多线程详解

多线程:

一、线程简介

  • 程序: 是指令和数据的有序集合,其本身没有任何运行的含义,是一个静态的概念。

  • 进程: 是执行程序的一次执行过程,它是一个动态的概念。是系统资源分配的单位

  • 线程:通常在一个进程中可以包含若干个线程,当然一个进程中至少有一个线程,不然没有存在的意义。线程是CPU调度和执行的的单位。

注意: 很多多线程是模拟出来的,真正的多线程是指有多个CPU,即多核,如服务器。如果是模拟出来的多线程,即在一个CPU的情况下,在同一个时间点,CPU只能执行一个代码,因为切换的很快,所以就有同时执行的错局。

 

package com.Yaof.package1;

public class TestThread1 extends Thread{//继承Thread类
   //交替进行
   @Override
   public void run() {
       for (int i = 0; i < 300; i++) {
           System.out.println("**********run*********");
      }
  }

   public static void main(String[] args) {
       TestThread1 testThread1 = new TestThread1();
       testThread1.start();//全部线程开始
       for (int i = 0; i < 500; i++) {
           System.out.println("主线程");
      }
  }
}

 

二、网图下载(涉及IO)

三、实现Runnable接口

new Thread(对象).start();

  • 定义My Runnable类实现Runnable接口

  • 实现Run()方法,编写线程执行体

  • 创建线程对象,用start启动线程

package com.Yaof.package1;

public class TestThread03 implements Runnable {
   @Override
   public void run() {
       for (int i = 0; i < 500; i++) {
           System.out.println("**********run*********");
      }
  }

   public static void main(String[] args) {
       TestThread03 testThread03 = new TestThread03();
       new Thread(testThread03).start();//全部线程开始
       for (int i = 0; i < 500; i++) {
           System.out.println("主线程");
      }
  }
}

小结:

  • 继承Thread类 子类继承Thread类具备多线程能力 启动线程:子类对象.start(); 不建议使用:避免OOP单继承局限性

  • 实现Runnable接口 实现接口Runnable具有多线程能力 启动线程:传入目标对象+Thread对象.start(); 推荐使用:避免单继承局限性,灵活方便,方便同一个对象被多个线程使用

四、简单并发问题

package com.Yaof.package1;

public class TestThread4 implements Runnable{

   private int ticketNums = 10;
   @Override
   public void run() {
       while (true){
           if (ticketNums<=0){
               break;
          }
           //插入延迟,否则系统太快都被一个抢了
           try {
               Thread.sleep(200);//休眠
          } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
          }

           System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿了第"+ticketNums--+"张票");
      }
  }

   public static void main(String[] args) {
       TestThread4 testThread4 = new TestThread4();
       //新建几名勇士抢票
       new Thread(testThread4,"大黄").start();
       new Thread(testThread4,"旺财").start();
       new Thread(testThread4,"大白").start();
       new Thread(testThread4,"小黑").start();
  }
}

案例:龟兔赛跑-Race

  1. 首先来个赛道距离,然后要离终点越来越近

  2. 判断比赛是否结束

  3. 打印出胜利者

  4. 龟兔赛跑开始

  5. 故事中是乌龟赢的,兔子需要睡觉,所以我们来模拟兔子睡觉

  6. 终于,乌龟赢得比赛

package com.Yaof.package1;

public class Race implements Runnable{
   private static String winner;
   private int road = 0 ;
   @Override
   public void run() {
       for (int i = 0; i <= 100; i++) {
           //设置兔子速度
           if(Thread.currentThread().getName()=="兔子"){
               try {
                   Thread.sleep(1);
              } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
              }
          }
           //设置兔子睡觉
           if(Thread.currentThread().getName()=="兔子"&& i==80){
               try {
                   Thread.sleep(500);
              } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
              }
          }

           //设置乌龟速度
           if(Thread.currentThread().getName()=="乌龟"){
               try {
                   Thread.sleep(5);
              } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
              }
          }
           
           //**注意**:判断比赛是否结束,放在后面位置刚好最后输出比赛结果,否则最后一行输出兔子跑了80米
           boolean flag = gameOver(i);
           //如果比赛结束,停止程序
           if(flag){
               break;
          }

           System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->跑了"+i+"米路程");
      }
  }

   //判断是否结束比赛
   public boolean gameOver(int road){
       if(winner!= null){
           return true;
      }
      {
           if (road == 100) {
               winner = Thread.currentThread().getName();
               System.out.println("***************比赛冠军是"+winner+"****************");
               return true;
          }
      }
       return false;
  }

   public static void main(String[] args) {
       Race race = new Race();
       new Thread(race,"乌龟").start();
       new Thread(race,"兔子").start();
  }


}

五、实现Callable接口(了解即可)

