java基础 day14数据安全，银行账户取款例子，synchronized()使用、面试题，死锁，线程安全

数据安全

关于多线程并发环境下，数据的安全问题

为什么这个是重点?以后在开发中，我们的项目都是运行在服务器当中，而服务器已经将线程的定义，线程对象的创建，线程的启动等，都已经实现完了。这些代码我们都不需要编写.

最重要的是:你要知道，你编写的程序需要放到一个多线程的环境下运行，你更需要关注的是这些数据:在多线程并发的环境下是否是安全的。(重点:***** )

什么时候数据在多线程并发的环境下会存在安全问题呢?

三个条件:条件1:多线程并发，条件2:有共享数据，条件3:共享数据有修改的行为.
满足以上3个条件之后，就会存在线程安全问题.

怎么解决线程安全问题：线程同步机制

线程排队执行，会牺牲一部分效率，但数据安全是第一位的

异步编程模型:线程t1和线程t2，各自执行各自的，t1不管t2, t2不管t1, 谁也不需要等谁，这种编程模型叫做:异步编程模型。其实就是：多线程并发( 效率较高。)异步就是并发。

同步编程模型:线程t1和线程t2,在线程t1执行的时候，必须等待t2线程执行结束，或者说在t2线程执行的时候，必须等待t1线程执行结束，两个线程之间发生了等待关系，这就是同步编程模型。效率较低。线程排队执行。同步就是排队。

synchronized()

编写程序，两个线程同时对一个账户进行取款操作。

Account类

package bankSystem;/*** 不适用线程同步机制，多线程对同一个银行账户取款，一定会出问题 使用线程同步机制，解决线程安全问题*/
public class Account {// 账号private String actno;// 余额private double balence;public Account() {}public Account(String actno, double balence) {super();this.actno = actno;this.balence = balence;}public String getActno() {return actno;}public void setActno(String actno) {this.actno = actno;}public double getBalence() {return balence;}public void setBalence(double balence) {this.balence = balence;}// 取款的方法/*** 以下代码，线程必须排队，不能并发 线程同步机制的语法块：synchronized(共享对象){}* 1、小括号里面的数据必须是多线程共享的数据，才能达到多线程排队 2、()内内容写什么：多线程共享的对象 那要看你想让哪些线程同步。 假设t1. t2.* t3. t4. t5 ,有个线程,你只希望t1 t2 t3排队, t4 t5不需要排B。怎么办? 这里共享对象是共账户对象，所以可以写this* *//*** synchronized出现在实例方法上，一定锁的是this，所以这种方式不灵活。* 还会导致整个方法体都想需要同步，程序执行效率降低，所以这种方法不常用* 当锁的是this时，可以使用用来简化代码书写* * @param money*/public synchronized void withdraw(double money) {//synchronized (this) {//synchronized (actno) {//在字符串常量池中，所有线程都会同步//synchronized ("a") {// t1,t1是两个栈，并发执行这个方法，两个栈操作堆中的一个对象// 取款之前的余额double before = this.getBalence();// 取款之后的余额double after = before - money;// 模拟一下网络延迟1秒，一定会发生问题try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}// 更新余额this.setBalence(after);//}}}

AccountThread类

package bankSystem;public class AccountThread extends Thread {// 连个线程必须共享同一个账户对象private Account act;// 通过构造方法传递过来账户对象public AccountThread(Account act) {super();this.act = act;}// 执行取款操作public void run() {// 假设取款5kdouble money = 5000;act.withdraw(money);System.out.println("对线程：" + Thread.currentThread().getName() + " 取款，账户：" + act.getActno() + " 取款成功，余额："+ act.getBalence());}}

Test类

package bankSystem;public class Test {public static void main(String[] args) {Account act = new Account("act-001", 10000);Thread t1 = new AccountThread(act);Thread t2 = new AccountThread(act);// 设置name;t1.setName("t1");// 设置t1优先级，默认优先级为5t1.setPriority(8);t2.setName("t2");// 启动线程取款t1.start();t2.start();}
}

如果使用局部变量的话:建议使用: stringBuilder。因为局部变量不存在线程安全问题。选择stringBuilder。stringBuffer效率比较低。
ArrayList是非线程安全的。
Vector是线程安全的.
HashMap，Hashset是非线程安全的.
Hashtable是线程安全的.

synchronized()三种写法：

第一种:同步代码块

synchronized (线程共享对象) {同步代码块;
}

第二种:.在实例方法上使用synchronized，表示共享对象一定是this
并且同步代码块是整个方法体。

第三种:在静态方法上使用synchronized表示找类锁。类锁永远只有1把，就算创建了100个对象，那类锁也只有一把。
对象锁: 1个对象1把锁，100个对象100把锁.
类锁: 100个对象，也可能只是1把类锁。

面试题
1、doOther()方法的执行需要等待doSome()方法执行结束吗？不需要，因为doOther()方法没有synchronized

package threadSafe;public class Exam01 {public static void main(String[] args) {MyClass ma = new MyClass();Thread t1 = new MyThread(ma);Thread t2 = new MyThread(ma);t1.setName("t1");// t1.setPriority(7);t2.setName("t2");t1.start();// 保证t1线程先执行try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}t2.start();}
}class MyThread extends Thread {private MyClass mc;public MyThread(MyClass mc) {this.mc = mc;}@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubsuper.run();if (Thread.currentThread().getName().equals("t1")) {mc.doSome();}if (Thread.currentThread().getName().equals("t2")) {mc.doOther();}}
}class MyClass {//synchronized 出现在实例方法上，表示锁thispublic synchronized void doSome() {System.out.println("doSome begin!");try {Thread.sleep(1000 * 10);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}System.out.println("doSome over!");}public void doOther() {System.out.println("doOther begin!");System.out.println("doOther over!");}
}
/**
doSome begin!
doOther begin!
doOther over!
doSome over!
*/

