Java多线程--同步机制解决线程安全问题方式二：同步方法

文章目录

  • 一、同步方法
    • （1）同步方法--案例1
      • 1、案例1
      • 2、案例1之同步监视器
    • （2）同步方法--案例2
      • 1、案例2之同步监视器的问题
      • 2、案例2的补充说明
  • 二、代码及重要说明
    • （1）代码
    • （2）重要说明

一、同步方法

同步方法：synchronized 关键字直接修饰方法，表示同一时刻只有一个线程能进入这个方法，其他线程在外面等着。

🗳️格式：

public synchronized void method(){可能会产生线程安全问题的代码
}

（1）同步方法–案例1

1、案例1

还是拿这个例子来说，方式一实现Runnable接口，如下：

🌱代码

package yuyi02;/*** ClassName: WindowTset2* Package: yuyi02* Description:*		使用同步方法解决实现Runnable接口的线程安全问题* @Author 雨翼轻尘* @Create 2024/1/30 0030 9:52*/
public class WindowTest2 {public static void main(String[] args) {//3.创建当前实现类的对象SaleTicket2 s=new SaleTicket2();//4.将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的实例Thread t1 = new Thread(s);Thread t2 = new Thread(s);Thread t3 = new Thread(s);//给三个线程起名字t1.setName("窗口1");t2.setName("窗口2");t3.setName("窗口3");//5.通过Thread类的实例调用start():1.启动线程 2.调用当前线程的run()。t1.start();t2.start();t3.start();}
}class SaleTicket2 implements Runnable{   //卖票    1.创建一个实现Runnable接口的类（实现类）int ticket=100;@Overridepublic void run() { //2.实现接口中的抽象方法run()方法while (true){if(ticket>0){   //如果票数大于0就可以售票try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//哪个窗口卖票了，票卖了多少System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为：" + ticket);  //最开始票号为100ticket--;}else{break;}}}
}

🍺输出结果（部分）

image.png

可以看到，出现了重票和错票。

现在来解决这个安全问题。

操作ticket的代码：

image.png

现在将他们完全声明在一个方法show()当中，然后在while里面调用show()方法。比如：

image.png

我们可以将while里面的show()用synchronized包裹，就是同步代码块的方式，如下：

public void run() { //2.实现接口中的抽象方法run()方法while (true){synchronized (this) {show();}}
}

当然也可以将show方法声明为同步方法。

现在这里有点错误，就是break的问题。之前是在while里面写的，现在将if-else从while里面抽出来了，所以break就不行了。
将break直接删掉吗？不行，这样的话程序就不能自己结束了。如下：

image.png

我们可以声明一个变量isFlag，初始化为true。如下：

image.png

🌱代码

public class WindowTest2 {public static void main(String[] args) {//3.创建当前实现类的对象SaleTicket2 s=new SaleTicket2();//4.将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的实例Thread t1 = new Thread(s);Thread t2 = new Thread(s);Thread t3 = new Thread(s);//给三个线程起名字t1.setName("窗口1");t2.setName("窗口2");t3.setName("窗口3");//5.通过Thread类的实例调用start():1.启动线程 2.调用当前线程的run()。t1.start();t2.start();t3.start();}
}class SaleTicket2 implements Runnable{   //卖票    1.创建一个实现Runnable接口的类（实现类）int ticket=100;boolean isFlag=true;public void show(){if(ticket>0){   //如果票数大于0就可以售票try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//哪个窗口卖票了，票卖了多少System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为：" + ticket);  //最开始票号为100ticket--;}else{isFlag=false;}}@Overridepublic void run() { //2.实现接口中的抽象方法run()方法while (isFlag){synchronized (this) {show();}}}
}

🍺输出结果（部分）

image.png

但是现在还是用的“同步代码块”来解决问题。

现在操作ticket的代码完全写在了show()方法里面，那么将这个show方法加一个同步即可，就是直接加一个synchronized，如下：

image.png

🌱代码

public class WindowTest2 {public static void main(String[] args) {//3.创建当前实现类的对象SaleTicket2 s=new SaleTicket2();//4.将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的实例Thread t1 = new Thread(s);Thread t2 = new Thread(s);Thread t3 = new Thread(s);//给三个线程起名字t1.setName("窗口1");t2.setName("窗口2");t3.setName("窗口3");//5.通过Thread类的实例调用start():1.启动线程 2.调用当前线程的run()。t1.start();t2.start();t3.start();}
}class SaleTicket2 implements Runnable{   //卖票    1.创建一个实现Runnable接口的类（实现类）int ticket=100;boolean isFlag=true;public synchronized void show(){ //此时的同步监视器就是：this 。此题目中是s，是唯一的，线程安全if(ticket>0){   //如果票数大于0就可以售票try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//哪个窗口卖票了，票卖了多少System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为：" + ticket);  //最开始票号为100ticket--;}else{isFlag=false;}}@Overridepublic void run() { //2.实现接口中的抽象方法run()方法while (isFlag){show();}}
}

