12.4 多線程問題及處理
多線程編程為程序開發(fā)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(fā)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(chǎn)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(shù)據(jù)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(jié)果會出現(xiàn)不同，該程序的一種執(zhí)行結(jié)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(zhí)行結(jié)果來看，第一次都輸出60是可以理解的，因為線程在執(zhí)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(xù)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(nèi)容，而到將要結(jié)束時，線程2輸出47這個中間數(shù)值。
出現(xiàn)這種結(jié)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(xiàn)了連續(xù)。
出現(xiàn)這個問題也比較容易接受，因為最基本的多線程程序，系統(tǒng)只保證線程同時執(zhí)行，至于哪個先執(zhí)行，哪個后執(zhí)行，或者執(zhí)行中會出現(xiàn)一個線程執(zhí)行到一半，就把CPU的執(zhí)行權(quán)交給了另外一個線程，這樣線程的執(zhí)行順序是隨機的，不受控制的。所以會出現(xiàn)上面的結(jié)果。
這種結(jié)果在很多實際應(yīng)用中是不能被接受的，例如銀行的應(yīng)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(xiàn)問題。或者是售票系統(tǒng)中，如果也這樣就出現(xiàn)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(guān)鍵字synchronized。
synchronized關(guān)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(dāng)多個線程都同時調(diào)用該方法或代碼塊時，必須依次執(zhí)行，也就是說，如果兩個或兩個以上的線程同時執(zhí)行該段代碼時，如果一個線程已經(jīng)開始執(zhí)行該段代碼，則另
外一個線程必須等待這個線程執(zhí)行完這段代碼才能開始執(zhí)行。就和在銀行的柜臺辦理業(yè)務(wù)一樣，營業(yè)員就是這個對象，每個顧客就好比線程，當(dāng)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(tài))，其它線程也只能等待。
使用synchronized關(guān)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(shù)據(jù)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(zhí)行結(jié)果會出現(xiàn)不同，一種執(zhí)行結(jié)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(diào)用action方法時，只有一個線程完全執(zhí)行完該方法以后，別的線程才能夠執(zhí)行該方法。這就相當(dāng)于一個線程執(zhí)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(diào)用該方法時，發(fā)現(xiàn)了這把鎖以后就繼續(xù)等待下去了。
（轉(zhuǎn)）http://blog.csdn.net/Mailbomb/archive/2009/05/23/4210889.aspx