2、doOther()方法的执行需要等待doSome()方法执行结束吗？需要，因为doOther()方法有synchronized

package threadSafe;public class Exam02 {public static void main(String[] args) {MyClass ma = new MyClass();Thread t1 = new MyThread(ma);Thread t2 = new MyThread(ma);t1.setName("t1");// t1.setPriority(7);t2.setName("t2");t1.start();// 保证t1线程先执行try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}t2.start();}
}class MyThread extends Thread {private MyClass mc;public MyThread(MyClass mc) {this.mc = mc;}@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubsuper.run();if (Thread.currentThread().getName().equals("t1")) {mc.doSome();}if (Thread.currentThread().getName().equals("t2")) {mc.doOther();}}
}class MyClass {public synchronized void doSome() {System.out.println("doSome begin!");try {Thread.sleep(1000 * 10);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}System.out.println("doSome over!");}public synchronized void doOther() {System.out.println("doOther begin!");System.out.println("doOther over!");}
}

3、doOther()方法的执行需要等待doSome()方法执行结束吗？需要，因为doOther()方法的this和doSome()的this指向不一样，对象有两个

package threadSafe;public class Exam03 {public static void main(String[] args) {MyClass ma = new MyClass();MyClass ma1 = new MyClass();Thread t1 = new MyThread(ma);Thread t2 = new MyThread(ma1);t1.setName("t1");// t1.setPriority(7);t2.setName("t2");t1.start();// 保证t1线程先执行try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}t2.start();}
}class MyThread extends Thread {private MyClass mc;public MyThread(MyClass mc) {this.mc = mc;}@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubsuper.run();if (Thread.currentThread().getName().equals("t1")) {mc.doSome();}if (Thread.currentThread().getName().equals("t2")) {mc.doOther();}}
}class MyClass {public synchronized void doSome() {System.out.println("doSome begin!");try {Thread.sleep(1000 * 10);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}System.out.println("doSome over!");}public synchronized void doOther() {System.out.println("doOther begin!");System.out.println("doOther over!");}
}

4、doOther()方法的执行需要等待doSome()方法执行结束吗？需要，因为synchronized出现在静态方法上，是类锁，类锁不管创建了几个对象，锁都只有一把

package threadSafe;public class Exam04 {public static void main(String[] args) {MyClass ma = new MyClass();MyClass ma1 = new MyClass();Thread t1 = new MyThread(ma);Thread t2 = new MyThread(ma1);t1.setName("t1");// t1.setPriority(7);t2.setName("t2");t1.start();// 保证t1线程先执行try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}t2.start();}
}class MyThread extends Thread {private MyClass mc;public MyThread(MyClass mc) {this.mc = mc;}@Overridepublic void run() {// TODO Auto-generated method stubsuper.run();if (Thread.currentThread().getName().equals("t1")) {mc.doSome();}if (Thread.currentThread().getName().equals("t2")) {mc.doOther();}}
}class MyClass {    public synchronized static void doSome() {System.out.println("doSome begin!");try {Thread.sleep(1000 * 10);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}System.out.println("doSome over!");}public synchronized static void doOther() {System.out.println("doOther begin!");System.out.println("doOther over!");}
}

死锁

示例：

package threadSafe;/*** 死锁代码要会写。一般面试官要求你会写。 * 只有会写的，才会在以后的开发中注意这个事儿。 因为死锁很难调试*/
public class DeadLock {public static void main(String[] args) {Object o1 = new Object();Object o2 = new Object();Thread t1 = new MyThread1(o1, o2);Thread t2 = new MyThread2(o1, o2);t1.start();t2.start();}
}class MyThread1 extends Thread {Object o1;Object o2;public MyThread1(Object o1, Object o2) {super();this.o1 = o1;this.o2 = o2;}@Overridepublic void run() {// 死锁,synchronized在开发过程中，最后不要嵌套使用，很有可能造成死锁synchronized (o1) {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}synchronized (o2) {}}super.run();}}class MyThread2 extends Thread {Object o1;Object o2;public MyThread2(Object o1, Object o2) {super();this.o1 = o1;this.o2 = o2;}@Overridepublic void run() {synchronized (o2) {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}synchronized (o1) {}}super.run();}
}

如何解决线程安全问题：

一上来就使用synchronized吗？

不是，synchronized会让程序的执行效率降低，用户体验不好。系统的用户吞吐量降低。用户体验差。在不得已的情况下再选择线程同步机制。

第一种方案:尽量使用局部变量代替"实例变量和静态变量”。

第二种方案:如果必须是实例变量，那么可以考虑创建多个对象，这样实例变量的内存就不共享了。(一个线程对应1个对象，100个线程对应100个对象，对象不共享，就没有数据安全问题了。)

第三种方案:如果不能使用局部变量，对象也不能创建多个，这个时候就只能选择synchronized了。线程同步机制.

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