同步方法解决银行取钱的安全问题

小咪咪 2021-09-19 15:44 313阅读 0赞

**一 点睛**

与同步代码块对应，Java的多线程安全支持还提供了同步方法，同步方法就是使用synchronized关键字来修饰某个方法，则该方法称为同步方法。对于synchronized修饰的实例方法（非static方法）而言，无须显示指定同步监视器，同步方法的同步监视器是this，也就是调用该方法的对象。

通过使用同步方法可以非常方便地实现线程安全的类，线程安全的类具有如下特征。

*  该类的对象可以被多个线程安全地访问。
 *  每个线程调用该对象的任意方法之后都将得到正确的结果。
 *  每个线程调用该对象的任意方法之后，该对象状态依然保持合理状态。

不可变类总是线程安全的，因为它的对象状态不可改变；但可变对象需要额外的方法来保证其线程安全。

**二 代码**

1 定义一个账户类

public class Account
    {
         // 封装账户编号、账户余额两个成员变量
         private String accountNo;
         private double balance;
         public Account(){}
         // 构造器
         public Account(String accountNo , double balance)
         {
               this.accountNo = accountNo;
               this.balance = balance;
         }
         // accountNo的setter和getter方法
         public void setAccountNo(String accountNo)
         {
               this.accountNo = accountNo;
         }
         public String getAccountNo()
         {
               return this.accountNo;
         }
         // 因此账户余额不允许随便修改，所以只为balance提供getter方法，
         public double getBalance()
         {
               return this.balance;
         }
         // 提供一个线程安全draw()方法来完成取钱操作
         public synchronized void draw(double drawAmount)
         {
               // 账户余额大于取钱数目
               if (balance >= drawAmount)
               {
                    // 吐出钞票
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                         + "取钱成功！吐出钞票:" + drawAmount);
                    try
                    {
                         Thread.sleep(1);
                    }
                    catch (InterruptedException ex)
                    {
                         ex.printStackTrace();
                    }
                    // 修改余额
                    balance -= drawAmount;
                    System.out.println("\t余额为: " + balance);
               }
               else
               {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                         + "取钱失败！余额不足！");
               }
         }
         // 下面两个方法根据accountNo来重写hashCode()和equals()方法
         public int hashCode()
         {
               return accountNo.hashCode();
         }
         public boolean equals(Object obj)
         {
               if(this == obj)
                    return true;
               if (obj !=null
                    && obj.getClass() == Account.class)
               {
                    Account target = (Account)obj;
                    return target.getAccountNo().equals(accountNo);
               }
               return false;
         }
    }

2 定义一个取钱线程

public class DrawThread extends Thread
    {
         // 模拟用户账户
         private Account account;
         // 当前取钱线程所希望取的钱数
         private double drawAmount;
         public DrawThread(String name , Account account
               , double drawAmount)
         {
               super(name);
               this.account = account;
               this.drawAmount = drawAmount;
         }
         // 当多条线程修改同一个共享数据时，将涉及数据安全问题。
         public void run()
         {
               // 直接调用account对象的draw方法来执行取钱
               // 同步方法的同步监视器是this，this代表调用draw()方法的对象。
               // 也就是说：线程进入draw()方法之前，必须先对account对象的加锁。
               account.draw(drawAmount);
         }
    }

3 测试主类

public class DrawTest
    {
         public static void main(String[] args)
         {
               // 创建一个账户
               Account acct = new Account("1234567" , 1000);
               // 模拟两个线程对同一个账户取钱
               new DrawThread("甲" , acct , 800).start();
               new DrawThread("乙" , acct , 800).start();
         }
    }

**三 运行结果**

乙取钱成功！吐出钞票:800.0
         余额为: 200.0
    甲取钱失败！余额不足！

**四 说明**

1 增加了代码取钱的draw()方法，并使用了synchronized关键字修饰该方法，把该方法变成了同步方法，该同步方法的同步监视器是this,因此对于同一个Account账户而言，任意时刻只能有一个线程获得对Account对象的锁定，然后进入draw()方法执行取钱操作——这样也可以保证多个线程并发取钱的线程安全。

2 可变类的线程安全是以减低程序的运行效率作为代价的，为了减少线程安全带来的负面影响，程序可以采用如下策略：

*  不要对线程安全类的所有方法都进行同步，只对那些会改变竞争资源（竞争资源也就是共享资源）的方法进行同步。例如上面Account类中的accountNo实例变量就无须同步，所以程序只对draw()方法进行了同步控制。

*  如果可变类有两种运行环境：单线程运行环境和多线程运行环境，则应该为该可变类提供两种版本，即线程安全版本和线程不安全版本。在单线程环境中使用线程不安全版本以保证性能，在多线程中环境中使用线程安全版本。

3 JDK提供的StringBuilder和StringBuffer就是为了照顾单线程环境和多线程环境提供的类，在单线程环境中应该使用StringBuilder类来保证较好的性能，当需要保证多线程安全时，就应该使用StringBuffer。