两个经典的线程安全示例分析

示例1：卖票与买票

@Slf4j(topic = "c.CASE1")
public class CASE1 {
   
    //随机数
    public static Random random = new Random();
    public static int getRandom(){
   
        return random.nextInt(5) + 1;
    }

    public static void main(String[] args) {
   
        //开始有2000张票
        TicketWindow ticketWindow = new TicketWindow(2000);
        List<Thread> list = new ArrayList<>();
        //用来存储卖出去多少张票，//竞态条件
        //List<Integer> sellCount = new ArrayList<>();
        List<Integer> sellCount = new Vector<>();
        //2000票分2000次卖出去
        for (int i = 0; i < 2000; i++) {
   
            Thread t = new Thread(()->{
   
                //竞态态条件
                int sell = ticketWindow.sell(getRandom());
                sellCount.add(sell);
            });
            list.add(t);
            t.start();
        }
        //使得每个线程运行结束
        list.forEach((t)->{
   
            try {
   
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
   
                e.printStackTrace();
            }
        });
        //统计最终结果
        log.debug("卖出去：" + sellCount.stream().mapToInt(a->a).sum());
        log.debug("剩余票数：" + ticketWindow.getCount());

    }

}

class TicketWindow{
   
    private int count;

    public TicketWindow(int count) {
   
        this.count = count;
    }

    public int getCount() {
   
        return count;
    }

    public void setCount(int count) {
   
        this.count = count;
    }

    //卖出去多少张表，如果返回0则表示没卖出去票
    public int sell(int amount){
   
        if(amount < count){
   
            count = count - amount;
            return amount;
        }else{
   
            return 0;
        }
    }
}

请判断该例子是否存在线程安全？
运行输出结果：

答：存在！
分析：判断是否存在线程安全步骤

寻找临界区：

int sell = ticketWindow.sell(getRandom());
sellCount.add(sell);

寻找共享变量

两个共享变量count，sellCount，存在线程安全的只有count变量，因为sellCount的add方法是属于线程安全的，如果换成ArrayList就会出现线程安全问题，count变量属于ticketWindow对象。

解决方法：
可以给共享变量上锁，使用关键字synchronized，可以将锁加在sell方法上

    public synchronized int sell(int amount){
   
        if(amount < count){
   
            count = count - amount;
            return amount;
        }else{
   
            return 0;
        }
    }

等价于

    public int sell(int amount){
   
    synchronized(this){
   
            if(amount < count){
   
            count = count - amount;
            return amount;
        }else{
   
            return 0;
        }
    }
 }

示例2：ab互相转账

@Slf4j(topic = "c.CASE2")
public class CASE2 {
   

    private static Random random = new Random();
    //返回1-100随机数
    public static  int getRandom(){
   
        return random.nextInt(100) + 1;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
   
        //账户a
        Account a = new Account(1000);
        //账户b
        Account b = new Account(1000);

        Thread t1 = new Thread(()->{
   
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
   
                a.transfer(b,getRandom());
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(()->{
   
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
   
                b.transfer(a,getRandom());
            }
        });

        //分别启动t1 t2
        t1.start();
        t2.start();

        //等待t1 t2跑完
        t1.join();
        t2.join();

        log.debug("账户a :" + a.getMoney() );
        log.debug("账户b :"  + b.getMoney());
        log.debug("total:{}",(a.getMoney() +b.getMoney()));
    }
}


class Account{
   
    private int money;

    public Account(int money) {
   
        this.money = money;
    }

    public int getMoney() {
   
        return money;
    }

    public void setMoney(int money) {
   
        this.money = money;
    }

    public void transfer(Account target,int amount){
   
        //有钱可转
        if(this.money > amount){
   
            this.setMoney(this.getMoney() - amount);
            target.setMoney(target.getMoney() + amount);
        }
    }

}

运行结果可以看出来，存在线程安全问题！
分析：

临界区

public void transfer(Account target,int amount){
     
    //有钱可转
    synchronized (Account.class){
     
        if(this.money > amount){
     
            this.setMoney(this.getMoney() - amount);
            target.setMoney(target.getMoney() + amount);
        }
    }
}

共享变量

与上一个例子不同的是，该临界区存在的共享变量有两个，分别是this.money和target.money，所以如果在transfer上面加上锁，还能不能锁得住，能不能解决线程安全问题呢?
```
 public synchronized void transfer(Account target,int amount){
     
     //有钱可转
       if(this.money > amount){
     
           this.setMoney(this.getMoney() - amount);
           target.setMoney(target.getMoney() + amount);
       }
 }
```
并不能！
原因是：此时的synchronized只能锁定住当前的对象的共享变量，也就是说谁调用transfer就会锁住谁的money属性，因此并不能解决线程安全问题，那么该如果才能同时锁住两个对象呢？

解决方法：扩大锁的范围，从锁住对象扩大至锁住整个类，因为无论是this.money和target.money它们都属于Account类，因此可以修改临界区的锁范围，如下：

    public void transfer(Account target,int amount){
   
        //有钱可转
        synchronized (Account.class){
   
            if(this.money > amount){
   
                this.setMoney(this.getMoney() - amount);
                target.setMoney(target.getMoney() + amount);
            }
        }
    }

重新运行代码：

此时便达到我们的线程安全目的。