🍺输出结果（部分）

image.png

可以。

2、案例1之同步监视器

上面的show()方法中，我们没有显示得去写同步监视器，其实它是默认的。

针对于这个同步方法，若这个方法是非静态的，那么这个同步监视器默认的就是this。

image.png

这个this是改不了的，我们只能考虑这个this是不是唯一的。

🎲此时this是唯一的吗？

是唯一的。因为现在实在当前实现方式里面写的，类SaleTicket2的对象只造了一个，并且被多个线程所共用。所以调用方法的时候，只有唯一的对象s。

如下：

image.png

所以线程是安全的，没有问题。

（2）同步方法–案例2

1、案例2之同步监视器的问题

还是拿这个例子来说，方式二继承Thread类，如下：

🌱代码

package yuyi02;/*** ClassName: WindowTest3* Package: yuyi02* Description:*      使用同步方法解决继承Thread类的线程安全问题* @Author 雨翼轻尘* @Create 2024/1/30 0030 11:03*/
public class WindowTest3 {public static void main(String[] args) {//3.创建3个窗口  创建当前Thread的子类的对象Window w1=new Window();Window w2=new Window();Window w3=new Window();//命名w1.setName("窗口1");w2.setName("窗口2");w3.setName("窗口3");//4.通过对象调用start(): 1.启动线程 2.调用当前线程的run()方法w1.start();w2.start();w3.start();}
}class Window extends Thread{    //卖票  1.创建一个继承于Thread类的子类//票static int ticket=100;//2.重写Thread类的run() —>将此线程要执行的操作，声明在此方法体中@Overridepublic void run() {while (true){if(ticket>0){   //如果票数大于0就可以售票try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//哪个窗口卖票了，票卖了多少System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为：" + ticket);  //最开始票号为100ticket--;}else{break;}}}
}

🍺输出结果（部分）

image.png

出现了重票的问题。

现在来解决这个安全问题。

操作ticket的代码：

image.png

将上述操作ticket的代码放在方法show1()中，如下：

image.png

跟上一个案例类似，将break去掉，加一个isFlag1，如下：

image.png

当然，isFlag都要共用一个，所以需要加上static，如下：

image.png

🌱代码

public class WindowTest3 {public static void main(String[] args) {//3.创建3个窗口  创建当前Thread的子类的对象Window w1=new Window();Window w2=new Window();Window w3=new Window();//命名w1.setName("窗口1");w2.setName("窗口2");w3.setName("窗口3");//4.通过对象调用start(): 1.启动线程 2.调用当前线程的run()方法w1.start();w2.start();w3.start();}
}class Window extends Thread{    //卖票  1.创建一个继承于Thread类的子类//票static int ticket=100;static boolean isFlag1=true;//2.重写Thread类的run() —>将此线程要执行的操作，声明在此方法体中@Overridepublic void run() {while (isFlag1){show1();}}public void show1(){if(ticket>0){   //如果票数大于0就可以售票try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//哪个窗口卖票了，票卖了多少System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为：" + ticket);  //最开始票号为100ticket--;}else{isFlag1=false;}}
}

🍺输出结果（部分）

现在还没有解决线程安全问题，所以输出结果还是有重票的，如下：

image.png

现在我们直接给show1()方法加上synchronized，可以吗？

如下：

image.png

🌱代码

public class WindowTest3 {public static void main(String[] args) {//3.创建3个窗口  创建当前Thread的子类的对象Window w1=new Window();Window w2=new Window();Window w3=new Window();//命名w1.setName("窗口1");w2.setName("窗口2");w3.setName("窗口3");//4.通过对象调用start(): 1.启动线程 2.调用当前线程的run()方法w1.start();w2.start();w3.start();}
}class Window extends Thread{    //卖票  1.创建一个继承于Thread类的子类//票static int ticket=100;static boolean isFlag1=true;//2.重写Thread类的run() —>将此线程要执行的操作，声明在此方法体中@Overridepublic void run() {while (isFlag1){show1();}}public synchronized void show1(){   //非静态同步方法，此时同步监视器就是this，此问题中的this有：w1,w2,w3if(ticket>0){   //如果票数大于0就可以售票try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//哪个窗口卖票了，票卖了多少System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为：" + ticket);  //最开始票号为100ticket--;}else{isFlag1=false;}}
}

🍺输出结果（部分）

image.png

此时是非静态同步方法，同步监视器就是this，此问题中的this有：w1，w2，w3（当前类的对象造了三个）。所以肯定不行。

2、案例2的补充说明

上面那个既然不行，那该怎么办呢？

把show()方法改成静态的吗？如下：

image.png

🌱代码

public class WindowTest3 {public static void main(String[] args) {//3.创建3个窗口  创建当前Thread的子类的对象Window w1 = new Window();Window w2 = new Window();Window w3 = new Window();//命名w1.setName("窗口1");w2.setName("窗口2");w3.setName("窗口3");//4.通过对象调用start(): 1.启动线程 2.调用当前线程的run()方法w1.start();w2.start();w3.start();}
}class Window extends Thread {    //卖票  1.创建一个继承于Thread类的子类//票static int ticket = 100;static boolean isFlag1 = true;//2.重写Thread类的run() —>将此线程要执行的操作，声明在此方法体中@Overridepublic void run() {while (isFlag1) {show1();}}public static synchronized void show1() {   //静态方法的同步监视器是：当前类，就是Window.classif (ticket > 0) {   //如果票数大于0就可以售票try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//哪个窗口卖票了，票卖了多少System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为：" + ticket);  //最开始票号为100ticket--;} else {isFlag1 = false;}}}

