自学Java第33天：用一个案例向你说明什么是线程同步？

今天是我自学Java的第33天。

感谢你的观看，谢谢你。

话不多说，开始今天的学习：线程同步。

想必很多小伙伴应该都经历过去火车站买票的情况。

现有一个案例：火车站有3个售票窗口，一共有100张票要卖，3个窗口同时卖。

对于这种情形，如何使用Java代码来实现？

一、多窗口卖票案例

根据我们这几天的学习，很显然要创建三个线程来解决这种情况，我们选择使用实现Runnable接口的这种方式来创建线程：

创建一个类MyRunnable，实现Runnable接口。

有100张票要售卖。

也就是说类中有一个成员变量是100。

重写run方法。

创建一个循环语句：

因为需要一直卖票，直到票被卖完为止，所以使用循环语句，每循环一次卖一张票，打印卖票信息并且将ticket减一。

创建MyRunnable对象。

创建三个线程。

将MyRunnable对象初始化赋值给它，并且给各个窗口命名。

启动线程。

根据我们前几天学习的线程，我们可以写出这样的代码来实现卖票的需求。

现在看看打印结果：

咦，发现结果怎么和我想象的不一样？

票确实是在卖票，但怎么会是无序的呢？并且有时还会出现重复票。

这是为什么？

因为Java虚拟机的抢占式调度，我窗口壹先进来了，但是我还没有执行完，就切换到窗口贰了。

run方法中的while循环语句执行也是需要时间的，虽然它执行起来很快，需要的时间也很少，但是线程切换更加地快。

于是就会出现：窗口贰还在打印第6张票，窗口叁连续卖了好几张都卖完了这种情况。

当我们使用多个线程访问同一资源的时候，且多个线程对该资源都有操作，就容易出现线程安全问题。

什么叫线程安全问题？

通俗点理解就是：线程一在执行任务的时候，还没有执行完，线程二也进来执行线程一还没执行完的任务，这就乱套了呀，这种情况就是线程不安全。

要解决上述多线程并发访问一个资源的安全性问题：也就是解决重复票与票无序的问题，Java中提供了同步机制(synchronized)来解决

二、同步代码块

用synchronized这个关键字来修饰代码块：

Object是Java里的顶层父类，它代表了任意对象。

同步代码块：锁住了lock这个对象，里面的代码就只允许执行一个线程的代码。

什么意思呢？

就是现在进来了一个线程，只要你进入了我锁住的这块代码，你就必须得将我锁住的这块代码执行完。在执行完之前，别的线程根本就进不来。

其中lock可以是任意对象，但要保证它的唯一性。

这又是什么意思呢？

lock就好比是一把锁，线程一、线程二，无论哪个线程进来，面对的lock都是同一把锁，一次就只能进入一个。

如果我们将里面创建Object对象的代码放入到run方法里面，这样就会出现一个问题：

线程启动就会执行run方法，这样的话启动三个线程就会执行三次run方法，如果在run方法里面，就会new三个Object对象，也就是三个不同的lock，这样的话就相当于有三把不同的锁，还是会乱序。

这就是lock要保证它的唯一性的原因。

我们再看看控制台输出情况：

票的打印确实是有序的了，也没有重复卖票。

但是现在问题又来了：第0张票和第-1张票怎么来的？

为什么会出现这种情况？

我们仔细看看while循环的代码：

现在窗口壹在售卖第1张票，卖完之后票数ticket等于0了。

但是窗口贰和窗口叁它们两个线程在干嘛？

它们早就已经进入while循环了，只不过因为先前synchronized锁住的代码块，窗口壹在里面，它们没法进去，只能等在synchronized外面，但是它们已经在while循环里面。

我们仔细分析下这个流程：

(1)窗口壹打印完第1张票，ticket变成了0，通过while循环的判断语句(ticket>0)，窗口壹无法进入while循环了。

(2)窗口贰在while循环里面等着，看到窗口壹出来了立马就抢先进去了，这个时候ticket已经为0了，所以它打印第0张票，于是ticket变成了-1，窗口贰循环结束出来了，通过while循环的判断语句(ticket>0)，窗口贰也无法进入while循环了。

(3)窗口叁在while循环里面等着，看到刚才抢先自己一步进入的窗口贰出来了，自己终于可以进去了，这个时候ticket已经为-1了，所以它打印第-1张票，于是ticket变成了-2，窗口叁循环结束出来了，通过while循环的判断语句(ticket>0)，窗口叁也无法进入while循环了。

以上就是第0张票和第-1张票的由来。

除了这个问题还有一个问题：窗口壹会一直售卖好多张票。我们如何让窗口壹卖第一张，窗口贰卖第二张，窗口叁卖第三张，窗口壹卖第四张……这样一直循环依次卖票？

面对这两个问题，我们将代码进一步优化：

加一个判断语句：如果票数小于等于0，就直接结束循环，不执行后面的语句了。

所以当窗口壹打印完第1张票，ticket变成了0。这时就算窗口贰、窗口叁这两个线程进入了synchronized里面，也会有一个if判断语句中的break直接将循环结束掉。

让该线程睡眠10毫秒：

Thread有一个静态方法sleep()，sleep是睡眠的意思，也就是说窗口壹执行完语句后，会让它睡眠10毫秒，这样的话窗口贰就能进去执行，不然的话根据Java虚拟机的抢占式调度，下一次执行语句的可能还是窗口壹。

以上就是对同步代码块的说明，除了同步代码块，还有同步方法和Lock锁也可以实现同样的功能。

三、同步方法和Lock锁

1.同步方法

同步代码块里面的代码，我们可以将其提取成一个方法，而用synchronized这个关键字来修饰的方法就叫做同步方法：

线程进来遇到同步方法后，就只能进去一个线程，其它线程得等这个线程执行完后才能进去。

同步方法：格式就是在方法声明上加上synchronized这个关键字。

如果ticket大于0就打印输出。

这个同步方法的作用和同步代码块是一样的。

2.Lock锁

lock是一个接口，它提供了比同步代码块和同步方法更广泛的锁定操作，更加地强大和体现了面向对象。

Lock锁也称同步锁，加锁与释放锁方法化了。

Lock是一个接口，无法实例化创建对象，需要其实现类创建对象。

lock方法：顾名思义就是上锁，也就是说上锁后的空间线程只能进去一个，其他线程就不去。

unlock方法：顾名思义就是解锁，将锁解开了，其他线程也就能进去了。

这用我们现实里的一个例子来理解就是：

就相当于我们去上厕所，将门给锁上，这样其他人就进不来了。

就相当于我们上完厕所，将门给解开，这样其他人就能进去了。

一个人就相当于是一个线程。以上就是同步方法和Lock锁，它们和同步代码块的作用其实是大同小异的。

总结：