Java多线程--线程安全问题练习题

news2024/10/7 2:32:03

文章目录

    • （1）练习题1
    • （2）练习题2
    • （3）练习题3

现在咱们线程一共说了这么几件事情，如下：
image.png

具体文章见专栏。

接下来看几个练习题吧。

（1）练习题1

🌋题目描述

【新年倒计时】

模拟新年倒计时，每隔1秒输出一个数字，依次输出10,9,8…1，最后输出：新年快乐！

🍰分析

题目中没有说要造分线程，那我们可以直接放到主线程里面，也是可以的。

直接写一个for循环遍历即可，如下：

public class HappyNewYear {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 10; i >=1 ; i--) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

然后sleep，让它一秒钟输出一下。如下：

image.png

记得处理一下异常：

image.png

这里只能用try-catch处理，因为sleep抛出的方法是编译时异常，而且父类没有抛出，不能使用throws的方式。

🌱代码

package yuyi03;

/**
 * ClassName: HappyNewYear
 * Package: yuyi03
 * Description:
 *  模拟新年倒计时，每隔1秒输出一个数字，依次输出10,9,8......1，最后输出：新年快乐！
 * @Author 雨翼轻尘
 * @Create 2024/1/30 0030 13:03
 */
public class HappyNewYear {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 10; i >=0 ; i--) {
            try {
                Thread.sleep(1000); //睡1s
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            if(i>0){
                System.out.println(i);
            }else {
                System.out.println("HappyNewYear!");
            }
        }
    }
}

🍺输出结果

Java.gif

（2）练习题2

🌋题目描述

关于Thread.sleep()方法的一个面试题：

如下的代码中sleep()执行后，到底是哪个线程进入阻塞状态了呢？

🌱代码

package yuyi03;

/**
 * ClassName: ThreadTest
 * Package: yuyi03
 * Description:
 *      如下的代码中sleep()执行后，到底是哪个线程进入阻塞状态了呢？
 * @Author 雨翼轻尘
 * @Create 2024/1/30 0030 13:16
 */

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建线程对象
        MyThread t = new MyThread();
        t.setName("线程1");
        t.start();

        // 调用sleep方法
        try {
            t.sleep(1000 * 5);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 5秒之后这里才会执行。
        System.out.println("hello World!");
    }
}

class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
        }
    }
}

🍺输出结果（部分）

image.png

🍰分析

main方法中造了一个MyThread的对象，并且起了一个名字，调用了start方法。

紧接着有一个sleep方法，这个sleep方法是让主线程睡了还是让分线程睡了？

其实是主线程。

虽然t是一个线程，但是这里不能算是一个线程去调用sleep。只能理解为是一个对象去调用sleep。

t.sleep()代码的执行，是在主线程里面调用的。

静态方法，用类和对象调用都没有区别，都只会影响主线程。

（3）练习题3

🌋题目描述

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。

【拓展问题】可否实现两个储户交替存钱的操作

🍰分析

“同一个账户”就是共享数据。

如果有多线程，那就一定会有线程安全问题吗？

不一定。比如一个线程操作一个账户的钱，另一个线程操作另一个账户的钱，这就不会有线程安全问题。

但若是多个线程操作一个共享数据，就会有线程安全问题了。

本题目我们用继承Thread的方式来写。

比如现在有一个客户，我们让它继承于Thread类。如下：

public class AccountTest {

}

class Customer extends Thread{

}

既然大家需要共用一个账户，那么这个账户如何体现共享？

用静态吗？

其实不用静态也可以！

比如现在声明一个Account类，就是账户类，里面有余额，如下：

class Account{  //账户
    private double balance; //余额
}

然后在客户Customer类里面声明一个Account属性，如下：

class Account{  //账户
    private double balance; //余额
}

class Customer extends Thread{
    Account account;
}

这里就不将它写成静态的了，那能不能实现共享呢？

这就取决于它的构造器如何去使用了。

通过构造器给当前属性实例化一下，如下：

class Account{  //账户
    private double balance; //余额
}

class Customer extends Thread{
    Account account;

    //构造器
    public Customer(Account acct){
        this.account=acct;
    }

}

怎么保证造两个Customer，是同一个account呢？

只new一个对象，然后将值传进去即可。

比如在main方法中，造一个账户acct，然后new一个Customer的时候将acct传进去。

public class AccountTest {
    public static void main(String[] args) {
        Account acct=new Account();

        new Customer(acct);
    }
}

这样就可以创建两个Customer，如下：

public class AccountTest {
    public static void main(String[] args) {
        Account acct=new Account();

        Customer customer1=new Customer(acct);
        Customer customer2=new Customer(acct);
    }
}

现在这两个线程就共享同一个账户acct。

以后就可以使用这种思路来让线程共享资源啦，如下：

public class AccountTest {
    public static void main(String[] args) {
        Account acct=new Account();

        Customer customer1=new Customer(acct);
        Customer customer2=new Customer(acct);
    }
}

class Account{  //账户
    private double balance; //余额
}

class Customer extends Thread{
    Account account;

    //构造器
    public Customer(Account acct){
        this.account=acct;
    }

}

同一个对象的实例变量是共享的。

在Thread类里面有一个可以起名字的构造器，这边就使用它来给线程起个名字吧。

来个重载构造器：

class Customer extends Thread{
    Account account;

    //构造器
    public Customer(Account acct,String name){
        super(name);
        this.account=acct;
    }

}

现在就可以用这个构造器了，比如：

public class AccountTest {
    public static void main(String[] args) {
        Account acct=new Account();

