（98）多線程問題及處理1 · Java編程那些事

## Java編程那些事兒98——多線程問題及處理1 陳躍峰出自：[http://blog.csdn.net/mailbomb](http://blog.csdn.net/mailbomb) ### 12.4 多線程問題及處理多線程編程為程序開發帶來了很多的方便，但是也帶來了一些問題，這些問題是在程序開發過程中必須進行處理的問題。這些問題的核心是，如果多個線程同時訪問一個資源，例如變量、文件等，時如何保證訪問安全的問題。在多線程編程中，這種會被多個線程同時訪問的資源叫做臨界資源。下面通過一個簡單的示例，演示多個線程訪問臨界資源時產生的問題。在該示例中，啟動了兩個線程類DataThread的對象，該線程每隔200毫秒輸出一次變量n的值，并將n的值減少1。變量n的值存儲在模擬臨界資源的Data類中，該示例的核心是兩個線程類都使用同一個Data類的對象，這樣Data類的這個對象就是一個臨界資源了。示例代碼如下： package syn1; ~~~ /** ?* 模擬臨界資源的類 ?*/ public class Data { ???????? public int n; ???????? public Data(){ ?????????????????? n = 60; ???????? } } package syn1; /** ?* 測試多線程訪問時的問題 ?*/ public class TestMulThread1 { ???????? public static void main(String[] args) { ?????????????????? Data data = new Data(); ?????????????????? DataThread d1 = new DataThread(data,"線程1"); ?????????????????? DataThread d2 = new DataThread(data,"線程2"); ???????? } } package syn1; /** ?* 訪問數據的線程 ?*/ 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){} ???????? } } ~~~ 在運行時，因為不同情況下該程序的運行結果會出現不同，該程序的一種執行結果為：線程1:60 線程2:60 線程2:58 線程1:58 線程2:56 線程1:56 線程2:54 線程1:54 線程2:52 線程1:52 線程2:50 線程1:50 線程2:48 線程1:48 線程2:47 線程1:46 線程2:44 線程1:44 線程2:42 線程1:42 從執行結果來看，第一次都輸出60是可以理解的，因為線程在執行時首先輸出變量的值，這個時候變量n的值還是初始值60，而后續的輸出就比較麻煩了，在開始的時候兩個變量保持一致的輸出，而不是依次輸出n的每個值的內容，而到將要結束時，線程2輸出47這個中間數值。出現這種結果的原因很簡單：線程1改變了變量n的值以后，還沒有來得及輸出，這個變量n的值就被線程2給改變了，所以在輸出時看的輸出都是跳躍的，偶爾出現了連續。出現這個問題也比較容易接受，因為最基本的多線程程序，系統只保證線程同時執行，至于哪個先執行，哪個后執行，或者執行中會出現一個線程執行到一半，就把CPU的執行權交給了另外一個線程，這樣線程的執行順序是隨機的，不受控制的。所以會出現上面的結果。這種結果在很多實際應用中是不能被接受的，例如銀行的應用，兩個人同時取一個賬戶的存款，一個使用存折、一個使用卡，這樣訪問賬戶的金額就會出現問題。或者是售票系統中，如果也這樣就出現有人買到相同座位的票，而有些座位的票卻未售出。在多線程編程中，這個是一個典型的臨界資源問題，解決這個問題最基本，最簡單的思路就是使用同步關鍵字synchronized。 synchronized關鍵字是一個修飾符，可以修飾方法或代碼塊，其的作用就是，對于同一個對象(不是一個類的不同對象)，當多個線程都同時調用該方法或代碼塊時，必須依次執行，也就是說，如果兩個或兩個以上的線程同時執行該段代碼時，如果一個線程已經開始執行該段代碼，則另外一個線程必須等待這個線程執行完這段代碼才能開始執行。就和在銀行的柜臺辦理業務一樣，營業員就是這個對象，每個顧客就好比線程，當一個顧客開始辦理時，其它顧客都必須等待，及時這個正在辦理的顧客在辦理過程中接了一個電話 (類比于這個線程釋放了占用CPU的時間，而處于阻塞狀態)，其它線程也只能等待。使用synchronized關鍵字修改以后的上面的代碼為： package syn2; ~~~ /** ?* 模擬臨界資源的類 ?*/ public class Data2 { ???????? public int n; ???????? public Data2(){ ?????????????????? n = 60; ???????? } ???????? ???????? public synchronized void action(String name){ ?????????????????? System.out.println(name + ":" + n); ?????????????????? n--; ???????? } } package syn2; /** ?* 測試多線程訪問時的問題 ?*/ public class TestMulThread2 { ???????? public static void main(String[] args) { ?????????????????? Data2 data = new Data2(); ?????????????????? Data2Thread d1 = new Data2Thread(data,"線程1"); ?????????????????? Data2Thread d2 = new Data2Thread(data,"線程2"); ???????? } } package syn2; /** ?* 訪問數據的線程 ?*/ 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){} ???????? } } ~~~ 該示例代碼的執行結果會出現不同，一種執行結果為：線程1:60 線程2:59 線程2:58 線程1:57 線程2:56 線程1:55 線程2:54 線程1:53 線程2:52 線程1:51 線程2:50 線程1:49 線程1:48 線程2:47 線程2:46 線程1:45 線程2:44 線程1:43 線程2:42 線程1:41 在該示例中，將打印變量n的代碼和變量n變化的代碼組成一個專門的方法action，并且使用修飾符synchronized修改該方法，也就是說對于一個Data2的對象，無論多少個線程同時調用action方法時，只有一個線程完全執行完該方法以后，別的線程才能夠執行該方法。這就相當于一個線程執行到該對象的synchronized方法時，就為這個對象加上了一把鎖，鎖住了這個對象，別的線程在調用該方法時，發現了這把鎖以后就繼續等待下去了。 ?