J260713/授课代码/c260810/src/course/Demo04.java

package course;

/**
 * @author WanJl
 * @version 1.0
 * @title Demo04
 * @description 线程安全问题
 * @create 2026/8/10
 */
public class Demo04 {
    /*
        我们知道进程和进程之间的数据和内存空间是不共享的，是相互独立的。
        一个进程中的多个线程之间的数据和内存是共享的。
        那么多线程所带来的最大的隐患就是：数据竞争。
        当多个线程同时读写同一个共享变量的时候，程序的执行结果将会变得不可预测。有时正确，有时错误。而且错误无法复现。
        我们理解线程安全的第一步，就是亲手制作一个bug：
        卖票问题：
        模拟3个售票窗口（3个线程）同时卖100张票
        运行后看效果：
            1、相同的票出现了多次
            2、出现了负数的票
         原因：线程执行的随机性（抢占式调度）导致的，可能在卖票的过程中丢失了CPU的执行权，导致出现问题
         相同的票出现了多次：
            多个线程同时执行到if (tickets>0)判断通过，这个时候tickets还是同一个值，所以都是打印出 窗口3正在出售第10张票
         出现了负数的票：
            tickets已经减到1的时候，多个线程同时通过if判断if (tickets>0)，然后一个线程执行tickets--变成0，另一个线程继续执行tickets--变成-1
        程执行的随机性（抢占式调度）导致某个线程在“判断-输出-减票数”这三步的执行过程中，可能丢失CPU执行权，
        由另一个线程趁机插入到对共享数据的操作，破坏了数据的完整性。

        计数器问题：
            看：course.Counter类
            理论上应该是1000，但是实际上少于1000。
            为什么结果不对？
            因为count++ 并不是原子操作（原子操作就是无论是多少步，都是一次性全部成功，要么全部失败回滚）
            count++，表面上是一行代码，但在JVM中被拆成了3步：
                1、从内存读取count到寄存器（读）
                2、在寄存器中加1（改）
                3、把结果写会到内存（写）
            当多个线程同时执行 读-改-写 三步 的时候，就可能发生 读到了旧值，用旧值进行计算，覆盖别人写入的结果。
            导致丢失最新的结果

        多线程安全问题引发原因（缺一不可）：
            1、多线程环境，至少两条路径在并发执行。
            2、存在共享数据，多个线程访问同一个变量/对象。
            3、有多条语句操作共享数据，并且这些语句之间存在 读-改-写 的符合操作，比如count++，比如ticket--等

        解决多线程安全性问题的基本方案思想：
            让程序不在具备产生安全问题的环境：
                1、把多条操作共享数据的语句锁起来。
                2、让任意时刻只有一个线程能执行这段代码，其他线程只能排队等待。


        线程安全的三大特性，必须背下来 多线程的核心

            原子性：操作不可分割，要么全部执行，要么全部不执行。防止 读-改-写 被并发打断。
                |-解决方案：synchronized（线程同步）、Lock（锁）、Atomic类（原子类）
            可见性：一个线程的修改对另一个线程立即可见。防止线程把变量换成在CPU缓存中，其他线程看不到修改。
                |-解决方案：volatile、synchronized（线程同步）、Lock（锁）
            有序性：代码按照书写顺序执行，不会被指令重排。防止编译器和CPU在执行的可能会对指令进行重排。
                |-解决方案：volatile、synchronized（线程同步）
        原可序（原子性、可见性、有序性），但凡是线程安全方案，最终都是围绕这三个特性的。

        保证原子性：
            最简单的最可靠的同步手段保证原子性：synchronized（线程同步）
            synchronized（线程同步）是Java内置的关键字，也是使用最广泛的同步手段。
            每个Java对象在底层都对应一把监视器锁（Monitor Lock），当线程进入到synchronized修饰的代码块之前，必
            须要先获取这个锁。如果这个锁已经被其他线程拿到了，那么当前现在就会进入到BLOCKED(阻塞)状态排队等待。
            持有锁的线程会执行完代码然后自动释放锁，在等待队列中的线程会重新开始进行新一轮的竞争。
            synchronized优点：
                解决了多线程的数据安全问题，保证了同一时刻只有一个线程能执行被保护的代码。
            synchronized弊端：
                当线程很多的时候，每个线程都有去竞争同一把锁，比较耗资源，无形当中就会降低程序的运行效率。
                所以锁的粒度应该尽量小，只锁真正操作共享数据的代码，而不是整个方法。

            synchronized修饰方法，该方法会变为同步方法。
            synchronized修饰代码块，会变成同步代码块。


            synchronized锁的是什么？

                public synchronized void method01(){

                    //假如300行代码，只有3行是修改共享数据的。那么先锁的是整个方法的300代码，粒度就太大了。
                }
            synchronized修饰的方法也就是同步方法。它锁的其实是当前的对象（this），锁住同一个对象的方法调用

                public  static synchronized void method01(){

                    //假如300行代码，只有3行是修改共享数据的。那么先锁的是整个方法的300代码，粒度就太大了。
                }
            synchronized修饰的静态方法也就是同步静态方法，它锁的其实是当前对象所属的类的Class对象。锁住的所有这个类的静态调用，全局唯一。

                Object obj=new Object();
                synchronized(obj){
                    //这个synchronized代码块只锁 那几行修改共享数据的代码，这样粒度就小很多。
                }
            synchronized修饰的代码块，锁的是指定的任意对象obj，更加灵活，只锁需要保护的部分。

     */
    public static void main(String[] args) {
        SellTicket st=new SellTicket();

        //创建三个线程对象，模拟3个售票窗口
        Thread t1=new Thread(st,"窗口1");
        Thread t2=new Thread(st,"窗口2");
        Thread t3=new Thread(st,"窗口3");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }

    public synchronized void method01(){

        //假如300行代码，只有3行是修改共享数据的。那么先锁的是整个方法的300代码，粒度就太大了。
    }

    public void method02(){
        Object obj=new Object();

        synchronized(obj){
            //这个synchronized代码块只锁 那几行修改共享数据的代码，这样粒度就小很多。
        }
    }
}