🍺输出结果（部分）

image.png

现在这个案例加上static是可行的。

静态方法的同步监视器是当前类本身，就是Window.class（这里是一个对象，一个值，不是类），是唯一的。所以现在是安全的。

🍰说明

这个方法能不能改成静态的，需要看具体的问题。适合就可以改，不适合就不要改了。

若有的方法就是一个实例方法，里面要用实例变量，那就不适合改，同步方法就不靠谱了。

所以这里不要刻意去满足同步方法让它去达到我们的要求（不要为了线程安全，去特意将方法改为静态的）。

有的时候这个方法就不适合加上静态，同步方法就不适合去做了，就不要使用同步方法了。

那我们就主动将操作ticket的代码用synchronized包裹一下，然后指定一个同步监视器即可。

二、代码及重要说明

（1）代码

①【使用同步方法解决实现Runnable接口的线程安全问题】

🌱代码

package yuyi02;/*** ClassName: WindowTset2* Package: yuyi02* Description:*      使用同步方法解决实现Runnable接口的线程安全问题* @Author 雨翼轻尘* @Create 2024/1/30 0030 9:52*/
public class WindowTest2 {public static void main(String[] args) {//3.创建当前实现类的对象SaleTicket2 s=new SaleTicket2();//4.将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的实例Thread t1 = new Thread(s);Thread t2 = new Thread(s);Thread t3 = new Thread(s);//给三个线程起名字t1.setName("窗口1");t2.setName("窗口2");t3.setName("窗口3");//5.通过Thread类的实例调用start():1.启动线程 2.调用当前线程的run()。t1.start();t2.start();t3.start();}
}class SaleTicket2 implements Runnable{   //卖票    1.创建一个实现Runnable接口的类（实现类）int ticket=100;boolean isFlag=true;public synchronized void show(){    //此时的同步监视器就是：this 。此题目中是s，是唯一的，线程安全if(ticket>0){   //如果票数大于0就可以售票try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//哪个窗口卖票了，票卖了多少System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为：" + ticket);  //最开始票号为100ticket--;}else{isFlag=false;}}@Overridepublic void run() { //2.实现接口中的抽象方法run()方法while (isFlag){show();}}
}

②【使用同步方法解决继承Thread类的线程安全问题】

🌱代码

package yuyi02;/*** ClassName: WindowTest3* Package: yuyi02* Description:*      使用同步方法解决继承Thread类的线程安全问题* @Author 雨翼轻尘* @Create 2024/1/30 0030 11:03*/
public class WindowTest3 {public static void main(String[] args) {//3.创建3个窗口  创建当前Thread的子类的对象Window w1 = new Window();Window w2 = new Window();Window w3 = new Window();//命名w1.setName("窗口1");w2.setName("窗口2");w3.setName("窗口3");//4.通过对象调用start(): 1.启动线程 2.调用当前线程的run()方法w1.start();w2.start();w3.start();}
}class Window extends Thread {    //卖票  1.创建一个继承于Thread类的子类//票static int ticket = 100;static boolean isFlag1 = true;//2.重写Thread类的run() —>将此线程要执行的操作，声明在此方法体中@Overridepublic void run() {while (isFlag1) {show1();}}public static synchronized void show1() {   //非静态同步方法，此时同步监视器就是this，此问题中的this有：w1,w2,w3，线程仍然不安全，加一个staticif (ticket > 0) {   //如果票数大于0就可以售票try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//哪个窗口卖票了，票卖了多少System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为：" + ticket);  //最开始票号为100ticket--;} else {isFlag1 = false;}}}

（2）重要说明

【同步方法】

🗳️格式：

public synchronized void method(){可能会产生线程安全问题的代码
}

🚗说明

  • 如果操作共享数据的代码（需要被同步的代码）完整的声明在了一个方法中，那么我们就可以将此方法声明为同步方法即可。
  • 非静态的同步方法，默认同步监视器是this；静态的同步方法，默认同步监视器是当前类本身。

☕注意

现在咱们线程一共说了这么几件事情，如下：

image.png

下面来看一下这个关键字：synchronized（同步的）

  • 好处：解决了线程的安全问题。
  • 弊端：在操作共享数据时，多线程其实是串行执行的，意味着性能低。

卖票：三个线程来做，交互去执行。

当一个线程还没有操作完，其他线程也过来了，就会出现安全问题。

执行前面代码的时候，三个线程没有共享数据，同时执行也没有问题。

但是在执行共享数据的代码的时候，只能让一个线程进去，其他线程在外面等着。

也就是说，执行前面代码的时候，三个线程可以并发执行，但是在操作共享数据的时候，一定是串行的去执行，也就是只有一个线程可以进去执行。所以性能会差一点。

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