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一、线程安全的单例模式之懒汉模式

1、创建Bank类

class Bank{
   //单例    private Bank(){
   }//私有化构造器    private static Bank instance = null;//将当前类私有化并且静态化    public static Bank getInstance(){
           if(instance == null){
               //如果这个时候使用多线程，那么当中访问到这里的时候，会多次创建instance对象导致线程不安全            instance = new Bank();//instance是共享数据        }        return  instance;    }}

2、修改Bank类，使其线程安全

当第一个线程进入的时候（其他线程等待），当前线程创建多对象后，其他线程进入的时候，判断当前Instance对象是存在的状态，之后其他线程就不会创建新的线程去覆盖当前的这个线程，保持是同一个共享数据。

方式一：修改Bank类，当中的getInstance方法 使其线程安全

class Bank{
   //单例    private Bank(){
   }//私有化构造器    private static Bank instance = null;//将当前类私有化并且静态化    public static synchronized Bank getInstance(){
           if(instance == null){
               //如果这个时候使用多线程，那么当中访问到这里的时候，会多次创建instance对象导致线程不安全            instance = new Bank();//instance是共享数据        }        return  instance;    }}

方式二：修改Bank类，添加同步锁：虽然这样是线程安全的但是效率不高

当线程a拿到同步锁之后（创建对象），b线程进入，就将已有的对象返回，后面的线程都是和b线程同样的操作

class Bank{
   //单例    private Bank(){
   }//私有化构造器    private static Bank instance = null;//将当前类私有化并且静态化    public static  Bank getInstance(){
           synchronized (Bank.class){
               if(instance == null){
                   //如果这个时候使用多线程，那么当中访问到这里的时候，会多次创建instance对象导致线程不安全                instance = new Bank();//instance是共享数据            }            return  instance;        }    }}

方式三：提高方式二的效率，通过if判断instance是否为空如果为空则创建对象，否则直接返回instance对象

a，b，c等多个线程同时进入都判断为空，之后抢占线程，当a抢占线程并执行后，当a执行结束以后，其他线程进入发现instance 不为空，后执行返回当前对象，之后创建其他线程，当再次执行线程的时候，判断当前线程不为空那么之后就不创建对象，直接返回当前对象

class Bank{
   //单例    private Bank(){
   }//私有化构造器    private static Bank instance = null;//将当前类私有化并且静态化    public static  Bank getInstance(){
           if(instance == null){
               synchronized (Bank.class){
                   if(instance == null){
                       //如果这个时候使用多线程，那么当中访问到这里的时候，会多次创建instance对象导致线程不安全                    instance = new Bank();//instance是共享数据                }            }        }        return  instance;    }}

二、线程的锁死问题

●死锁

➢不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃，都在等待对方放弃

自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁。 ➢出现死锁后，不会出现异常，不会出现提示，只是所有的线程都处于 阻塞状态，无法继续。 ➢我们使用同步的时候，要避免出现死锁。

●解决方法

➢专门的算法、原则

➢尽量减少同步资源的定义 ➢尽量避免嵌套同步

1、案例演示一：创建两个线程分别通过重写run方法，以及实现Runnable接口的方式创建两个线程

package com.itzheng.java1;/*演示线程死锁的问题 */public class ThreadTest {
       public static void main(String[] args) {
           StringBuffer s1 = new StringBuffer();        StringBuffer s2 = new StringBuffer();        new Thread(){
               @Override            public void run() {
                   synchronized (s1){
                       s1.append("a");                    s2.append("1");                    synchronized (s2){
                           s1.append("b");                        s2.append("2");                        System.out.println(s1);                        System.out.println(s2);                    }                }            }        }.start();        new Thread(new Runnable() {
               @Override            public void run() {
                   synchronized (s2){
                       s1.append("c");                    s2.append("3");                    synchronized (s1){
                           s1.append("d");                        s2.append("4");                        System.out.println(s1);                        System.out.println(s2);                    }                }            }        }).start();    }}

运行结果第一种

运行结果第二种

2、案例演示一：演示死锁，修改上述案例

当线程一，拿到锁s1的时候，sleep，这个时候线程二执行拿到锁s2，sleep，这个时候线程一等待线程二放开锁s2，而线程二等待线程一放开锁s1,相互僵持不动，造成死锁问题的发生

package com.itzheng.java1;/*演示线程死锁的问题 */public class ThreadTest {
       public static void main(String[] args) {
           StringBuffer s1 = new StringBuffer();        StringBuffer s2 = new StringBuffer();        new Thread(){
               @Override            public void run() {
                   synchronized (s1){
                       s1.append("a");                    s2.append("1");                    try {
                           Thread.sleep(100);                    } catch (InterruptedException e) {
                           e.printStackTrace();                    }                    synchronized (s2){
                           s1.append("b");                        s2.append("2");                        System.out.println(s1);                        System.out.println(s2);                    }                }            }        }.start();        new Thread(new Runnable() {
               @Override            public void run() {
                   synchronized (s2){
                       s1.append("c");                    s2.append("3");                    try {
                           Thread.sleep(100);                    } catch (InterruptedException e) {
                           e.printStackTrace();                    }                    synchronized (s1){
                           s1.append("d");                        s2.append("4");                        System.out.println(s1);                        System.out.println(s2);                    }                }            }        }).start();    }}

