Java编程那些事儿98——多线程问题及处理1

Java编程那些事儿98——多线程问题及处理1

陈跃峰

出自：http://blog.csdn.net/mailbomb

12.4 多线程问题及处理

多线程编程为程序开发带来了很多的方便，但是也带来了一些问题，这些问题是在程序开发过程中必须进行处理的问题。

这些问题的核心是，如果多个线程同时访问一个资源，例如变量、文件等，时如何保证访问安全的问题。在多线程编程中，这种会被多个线程同时访问的资源叫做临界资源。

下面通过一个简单的示例，演示多个线程访问临界资源时产生的问题。在该示例中，启动了两个线程类DataThread的对象，该线程每隔200毫秒输出一次变量n的值，并将n的值减少1。变量n的值存储在模拟临界资源的Data类中，该示例的核心是两个线程类都使用同一个Data类的对象，这样Data类的这个对象就是一个临界资源了。示例代码如下：

package syn1;

/**

* 模拟临界资源的类

*/

public class Data {

public int n;

public Data(){

n = 60;

}

}

package syn1;

/**

* 测试多线程访问时的问题

*/

public class TestMulThread1 {

public static void main(String[] args) {

Data data = new Data();

DataThread d1 = new DataThread(data,"线程1");

DataThread d2 = new DataThread(data,"线程2");

}

}

package syn1;

/**

* 访问数据的线程

*/

public class DataThread extends Thread {

Data data;

String name;

public DataThread(Data data,String name){

this.data = data;

this.name = name;

start();

}

public void run(){

try{

for(int i = 0;i < 10;i++){

System.out.println(name + ":" + data.n);

data.n--;

Thread.sleep(200);

}

}catch(Exception e){}

}

}

在运行时，因为不同情况下该程序的运行结果会出现不同，该程序的一种执行结果为：

线程1:60

线程2:60

线程2:58

线程1:58

线程2:56

线程1:56

线程2:54

线程1:54

线程2:52

线程1:52

线程2:50

线程1:50

线程2:48

线程1:48

线程2:47

线程1:46

线程2:44

线程1:44

线程2:42

线程1:42

从执行结果来看，第一次都输出60是可以理解的，因为线程在执行时首先输出变量的值，这个时候变量n的值还是初始值60，而后续的输出就比较麻烦了，在开始的时候两个变量保持一致的输出，而不是依次输出n的每个值的内容，而到将要结束时，线程2输出47这个中间数值。

出现这种结果的原因很简单：线程1改变了变量n的值以后，还没有来得及输出，这个变量n的值就被线程2给改变了，所以在输出时看的输出都是跳跃的，偶尔出现了连续。

出现这个问题也比较容易接受，因为最基本的多线程程序，系统只保证线程同时执行，至于哪个先执行，哪个后执行，或者执行中会出现一个线程执行到一半，就把CPU的执行权交给了另外一个线程，这样线程的执行顺序是随机的，不受控制的。所以会出现上面的结果。

这种结果在很多实际应用中是不能被接受的，例如银行的应用，两个人同时取一个账户的存款，一个使用存折、一个使用卡，这样访问账户的金额就会出现问题。或者是售票系统中，如果也这样就出现有人买到相同座位的票，而有些座位的票却未售出。

在多线程编程中，这个是一个典型的临界资源问题，解决这个问题最基本，最简单的思路就是使用同步关键字synchronized。

synchronized关键字是一个修饰符，可以修饰方法或代码块，其的作用就是，对于同一个对象(不是一个类的不同对象)，当多个线程都同时调用该方法或代码块时，必须依次执行，也就是说，如果两个或两个以上的线程同时执行该段代码时，如果一个线程已经开始执行该段代码，则另外一个线程必须等待这个线程执行完这段代码才能开始执行。就和在银行的柜台办理业务一样，营业员就是这个对象，每个顾客就好比线程，当一个顾客开始办理时，其它顾客都必须等待，及时这个正在办理的顾客在办理过程中接了一个电话 (类比于这个线程释放了占用CPU的时间，而处于阻塞状态)，其它线程也只能等待。

使用synchronized关键字修改以后的上面的代码为：

package syn2;

/**

* 模拟临界资源的类

*/

public class Data2 {

public int n;

public Data2(){

n = 60;

}

public synchronized void action(String name){

System.out.println(name + ":" + n);

n--;

}

}

package syn2;

/**

* 测试多线程访问时的问题

*/

public class TestMulThread2 {

public static void main(String[] args) {

Data2 data = new Data2();

Data2Thread d1 = new Data2Thread(data,"线程1");

Data2Thread d2 = new Data2Thread(data,"线程2");

}

}

package syn2;

/**

* 访问数据的线程

*/

public class Data2Thread extends Thread {

Data2 data;

String name;

public Data2Thread(Data2 data,String name){

this.data = data;

this.name = name;

start();

}

public void run(){

try{

for(int i = 0;i < 10;i++){

data.action(name);

Thread.sleep(200);

}

}catch(Exception e){}

}

}

该示例代码的执行结果会出现不同，一种执行结果为：

线程1:60

线程2:59

线程2:58

线程1:57

线程2:56

线程1:55

线程2:54

线程1:53

线程2:52

线程1:51

线程2:50

线程1:49

线程1:48

线程2:47

线程2:46

线程1:45

线程2:44

线程1:43

线程2:42

线程1:41

在该示例中，将打印变量n的代码和变量n变化的代码组成一个专门的方法action，并且使用修饰符synchronized修改该方法，也就是说对于一个Data2的对象，无论多少个线程同时调用action方法时，只有一个线程完全执行完该方法以后，别的线程才能够执行该方法。这就相当于一个线程执行到该对象的synchronized方法时，就为这个对象加上了一把锁，锁住了这个对象，别的线程在调用该方法时，发现了这把锁以后就继续等待下去了。