
String name = Thread.currentThread().getName();
//判断余额是否足够
if (this.money>=i){
System.out.println(name+"来取钱:"+i+"成功");
this.money -= i;
System.out.println(name+"来取钱后，"+"余额剩余："+this.money);
}else{
System.out.println(name+"来取钱:余额不足");
}
}
public String getCargId() {
return cargId;
}
public void setCargId(String cargId) {
this.cargId = cargId;
}
public double getMoney() {
return money;
}
public void setMoney(double money) {
this.money = money;
}
}
public class DrawThread extends Thread{
private Account account;
public DrawThread(Account a,String name) {
super(name);
this.account = a;
}
@Override
public void run() {
//super.run();
//取钱
account.drawMoney(1000000);
}
}
//执行结果
小红来取钱:1000000.0成功
小明来取钱:1000000.0成功
小红来取钱后，余额剩余：0.0
小明来取钱后，余额剩余：-1000000.02.3、解决办法：线程同步
2.3.1、线程同步的思想
小明和小红都使用了取钱线程，两个线程同时执行了，就出现了都取成功，余额出现了负数。
2.3.2、线程同步的常见方案
加锁：每次只允许一个线程加锁，加锁后才能进入访问，访问完毕后自动解锁，然后其他线程才能再加锁进来。
加锁的三种方式：1、同步代码块；2、同步方法；3、Lock锁
2.3.3、同步代码块
作用：把访问共享资源的核心代码给上锁，以此保证线程安全。
synchronized(同步锁){
访问共享资源的核心代码
}
原理：每次只允许一个线程加锁后进入，执行完毕后自动解锁，其他线程才可以进来执行，执行过程还是加锁再解锁
ps:对于当前同时执行的线程来说，同步锁必须是同一把（同一个对象），否则会出现bug。
//将主业务设置为同步代码块
synchronized ("同步锁") {
if (this.money>=i){
System.out.println(name+"来取钱:"+i+"成功");
this.money -= i;
System.out.println(name+"来取钱后，"+"余额剩余："+this.money);
}else{
System.out.println(name+"来取钱:余额不足");
}
}
//执行结果
小明来取钱:1000000.0成功
小明来取钱后，余额剩余：0.0
小红来取钱:余额不足如果有其他人来取钱
Account acc1 = new Account("ICBC-112",1000000);
new DrawThread(acc1,"小黑").start();//小黑
new DrawThread(acc1,"小白").start();//小白此时就会出现这情况
小白来取钱:1000000.0成功
小白来取钱后，余额剩余：0.0
小红来取钱:1000000.0成功
小红来取钱后，余额剩余：0.0
小黑来取钱:余额不足
小明来取钱:余额不足解决办法就是将synchronized里面的参数改为this
//this代表共享资源
synchronized (this) {
if (this.money>=i){
System.out.println(name+"来取钱:"+i+"成功");
this.money -= i;
System.out.println(name+"来取钱后，"+"余额剩余："+this.money);
}else{
System.out.println(name+"来取钱:余额不足");
}
}执行结果
小黑来取钱:1000000.0成功
小黑来取钱后，余额剩余：0.0
小明来取钱:1000000.0成功
小白来取钱:余额不足
小明来取钱后，余额剩余：0.0
小红来取钱:余额不足扩展：静态方法
当静态方法使用同步锁的时候，可以直接使用类名来作为参数
public static void test(){
synchronized (Account.class){
}
}PS：使用规范：
- 建议使用共享资源做为锁对象，对于实力方法建议使用this作为锁对象。
- 对于静态方法建议使用字节码（类名.class）对象作为锁对象。
2.3.4、同步方法
作用：把访问共享资源的核心方法给上锁，以此来保证线程安全
修饰符 synchronized 返回值类型 方法名称（形参列表）｛
操作共享资源的代码
｝
原理：每次只能一个线程进入，执行完毕以后自动解锁，其他线程才可以进来执行。
//同步方法，内部包含this
public synchronized void drawMoney(double i){
//判断谁来取钱
String name = Thread.currentThread().getName();
//判断余额是否足够
if (this.money>=i){
System.out.println(name+"来取钱:"+i+"成功");
this.money -= i;
System.out.println(name+"来取钱后，"+"余额剩余："+this.money);
}else{
System.out.println(name+"来取钱:余额不足");
}
}
//执行结果
小红来取钱:1000000.0成功
小红来取钱后，余额剩余：0.0
小明来取钱:余额不足同步方法底层原理：
- 同步方法其实底层也是有隐士锁对象的，只是锁的范围是整个方法代码。
- 如果方法是实例方法：同步方法默认用this作为的锁对象。
- 如果方法是静态方法：同步方法默认用类名.class作为的锁对象。
2.3.5、同步代码块与同步方法比较
- 范围上：同步代码块锁的范围更小，同步方法锁的范围更大，锁的范围越小，性能越好。
