《疯狂java讲义》学习（44）：线程同步

本文主要是介绍《疯狂java讲义》学习（44）：线程同步，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！

1线程同步

多线程编程是有趣的事情，它很容易突然出现“错误情况”，这是有系统的线程调度具有一定的随机性造成的，不过即使程序偶然出现问题，那也是由于编程不当引起的。当使用多个线程来访问同一个数据时，很容易“偶然”出现线程安全问题。

1.1线程安全问题

关于线程安全问题，有一个经典的问题——银行取钱的问题。银行取钱的基本流程基本上可以分为如下几个步骤。

1. 用户数据账户、密码，系统判断用户的账户、密码是否匹配。
2. 用户输入取款金额。
3. 系统判断账户金额是否大于取款金额。
4. 如果金额大于取款金额，则取款成功；如果金额小于取款金额，则取款失败。

乍一看上去，这个流程确实就是我们日常生活中的取款流程，这个流程没有任何问题。但一旦将这个流程放在多线程并发的场景下，就有可能出现问题。注意此处说的是有可能，并不是说一定。也许你的程序运行了一百万次都没有出现问题，但没有出现问题并不等于没有问题！
按上面的流程去编写取款程序，而且我么使用两个线程来模拟取钱操作，模拟两个人使用同一个账户并发取钱的问题。我们不管检查账户和密码的操作，仅仅模拟后面三步操作。下面先定义一个账户类，该账户类封装了账户编号和余额两个属性。

package Account;public class Account {// 封装账户编号、账户余额两个Fieldprivate String accountNo;private double balance;public Account() { }// 构造器public Account(String accountNo, double balance) {this.accountNo = accountNo;this.balance = balance;}public String getAccountNo(){return this.accountNo;}public void setAccountNo(String accountNo) {this.accountNo = accountNo;}public double getBalance(){return this.balance;}public void getBalance(double balance) {this.balance = balance;}// 下面方法根据accountNo来重写hashCode()和equals()方法public int hashCode() {return accountNo.hashCode();}public boolean equals(Object obj) {if(this == obj)return true;if (obj != null && obj.getClass()==Account.class) {Account target = (Account)obj;return target.getAccountNo().equals(accountNo);}return false;}
}

接下来提供一个取钱的线程类，该线程类根据执行账户、取钱数量进行取钱操作，取钱的逻辑是当其余额不足时无法提取现金，当余额足够时系统突出钞票，余额减少。

package Account;public class DrawThread extends Thread {//模拟用户账户private Account account;// 当前取钱线程所希望取的钱数private double drawAmount;public DrawThread(String name, Account account, double drawAmount) {super(name);this.account = account;this.drawAmount = drawAmount;}// 当多个线程修改用一个共享数据时，将涉及数据安全问题public void run() {// 账户金额大于取钱数目if (account.getBalance() >= drawAmount) {// 突出钞票System.out.println(getName() + "取钱成功！取出钞票" + drawAmount);try {Thread.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}account.setBalance(account.getBalance() - drawAmount);System.out.println("\t余额为：" + account.getBalance());} else {System.out.println(getName()+"取钱失败！余额不足！");}}
}

读者先不要管程序中那段被注释掉的粗体字代码，上面程序是一个非常简单的取钱逻辑，这个取钱逻辑与实际的取钱操作也很相似。程序的主程序非常简单，仅仅是创建一个账户，并启动两个线程从该账户中取钱，程序如下：

package Account;public class DrawTest {public static void main(String[] args) {// 创建一个账户Account acct = new Account("1234567", 1000);// 模拟两个线程对用一个账号取钱new DrawThread("ffzs", acct, 800).start();new DrawThread("sleepycat", acct, 800).start();}
}

多次运行上面程序，有可能会出现如下结果：

ffzs取钱成功！取出钞票800.0
sleepycat取钱成功！取出钞票800.0余额为：200.0余额为：-600.0

运行结果并不是我们所期望的结果（不过也有可能看到运行正确的效果），这正是多线程编程突然出现的“偶然”错误——因为线程调度的不确定性。假设系统线程调度器在粗体字代码处暂停，让另一个线程执行——为了强制暂停，只要取消上面程序中粗体字代码的注释即可。取消注释后再次编译DrawThread.java，并再次运行DrawTest类，将总可以看到上面的结果。
问题出现了：账户余额只有1000时取出了1600，而且账户余额出现了负值，这不是银行希望的结果。虽然上面程序是人为地使用Thread.sleep(1)来强制线程调度切换，但这种切换也是完全可能发生的——100000次操作只要有1次出现了错误，那就是编程错误引起的。

1.2同步代码块

出现取款问题的原因是run()方法的方法体不具备同步安全性——程序中有两个并发线程在修改Account对象；而且系统恰好在粗体字代码出执行线程切换，切换给另一个修改Account对象的线程，所以就出现了问题。
为了解决这个问题，Java的多线程支持引入了同步监视器来解决这个问题，使用同步监视器的通用方法就是同步代码块。同步代码块的语法格式如下：

synchronized(obj)
{...//此处的代码就是同步代码块
}

上面语法格式中synchronized后括号里的obj就是同步监视器，上面代码的含义是：线程开始执行同步代码块之前，必须先获得对同步监视器的锁定。

任何时刻只能有一个线程可以获得对同步监视器的锁定，当同步代码块执行完成后，该线程会释放对该同步监视器的锁定。

虽然Java程序允许使用任何对象作为同步监视器，但想一下同步监视器的目的：阻止两个线程对同一个共享资源进行并发访问，因此通常推荐使用可能被并发访问的共享资源充当同步监视器。对于上面的取钱模拟程序，我们应该考虑使用账户（account）作为同步监视器。我们把程序修改成如下形式：

package Account;public class DrawThread extends Thread {//模拟用户账户private Account account;// 当前取钱线程所希望取的钱数private double drawAmount;public DrawThread(String name, Account account, double drawAmount) {super(name);this.account = account;this.drawAmount = drawAmount;}// 当多个线程修改用一个共享数据时，将涉及数据安全问题public void run() {// 使用account作为同步监视器，任何线程进入下面同步代码块之前// 必须先获得对account账户的锁定——其他线程无法获得锁，也就无法修改它// 这种做法符合：“加锁->修改->释放锁”的逻辑synchronized (account) {// 账户金额大于取钱数目if (account.getBalance() >= drawAmount) {// 突出钞票System.out.println(getName() + "取钱成功！取出钞票" + drawAmount);try {Thread.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTr

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