java中线程安全，线程死锁，线程通信快速入门

一：多线程安全问题

###1 引入

    /*
     * 多线程并发访问同一个数据资源
     * 3个线程,对一个票资源,出售
     */
    public class ThreadDemo {
     public static void main(String[] args) {
       //创建Runnable接口实现类对象
       Tickets t = new Tickets();
       //创建3个Thread类对象,传递Runnable接口实现类
       Thread t0 = new Thread(t);
       Thread t1 = new Thread(t);
       Thread t2 = new Thread(t);

       t0.start();
       t1.start();
       t2.start();

     }
    }

    /*
     *  通过线程休眠,出现安全问题
     */
    public class Tickets implements Runnable{

     //定义出售的票源
     private int ticket = 100;
     private Object obj = new Object();

     public void run(){
       while(true){

         //对票数判断,大于0,可以出售,变量--操作
           if( ticket > 0){
             try{
                Thread.sleep(50); //加了休眠让其他线程有执行机会
             }catch(Exception ex){}
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 出售第 "+ticket--);
           }
       }
     }
    }

运行结果出现了这么一种情况：

可见票数为0和-1时都进行了售卖，由此可见多线程操作共享数据存在安全隐患

具体的讲:该处有三个线程t0,t1,t2同时对tickets进行操作，程序一运行，3个线程抢占CPU资源，运行执行过if(tickets>0)接着执行休眠操作，在这短短50ms的够CPU干很多事了，继续卖票。到最后休眠时间结束，线程无需在进行判断tickets是否大于0，便接着往下执行，就导致了安全问题

 ###2：解决办法

###2.1java中提供了同步机制，能够解决线程的安全性问题。

    //同步代码块，  同步代码块的锁对象可以是任意的对象
         synchronized (锁对象){
            可能产生线程安全问题的代码
            }

    //同步方法， 同步方法中的锁对象是 this
        public synchronized void method()
              可能产生线程安全问题的代码
        }

    //静态同步方法，静态同步方法中的锁对象是 类名.class
        public synchronized void method()
                      可能产生线程安全问题的代码
        }
     

###2.2同步方法(推荐)或同步代码块解决该售票例子的线程安全问题

public class Tickets implements Runnable {

    // 共一百票
    int tickets = 20;
    Object obj = new Object();

    @Override
    public void run() {
        // 模拟卖票
        while (true) {
            method();
        }
    }

    public synchronized void method() {
        if (tickets > 0) {
            // 线程休眠模拟安全问题
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖票：" + tickets--);
        }
    }

}

###2.3同步代码块的原理

同步操作给对象上了一把对象锁（对象监视器），没有锁的线程不能够继续往下执行，只能等。
线程遇到同步代码块后，线程判断是否有同步锁，有则获取锁，进入同步中去执行，执行完毕释放锁。没有则不能够进行同步代码块中
由于加了同步后，线程进同步判断锁，获取锁，执行完毕释放锁，导致程序的运行速度下降。

举个上厕所的例子：假设有一片区域只有一个厕所且只有一个坑位(共享数据)，有三人A,B,C(三线程)需要上厕所，A拿着钥匙先进去上小厕，需要开门，这个门就相当于对象锁，你进来就得先开门并关上，小厕上了一分钟(Thread.sleep)，上完出来给钥匙给B(释放锁),B在拿着钥匙去开门上大厕，时间十分钟。。这时候C就只能在门外干急着了等B上完了

##3：Lock锁对synchronized的改进

使用同步方法有个缺点：当在sleep休眠时若发生了异常，则该线程是出不了同步的，锁对象释放不了。

因此,SUN公司在jdk5后提供了个Lock接口，Lock接口中的常用方法

void lock()
void unlock()

public class Tickets implements Runnable {

    // 共一百票
    int tickets = 20;
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        // 模拟卖票
        while (true) {
            //调用lock方法加锁
            lock.lock();
            if (tickets > 0) {
                // 线程休眠模拟安全问题
                try {
                    Thread.sleep(50);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 出售第"+tickets--);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        }
    }

}

二：线程的死锁

同步锁使用的弊端：当线程任务中出现了多个同步(多个锁)时，如果同步中嵌套了其他的同步。这时容易引发一种现象：程序出现无限等待，这种现象我们称为死锁。这种情况能避免就避免掉

synchronzied(A锁){
    synchronized(B锁){

　　}
}

　死锁的一个形象比喻：两个人打架互相揪着对方头发不放，A说你先放，B说你先放，两人都不肯先放，就造成了死锁.

