轻松学习多线程-02-Single Threaded Execution 模式

本文主要是介绍轻松学习多线程-02-Single Threaded Execution 模式，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

Single Threaded Execution

这座桥，一次只能过一个人。

情景引入

使用程序模拟三个人频繁通过一个只允许通过一个人的门。
每次有人通过，人数统计便会增加。
每次通过，都会校验通过者的信息。

普通方式

定义

• Gate.java

定义接口。

/*** 接口* @author bbhou*/
public interface Gate {/*** 对过门的人通过校验* @param name 姓名* @param address 地址*/void pass(String name, String address);}

• UserThread.java

用户执行线程

/*** 用户线程* @author bbhou* @since 1.0.0*/
public class UserThread extends Thread {private final Gate gate;/*** 名称*/private final String name;/*** 地址*/private final String address;public UserThread(Gate gate, String name, String address) {this.gate = gate;this.name = name;this.address = address;}@Overridepublic void run() {System.out.println(this.name + " BEGIN!");while (true) {this.gate.pass(name, address);}}}

• UnsafeGate.java

线程不安全的实现

/*** UnsafeGate 线程不安全* @since 1.0.0* @author bbhou*/
public class UnsafeGate implements Gate {/*** 计数器*/private int counter = 0;/*** 姓名*/private String name;/*** 地址*/private String address;/*** 通过* @param name 姓名* @param address 地址*/@Overridepublic void pass(String name, String address) {this.counter++;this.name = name;this.address = address;check();}/*** 信息校验*/private void check() {if(name.charAt(0) != address.charAt(0)) {System.out.println("-----------------------BROKEN-----------------------"+toString());}}@Overridepublic String toString() {return "UnsafeGate{" +"counter=" + counter +", name='" + name + '\'' +", address='" + address + '\'' +'}';}}

运行 & 测试

• run

public static void main(String[] args) {Gate gate = new UnsafeGate();new UserThread(gate, "Apple", "Apple").start();new UserThread(gate, "Big", "Big").start();new UserThread(gate, "Cat", "Cat").start();
}

• 运行结果

Apple BEGIN!
Cat BEGIN!
-----------------------BROKEN-----------------------UnsafeGate{counter=3393, name='Apple', address='Cat'}
Big BEGIN!
-----------------------BROKEN-----------------------UnsafeGate{counter=3903, name='Apple', address='Apple'}
-----------------------BROKEN-----------------------UnsafeGate{counter=4098, name='Apple', address='Apple'}
-----------------------BROKEN-----------------------UnsafeGate{counter=4301, name='Apple', address='Apple'}
-----------------------BROKEN-----------------------UnsafeGate{counter=3393, name='Apple', address='Cat'}
（以下省略）

结果分析

很明显，这不太符合我们的预期。
当多线程执行时，这个类是线程不安全的。
出现这种现象的原因是，当一个线程执行 check() 方法时，其他线程在执行 pass() 方法。导致 name、address 的属性被修改。
如何解决这个问题呢？
请往下看。

模式案例

• SafeGate.java

我们将 pass() 和 toString() 进行同步保护。如下：

/*** 线程安全* @since 1.0.0* @author bbhou*/
public class SafeGate implements Gate {/*** 计数器*/private int counter = 0;/*** 姓名*/private String name;/*** 地址*/private String address;/*** 通过* @param name 姓名* @param address 地址*/@Overridepublic synchronized void pass(String name, String address) {this.counter++;this.name = name;this.address = address;check();}/*** 信息校验*/private void check() {if(name.charAt(0) != address.charAt(0)) {System.out.println("-----------------------BROKEN-----------------------"+toString());}}@Overridepublic synchronized String toString() {return "SafeGate{" +"counter=" + counter +", name='" + name + '\'' +", address='" + address + '\'' +'}';}
}

运行 & 测试

• run

public static void main(String[] args) {Gate gate = new SafeGate();new UserThread(gate, "Apple", "Apple").start();new UserThread(gate, "Big", "Big").start();new UserThread(gate, "Cat", "Cat").start();
}

• 运行结果

Big BEGIN!
Apple BEGIN!
Cat BEGIN!

结果分析

这次结果不会再出现错误的信息。
原因是什么呢？

• synchronized 的作用
  第一个案例中提到，之所以出现问题，是因为 pass() 被个线程交错执行导致的。
  synchronized 可以保证此方法同时只能被一个线程执行。

• synchronized 保护着什么？
  本案例中，pass() 被声明为 synchronized 之后，保护着 Gate 类中的 counter,name,address 三个字段。
  确保这些字段不会被多个线程同时访问。

• 其他地方保护好了吗？
  上面的方法中，你应该发现 check() 方法并没有被声明为 synchronized。
  会存在问题吗？
  其实不会，原因如下：
  （1）此类为 private 方法，外部无法直接访问。
  （2）调用此类的方法 pass()是被声明为 synchronized 的。
  所需该类无需进行声明。
  当然就算加上也不算错，但是这样可能会降低性能。

UML & Code

• UML
  类之间的关系：
  

• Code

代码地址

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这篇关于轻松学习多线程-02-Single Threaded Execution 模式的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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