以賣票的例子來介紹多線程和資源共享。
賣票是包含一系列動作的過程,有各種操作,例如查詢票、收錢、數錢、出票等,其中有一個操作是每次賣掉一張,就將總的票數減去1。有10張票,如果一個人賣票,先做查票、收錢、數錢等各種操作,再將總的票數減去1,效率很低。如果多個人賣票,每個人都是做同樣的操作,數錢、檢查錢,最后將總的票數減1,這樣效率高。但是有一個問題,如果出現兩個人同時將總的票數減掉了1,例如,A、B兩個人同時讀取到票的總數是10,A從中減去1,同時B也從中減去1,總數顯示是9,其實票只有8張。導致數據錯誤。
按照正常邏輯,同一時刻只允許一個人來從總票數中減去1,A讀取總票數,再減去1的過程中,B必須等待,等A操作完了,B才能進行。其實票就是共享資源,一次只能由一個人訪問。這里就要用到同步機制,即鎖機制,使用關鍵詞synchronized將讀取總的票數,並減去1的操作鎖定,使得一次只能由一個人訪問。每個售票員就是一個線程,多個售票員進行同一項賣票任務。
synchronized原理是,執行synchronized部分代碼的時候必須需要對象鎖,而一個對象只有一個鎖,只有執行完synchronized里面的代碼后釋放鎖,其他線程才可以獲得鎖,那么就保證了同一時刻只有一個線程訪問synchronized里面的代碼。使得資源共享的關鍵是,只有一個實例,synchronized使用的是同一把鎖,用實例的鎖或者定義一個實例。這就需要使用實現Runnable接口的方式,實現多線程,這樣傳入的是一個實例。繼承Thread的方式,傳入的是多個實例,每個實例都有一個鎖,那就無法實現控制。
1 package com.test; 2 3 public class SaleTickets implements Runnable 4 { 5 private int ticketCount = 10;// 總的票數,這個是共享資源,多個線程都會訪問 6 Object mutex = new Object();// 鎖,自己定義的,或者使用實例的鎖 7 8 /** 9 * 賣票 10 */ 11 public void sellTicket() 12 { 13 synchronized (mutex)// 當操作的是共享數據時, 14 // 用同步代碼塊進行包圍起來,執行里面的代碼需要mutex的鎖,但是mutex只有一個鎖。這樣在執行時,只能有一個線程執行同步代碼塊里面的內容 15 { 16 if (ticketCount > 0) 17 { 18 ticketCount--; 19 System.out.println(Thread.currentThread().getName() 20 + "正在賣票,還剩" + ticketCount + "張票"); 21 } 22 else 23 { 24 System.out.println("票已經賣完!"); 25 return; 26 } 27 } 28 } 29 30 public void run() 31 { 32 while (ticketCount > 0)// 循環是指線程不停的去賣票 33 { 34 sellTicket(); 35 /** 36 * 在同步代碼塊里面睡覺,和不睡效果是一樣 的,作用只是自已不執行,也不讓線程執行。sleep不釋放鎖,抱着鎖睡覺。其他線程拿不到鎖,也不能執行同步代碼。wait()可以釋放鎖 37 * 所以把睡覺放到同步代碼塊的外面,這樣賣完一張票就睡一會,讓其他線程再賣,這樣所有的線程都可以賣票 38 */ 39 try 40 { 41 Thread.sleep(100); 42 } 43 catch (InterruptedException e) 44 { 45 e.printStackTrace(); 46 } 47 } 48 } 49 }
下面是調用
1 package com.test; 2 3 public class TicketMain 4 { 5 6 public static void main(String[] args) 7 { 8 SaleTickets runTicekt = new SaleTickets();//只定義了一個實例,這就只有一個Object mutex = new Object();即一個鎖。 9 Thread th1 = new Thread(runTicekt, "窗口1");//每個線程等其他線程釋放該鎖后,才能執行 10 Thread th2 = new Thread(runTicekt, "窗口2"); 11 Thread th3 = new Thread(runTicekt, "窗口3"); 12 Thread th4 = new Thread(runTicekt, "窗口4"); 13 th1.start(); 14 th2.start(); 15 th3.start(); 16 th4.start(); 17 } 18 19 }
執行效果:
這是多個線程,完成同一個任務的情況,即多個線程調用同一個實例,通過實現Runable接口實現。多個線程可以異步的做這個任務中其他事情,但是對於共享資源的訪問只能以同步的方式操作,即一個接一個訪問共享資源,其他資源可以並行訪問。
另一種實現多線程的方式是繼承Thread,調用的時候需要傳遞多個實例,這是多個線程,多個實例的情況,每個線程獨立處理一個實例,各個線程不能實現資源共享。