没有任何输出结果

3、案例演示二：死锁演示二

A执行的时候同时需要a的同步锁和b的同步锁

B执行的时候同时需要b的同步锁和a的同步锁

当其中一个线程没有走完的时候，另外一个线程需要前一个线程的同步锁

同时当其中另外一个线程没有走完的时候，前一个线程需要前一个线程的同步锁的时候造成死锁

package com.itzheng.java1;//死锁的演示class A {
       public synchronized void foo(B b){
   //同步监视器：锁是当前类a        System.out.println("当前线程名："+Thread.currentThread().getName()+"进入了A实例的foo方法");        try {
               Thread.sleep(200);        } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();        }        System.out.println("当前线程名称"+Thread.currentThread().getName() + "企业调用B实例的last方法");        b.last();    }    public synchronized void last(){
   //同步监视器：锁是当前类a        System.out.println("进入了A类的last方法内部");    }}class B {
       public synchronized void bar(A a){
   //同步监视器当前类：b        System.out.println("当前线程名："+Thread.currentThread().getName()+"进入了B实例的bar方法");        try {
               Thread.sleep(200);        } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();        }        System.out.println("当前线程名称"+Thread.currentThread().getName() + "企业调用A实例的last方法");        a.last();    }    public synchronized void last(){
   //同步监视器：锁是当前类b        System.out.println("进入了B类的last方法内部");    }}public class DeadLock implements Runnable{
       A a = new A();    B b = new B();    public void init() {
           Thread.currentThread().setName("主线程");        a.foo(b);        System.out.println("进入了主线程之后");    }    @Override    public void run() {
           Thread.currentThread().setName("副线程");        //调用b对象的bar方法        b.bar(a);        System.out.println("进入了副线程之后");    }    public static void main(String[] args) {
           DeadLock dl = new DeadLock();        new Thread(dl).start();        dl.init();    }}

造成死锁

三、线程的同步（Lock）锁:解决线程安全问题的方式三

●从JDK 5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同

步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当。

●java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。

●ReentrantLock类实现了Lock，它拥有与synchronized相同的并发性和

内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock， 可以显式加锁、释放锁。

1、使用Lock解决线程安全问题

package com.itzheng.java1;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/*解决线程安全问题的方式三：Lock锁   ---  JDK5.0新增的一种方式 */class Window implements  Runnable{
       private int ticker = 100;    //1、实例化ReentrantLock    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);    @Override    public void run() {
           while (true){
               try{
                   //2、调用锁定方法lock()                lock.lock();//加锁                if(ticker > 0){
                       try {
                           Thread.sleep(100);                    } catch (InterruptedException e) {
                           e.printStackTrace();                    }                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":售票，票号为：" + ticker);                    ticker--;                }else {
                       break;                }            }finally {
                   //3、调用解锁方法                lock.unlock();            }        }    }}public class LockTest {
       public static void main(String[] args) {
           Window w1 = new Window();        Thread t1 = new Thread(w1);        Thread t2 = new Thread(w1);        Thread t3 = new Thread(w1);        t1.setName("窗口1");        t2.setName("窗口2");        t3.setName("窗口3");        t1.start();        t2.start();        t3.start();    }}

2、 synchronized 与 Lock的异同？

相同：二者都可以解决线程的安全问题

不同：synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器

Lock需要手动的启动同步（Lock()）,同时结束同步也需要手动的实现（unlock()）

synchronized与Lock的对比

1. Lock是显式锁(手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁)，synchronized是
   隐式锁，出了作用域自动释放
2. Lock只 有代码块锁，synchronized有 代码块锁和方法锁
3. 使用Lock锁， JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有
   更好的扩展性(提供更多的子类)
   优先使用顺序:
   Lock→同步代码块(已经进入了方法体，分配了相应资源) >同步方法(在方法体之 外)

3、解决线程安全问题有三种方式

（1）同步代码块

（2）同步方法 （3）使用Lock锁的方式解决

四、相关练习

1、练习一、

银行有一个账户。

有两个储户分别向同一个账户存3000元，每次存1000，存3次。每次存完打印账户余额。

问题:该程序是否有安全问题，如果有，如何解决?

[提示]

1，明确哪些代码是多线程运行代码，须写入run()方法

2，明确什么是共享数据。 3，明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的。

package com.itzheng.exer;/*银行有一个账户有两个储户分别向同一个账户存3000元，每次存1000，存3次。每次存完打印账户余额分析：1、是否是多线程的问题？是，两个储户线程2、是否一共享数据？有，（账户）或账户余额3、是否有线程安全问题？有，4、需要考虑如何解决线程安全问题？同步机制：有三种方式。 */class Account{
       private  double balance;    public Account(double balance) {
           this.balance = balance;    }    //存钱    public synchronized void deposit(double amt){
           if(amt > 0){
               balance += amt;            try {
                   Thread.sleep(1000);            } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();            }            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ ": 存钱成功：余额为："+balance);        }    }}class Customer extends Thread{
       private Account acct;    public Customer(Account acct){
           this.acct=acct;    }    @Override    public void run() {
           for (int i = 0; i < 3; i++) {
               acct.deposit(1000);        }    }}public class AccountTest {
       public static void main(String[] args) {
           Account acct = new Account(0);        Customer c1 = new Customer(acct);        Customer c2 = new Customer(acct);        c1.setName("甲");        c2.setName("已");        c1.start();        c2.start();    }}

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