　下面为产生死锁的一个例子

public class lockA {
    //保证对象的唯一性
    private lockA(){

    }
    public final static lockA locka = new lockA();
}

public class LockB {
    //保证对象的唯一性
    private LockB() {

    }
    public static final LockB lockb = new LockB();
}

public class DeadLock implements Runnable {

    private int i = 0;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (i % 2 == 0) {
                // 先进入A同步，在进入B同步
                synchronized (lockA.locka) {
                    System.out.println("if---locka");
                    synchronized(LockB.lockb){
                        System.out.println("if---lockb");
                    }
                }
            } else {
                //先进入B同步在进入A同步
                synchronized (LockB.lockb) {
                    System.out.println("else---lockb");
                    synchronized(lockA.locka){
                        System.out.println("else---locka");
                    }
                }
            }
            i++;
        }

    }

}

public class DeadLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        DeadLock deadLock = new DeadLock();
        Thread t0 = new Thread(deadLock);
        Thread t1 = new Thread(deadLock);
        t0.start();t1.start();
    }
}

三：线程通信

线程之间的通信：多个线程在处理同一个资源，但是处理的动作（线程的任务）却不相同。通过一定的手段使各个线程能有效的利用资源。而这种手段即—— 等待唤醒机制

打个比喻：就好像平时收快递一样，快递先由卖家包装，联系收件人员收发货，快递一路经过各个地点中转在到达你的手里。把这一系列过程看作一个个线程，所有线程共同合作处理你这个包裹，从而达到有效利用资源。

等待唤醒机制所涉及到的方法：

wait（） :等待，将正在执行的线程释放其执行资格 和 执行权，并存储到线程池中。
notify（）：唤醒，唤醒线程池中被wait（）的线程，一次唤醒一个，而且是任意的。
notifyAll（）： 唤醒全部：可以将线程池中的所有wait() 线程都唤醒。

其实，所谓唤醒的意思就是让 线程池中的线程具备执行资格。必须注意的是，这些方法都是在 同步中才有效。同时这些方法在使用时必须标明所属锁，这样才可以明确出这些方法操作的到底是哪个锁上的线程。

仔细查看JavaAPI之后，发现这些方法 并不定义在 Thread中，也没定义在Runnable接口中，却被定义在了Object类中，为什么这些操作线程的方法定义在Object类中？

因为这些方法在使用时，必须要标明所属的锁，而锁又可以是任意对象。能被任意对象调用的方法一定定义在Object类中。

Java实现代码如下：

A 线程等待与唤醒案例的实现

     /*
      *  定义资源类,有2个成员变量
      *  name,sex
      *  同时有2个线程,对资源中的变量操作
      *  1个对name,age赋值
      *  2个对name,age做变量的输出打印
      */
     public class Resource {
      public String name;
      public String sex;
      public boolean flag = false;
     }

     /*
      *  输入的线程,对资源对象Resource中成员变量赋值
      *  一次赋值 张三,男
      *  下一次赋值 lisi,nv
      */
     public class Input implements Runnable {
      private Resource r ;

      public Input(Resource r){
        this.r = r;
      }

      public void run() {
        int i = 0 ;
        while(true){
          synchronized(r){
            //标记是true,等待
              if(r.flag){
                try{r.wait();}catch(Exception ex){}
              }

            if(i%2==0){
              r.name = "张三";
              r.sex = "男";
            }else{
              r.name = "lisi";
              r.sex = "nv";
            }
            //将对方线程唤醒,标记改为true
            r.flag = true;
            r.notify();
          }
          i++;
        }
      }

     }

     /*
      *  输出线程,对资源对象Resource中成员变量,输出值
      */
     public class Output implements Runnable {
      private Resource r ;

      public Output(Resource r){
        this.r = r;
      }
      public void run() {
        while(true){
          synchronized(r){
            //判断标记,是false,等待
          if(!r.flag){
            try{r.wait();}catch(Exception ex){}
            }
          System.out.println(r.name+".."+r.sex);
          //标记改成false,唤醒对方线程
          r.flag = false;
          r.notify();
          }
        }
      }

     }

     /*
      *  开启输入线程和输出线程,实现赋值和打印值
      */
     public class ThreadDemo{
      public static void main(String[] args) {

        Resource r = new Resource();

        Input in = new Input(r);
        Output out = new Output(r);

        Thread tin = new Thread(in);
        Thread tout = new Thread(out);

        tin.start();
        tout.start();
      }
     }

输出结果如下：（完成了协同工作，赋值完后输出，输出完后赋值的目的）