        Customer customer1=new Customer(acct,"小旺");
        Customer customer2=new Customer(acct,"小岁");
    }
}

这样的话，就通过构造器的方式将线程的名字赋值好了。

现在两个储户需要存钱，需要在run方法里面做这个事情。

存三次，就循环三次：

class Customer extends Thread{
    //...
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {

        }
    }
}

然后就是操作账户的余额，让余额balance三次增加。加钱的事情可以定义在Account类里面。如下：

class Account{  //账户
    private double balance; //余额

    public void deposit(double amt){
        if(amt>0){
            balance+=amt;
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"存钱1000元，余额为："+balance);
    }
}

然后在刚才的for循环里面可以调用一下deposit方法。

class Customer extends Thread{
	//...
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            account.deposit(1000);
        }
    }
}

当我们调用run方法的时候，就会进入for循环，然后调用account的deposit方法，首先往里面存了1000块钱。

然后各自线程去调用start方法，他们会各自调用run方法，去存钱。如下：

public class AccountTest {
    public static void main(String[] args) {
        Account acct=new Account();

        Customer customer1=new Customer(acct,"小旺");
        Customer customer2=new Customer(acct,"小岁");

        customer1.start();
        customer2.start();
    }
}

🌱代码

package yuyi03;

/**
 * ClassName: AccountTest
 * Package: yuyi03
 * Description:
 *
 * @Author 雨翼轻尘
 * @Create 2024/1/30 0030 14:56
 */
public class AccountTest {
    public static void main(String[] args) {
        Account acct=new Account();

        Customer customer1=new Customer(acct,"小旺");
        Customer customer2=new Customer(acct,"小岁");

        customer1.start();
        customer2.start();
    }
}

class Account{  //账户
    private double balance; //余额

    public void deposit(double amt){
        if(amt>0){
            balance+=amt;
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"存钱1000元，余额为："+balance);
    }
}

class Customer extends Thread{
    Account account;

    //构造器
    public Customer(Account acct){
        this.account=acct;
    }

    public Customer(Account acct,String name){
        super(name);
        this.account=acct;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            account.deposit(1000);
        }
    }
}

🍺输出结果

image.png

现在看着没有线程安全问题，接下来演示一下线程安全问题。

共享数据就是“钱数”balance。

在这里加一个sleep：

image.png

现在的代码：

public class AccountTest {
    public static void main(String[] args) {
        Account acct=new Account();

        Customer customer1=new Customer(acct,"小旺");
        Customer customer2=new Customer(acct,"小岁");

        customer1.start();
        customer2.start();
    }
}

class Account{  //账户
    private double balance; //余额

    public 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1000元，余额为："+balance);
    }
}

class Customer extends Thread{
    Account account;

    //构造器
    public Customer(Account acct){
        this.account=acct;
    }

    public Customer(Account acct,String name){
        super(name);
        this.account=acct;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            account.deposit(1000);
        }
    }
}

输出结果：

image.png

可以看到出现了问题。

这就是线程安全问题，怎么解决呢？

balance是共享数据，直接将操作写在deposit方法里面了，那么可以给这个方法直接加上synchronized吗？

image.png

能不能使用，取决于这个this是不是唯一的。

大家不要记“继承的方式this不唯一”，需要具体问题具体分析。

这个方法的调用者是Account类的对象，而Account类的对象只创建了一个，如下：

image.png

所以现在就是acct。既然是唯一的，那么线程就是安全的。

🌱代码

package yuyi03;

/**
 * ClassName: AccountTest
 * Package: yuyi03
 * Description:
 *
 * @Author 雨翼轻尘
 * @Create 2024/1/30 0030 14:56
 */
public class AccountTest {
    public static void main(String[] args) {
        Account acct=new Account();

        Customer customer1=new Customer(acct,"小旺");
        Customer customer2=new Customer(acct,"小岁");

        customer1.start();
        customer2.start();
    }
}

class Account{  //账户
    private double balance; //余额

    public synchronized void deposit(double amt){   //this:是唯一的，即为actt
        if(amt>0){
            balance+=amt;
        }

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"存钱1000元，余额为："+balance);
    }
}

class Customer extends Thread{
    Account account;

    //构造器
    public Customer(Account acct){
        this.account=acct;
    }

    public Customer(Account acct,String name){
        super(name);
        this.account=acct;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            account.deposit(1000);
        }
    }
}

🍺输出结果

image.png

这就是之前说的，同步方法可以使用在“继承Thread类的子类”中的场景了，只要对象是同一个，那就可以直接使用非静态同步方法了。

🎲现在的结果显示小旺存完之后，小岁才存钱，要想体现交互可以让他睡一下，如下：

image.png

🌱代码

package yuyi03;

/**
 * ClassName: AccountTest
 * Package: yuyi03
 * Description:
 *
 * @Author 雨翼轻尘
 * @Create 2024/1/30 0030 14:56
 */
public class AccountTest {
    public static void main(String[] args) {
        Account acct=new Account();

        Customer customer1=new Customer(acct,"小旺");
        Customer customer2=new Customer(acct,"小岁");

        customer1.start();
        customer2.start();
    }
}

class Account{  //账户
    private double balance; //余额

    public synchronized void deposit(double amt){   //this:是唯一的，即为actt
        if(amt>0){
            balance+=amt;
        }

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"存钱1000元，余额为："+balance);
    }
}

class Customer extends Thread{
    Account account;

    //构造器
    public Customer(Account acct){
        this.account=acct;
    }

    public Customer(Account acct,String name){
        super(name);
        this.account=acct;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            account.deposit(1000);
        }
    }
}

🍺输出结果

image.png

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