java 多執行緒-2

Noah996發表於2020-09-12
Java執行緒

七、執行緒生命週期

沒錯，執行緒也是有生命週期的。就好像人類有出生、兒童、青年、中年、晚年、死亡一般。下面是執行緒的生命週期圖：

八、執行緒的安全問題

所謂執行緒不安全【併發問題】，舉個例子來說，如賣票，會出現重票、錯票等現象，這就是執行緒不安全的。

並行：多個CPU同時執行多個任務。比如：多個人同時做不同的事

併發：一個CPU(採用時間片)同時執行多個任務。比如：秒殺、多個人做同一件事。

如：

/**
 * 建立三個視窗買票，共100張票。用Runnable介面實現
 */
public class RunMainRunnable {
    public static void main(String[] args) {
        Window window = new Window();
        // 建立三個執行緒
        Thread win1 = new Thread(window);
        Thread win2 = new Thread(window);
        Thread win3 = new Thread(window);
        // 設定執行緒的名字
        win1.setName("視窗一：");
        win2.setName("視窗二：");
        win3.setName("視窗三：");
        // 啟動執行緒
        win1.start();
        win2.start();
        win3.start();
    }
}

class Window implements Runnable{
    private int ticket = 100; // 定義100張票
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (ticket > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(100); // 呼叫此方法，讓效果明顯一點
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"獲取到了第"+ticket+"票");
                ticket--;
            }else{
                break;
            }
        }
    }
}

執行結果：出現了重票

問題分析：

之所以會出現重票、錯票等問題，就是因為出現了執行緒不安全。【假設此時ticket=7】在if判斷中，如當視窗一獲得cpu後，首先判斷ticket>0會真，執行列印語句輸出“視窗一：獲取到了第7票”，此時視窗二獲得cpu【注意：視窗一併未執行“ticket--;”，ticket依然為7】，判斷ticket>0為真，執行列印語句輸出“視窗二：獲取到了第7票”，此時視窗三獲得cpu【注意：視窗二並未執行“ticket--;”，ticket依然為7】，判斷ticket>0為真，執行列印語句輸出“視窗三：獲取到了第7票”。便會出現重票。這在實際生活當中，肯定是不允許的，那我們該如何解決執行緒的安全問題呢？

九、同步機制

在Java中，我們通過同步機制，來解決執行緒的安全問題。

方式一：同步程式碼塊

synchronized(同步監視器){
   //需要被同步的程式碼

}

說明：

  1. 什麼是同步的程式碼？
    • 操作共享資料的程式碼，即為需要被同步的程式碼。
  2. 什麼是共享資料？
    • 多個執行緒共同操作的變數。比如：ticket就是共享資料。
  3. 什麼是同步監視器
    • 俗稱：鎖。任何一個類的物件，都可以充當鎖。
    • 要求：多個執行緒必須要共用同一把鎖。

方式二：同步方法

 如果操作共享資料的程式碼完整的宣告在一個方法中，我們不妨將此方法宣告為同步的。

總結：

好處：同步的方式，解決了執行緒的安全問題。

壞處：操作同步程式碼時，只能有一個執行緒參與，其他執行緒等待。相當於是一個單執行緒的過程，效率低。 ---侷限性

eg1：方式一：同步程式碼塊

/**
 * 建立三個視窗買票，共100張票。用Runnable介面實現
 */
public class RunMainRunnable {
    public static void main(String[] args) {
        Window window = new Window();
        // 建立三個執行緒
        Thread win1 = new Thread(window);
        Thread win2 = new Thread(window);
        Thread win3 = new Thread(window);
        // 設定執行緒的名字
        win1.setName("視窗一：");
        win2.setName("視窗二：");
        win3.setName("視窗三：");
        // 啟動執行緒
        win1.start();
        win2.start();
        win3.start();
    }
}

/**
 * 方式一；同步程式碼塊
 */
class Window implements Runnable{
    private int ticket = 100; // 定義100張票
    private Object object = new Object();
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
           synchronized (object){  // 同步程式碼塊
               if (ticket > 0) {
                   try {
                       Thread.sleep(100); // 呼叫此方法，讓效果明顯一點
                   } catch (InterruptedException e) {
                       e.printStackTrace();
                   }
                   System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"獲取到了第"+ticket+"票");
                   ticket--;
               }else{
                   break;
               }
           }
        }
    }
}

eg2：方式二：同步方法

/**
 * 建立三個視窗買票，共100張票。用Runnable介面實現
 */
public class RunMainRunnable {
    public static void main(String[] args) {
        Window window = new Window();
        // 建立三個執行緒
        Thread win1 = new Thread(window);
        Thread win2 = new Thread(window);
        Thread win3 = new Thread(window);
        // 設定執行緒的名字
        win1.setName("視窗一：");
        win2.setName("視窗二：");
        win3.setName("視窗三：");
        // 啟動執行緒
        win1.start();
        win2.start();
        win3.start();
    }
}

/*
方式二；同步方法
* */
class Window implements Runnable{
    private int ticket = 100; // 定義100張票
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            show();// 呼叫同步方法
            if (ticket == 0) {
                break; // 用來結束迴圈
            }
        }
    }

    // 定義一個私有方法
    private synchronized void show() { // 加synchronized關鍵字，使其成為一位同步方法。同步監視器或鎖即為：this
        if (ticket > 0) {
            try {
                Thread.sleep(100); // 呼叫此方法，讓效果明顯一點
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"獲取到了第"+ticket+"票");
            ticket--;
        }
    }
}

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