- 可读性：同步方法更好
2.3.6、Lock锁
- 是JDK5开始提供的一个新的锁定操作，通过它可以创建出锁对象进行加锁和解锁，更灵活、更方便、更强大。
- 是接口，不能直接实例化，可以采用他的实现类ReentrantLock来构建Lock锁对象。
//创建一个锁对象
private Lock lock = new ReentrantLock();
//加锁
lock.lock();
//判断余额是否足够
if (this.money>=i){
System.out.println(name+"来取钱:"+i+"成功");
this.money -= i;
System.out.println(name+"来取钱后，"+"余额剩余："+this.money);
}else{
System.out.println(name+"来取钱:余额不足");
}
//解锁
lock.unlock();
//执行结果
小明来取钱:1000000.0成功
小明来取钱后，余额剩余：0.0
小红来取钱:余额不足ps:注意
- 创建的时候增加final,保证不可修改：private final Lock lock = new ReentrantLock();
- 解锁最好放在finally中：
//加锁 lock.lock(); //判断余额是否足够 try { if (this.money>=i){ System.out.println(name+"来取钱:"+i+"成功"); this.money -= i; System.out.println(name+"来取钱后，"+"余额剩余："+this.money); }else{ System.out.println(name+"来取钱:余额不足"); } } catch (Exception e) { throw new RuntimeException(e); } finally { //解锁 lock.unlock(); }这样的好处就是，如果出现错误，还能继续执行
| 构造器 | 说明 |
| public ReentrantLock() | 获得Lock锁的实现类对象 |
| 常用方法 | |
| 方法名称 | 说明 |
| void lock() | 获得锁 |
| void unlocak() | 释放锁 |
2.4、线程通信
当多个线程共同操作共享资源时，线程间通过某种方式互相告知自己的状态，以相互协调，并避免无效的资源争夺。
2.4.1、常见模型
- 生产者负责生产数据。
- 消费者线程负责消费生产者生产的数据。
- 注意：生产者生产完数据应该等待自己，通知消费者消费；消费者消费完数据也应该等待自己，通知生产者生产。
2.4.2、 案例
Object类的等待和唤醒方法：
| 方法名称 | 说明 |
| void wait() | 让当前线程等待并释放所占锁，直到令一个线程调用notify()方法或notifyAll()方法 |
| void notify() | 唤醒正在等待的单个线程 |
| void notifyAll() | 唤醒正在等待的所有线程 |
注意：上述方法应该使用当前同步锁对象进行调用
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
Desk desk = new Desk();
//创建三个生产者线程
new Thread(() ->{
desk.put();
},"生产者1").start();
new Thread(() ->{
desk.put();
},"生产者2").start();
new Thread(() ->{
desk.put();
},"生产者3").start();
//创建两个消费者线程
new Thread(() ->{
while (true) {
desk.get();
}
},"消费者1").start();
new Thread(() ->{
while (true) {
desk.get();
}
},"消费者2").start();
}
}
public class Desk {
private List<String> list = new ArrayList<>();
//放1个包子的方法
//三个生产者
public synchronized void put() {
String name = Thread.currentThread().getName();
//判断是否有包子
try {
if (list.size() == 0){
list.add(name + "做的肉包子");
System.out.println(name + "做了一个肉包子");
Thread.sleep(2000);
//唤醒别人，等待自己
//先唤醒，再等待
this.notifyAll();
this.wait();
}else{
//其他生产者进来，发现有包子，不做了
//唤醒别人，等待自己
//先唤醒，再等待
this.notifyAll();
this.wait();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
//取一个包子的方法
//两个消费者
public synchronized void get() {
String name = Thread.currentThread().getName();
try {
if (list.size() == 1){
//有包子，吃掉
System.out.println(name + "吃了:"+list.get(0));
//清空list
list.clear();
Thread.sleep(1000);
//唤醒别人，等待自己
//先唤醒，再等待
this.notifyAll();
this.wait();
}else{
//没有包子
//唤醒别人，等待自己
//先唤醒，再等待
this.notifyAll();
this.wait();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}执行结果
生产者1做了一个肉包子
消费者2吃了:生产者1做的肉包子
生产者3做了一个肉包子
消费者1吃了:生产者3做的肉包子
![[C++]指针与结构体](https://img-blog.csdnimg.cn/c7e031868b7a4825a431879109fe2171.png#pic_center)