1.实现Callable接口,需要返回值类型 2.重写call方法,需要抛出异常 3.创建目标对象 4.创建执行服务:ExecutorService ser=Executors.newFixedThreadPool(1) 5.提交执行:Future<Boolean>result1=ser.submit(t1); 6.获取结果:boolean r1=result1.get() 7.关闭服务:ser.shutdownNow();

package com.Yaof.package1;

import java.util.ServiceLoader;
import java.util.concurrent.*;

public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
       @Override
       public Boolean call() {
           for (int i = 0; i < 500; i++) {
               System.out.println("**********run*********");
          }
           return true;
      }

       public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
           TestCallable t1 = new TestCallable();
//       4.创建执行服务:ExecutorService ser=Executors.newFixedThreadPool(1);
//       5.提交执行:Future<Boolean>result1=ser.submit(t1);
//       6.获取结果:boolean r1=result1.get()
//       7.关闭服务:ser.shutdownNow();
           ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
           Future<Boolean>result1 = ser.submit(t1);
           boolean r1 = result1.get();
           ser.shutdownNow();
           for (int i = 0; i < 500; i++) {
               System.out.println("主线程");
          }
      }
  }

六、静态代理模式

静态代理模式总结:

  • 真实对象和代理对象都要实现同一个接口

  • 代理对象要代理真实角色

好处:

  • 代理对象可以做很多真实对象做不了的事情

  • 真实对象专注做自己的事情

package com.Yaof.package1;

//静态代理模式总结:
//真实对象和代理对象都要实现同一个接口
//代理对象要代理真实角色
//好处:
//代理对象可以做很多真实对象做不了的事情
//真实对象专注做自己的事情

public class StaticProxy {
   public static void main(String[] args) {
       new Thread(()-> System.out.println("I Love You"));
       new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();
  }
}
interface Marry{
   void HappyMarry();
}

//真实对象
class You implements Marry{
   @Override
   public void HappyMarry() {
       System.out.println("你结婚了");
  }
}

//静态代理模式,婚庆公司
class WeddingCompany implements Marry{
   private Marry target;
   public WeddingCompany(Marry target) {
       this.target=target;
  }

   @Override
   public void HappyMarry() {
       before();
       this.target.HappyMarry();
       after();
  }
   private void before(){
       System.out.println("婚礼现场布置");
  }
   private void after(){
       System.out.println("收钱");
  }
}

七、Lambda表达式(lamda)

总结:

  • Lambda表达式只能有一行代码的情况下才能简化成为一行,如果有多行,那么就用代码块包裹。

  • 前提是接口为函数式接口(只有一个抽象方法)

  • 多个参数也可以去掉参数类型,要去掉就都去掉,必须加上括号

package com.Yaof.package2;

import com.Yaof.package1.StaticProxy;

public class TestLambda {
       static class DSB2 implements  Dogb{
       //静态内部类
       @Override
       public void Dog() {
           System.out.println("Dog2");
      }
  }
   
   public static void main(String[] args) {
       class DSB3 implements  Dogb{
           //局部内部类
           @Override
           public void Dog() {
               System.out.println("Dog3");
          }
      }
       new DSB1().Dog();
       new DSB2().Dog();
       new DSB3().Dog();
       new Dogb() {
           //匿名内部类
           @Override
           public void Dog() {
               System.out.println("Dog4");
          }
      }.Dog();
       Dogb dogb1 = ()-> {
           //lambda代码块
           System.out.println("Dog5");};

       //最简化;lambda表达式
       Dogb dogb2 = ()-> System.out.println("Dog6");

       dogb1.Dog();
       dogb2.Dog();
  }
}
class DSB1 implements  Dogb{
   //原始写法
   @Override
   public void Dog() {
       System.out.println("Dog1");
  }
}
//新建接口
interface Dogb{
   void Dog();
}

八、线程方法

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  • setPriority(int newPriority) 更改线程的优先级

  • static void sleep(long millis) 在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠

  • void join() 等待该线程终止

  • static void yield() 暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程

  • void interrupt() 中断线程,别用这个方式

  • boolean isAlive() 测试线程是否处于活动状态

8.1 线程停止

  • 不推荐使用stop()、destroy()方法。【已废弃】

  • 推荐线程自己停止下来

  • 建议使用一个标志位进行终止变量,当flag=false,则终止线程运行。

package com.Yaof.package2;

public class TestStop implements Runnable {
   private boolean flag = true;

   @Override
   public void run() {
       int i =0;
       while (flag) {
           //i++可以看到跑了多少次,是个随机数,主线程中i到1000停止
           System.out.println("--------------冲-------------"+i++);
      }
  }

   public void stop(){
       this.flag = false;
  }
   public static void main(String[] args) {
       TestStop testStop = new TestStop();
       new Thread(testStop).start();
       for (int i = 0; i < 1000; i++) {
           System.out.println("666 "+i);
           if(i==900){
               testStop.stop();
               System.out.println("***************线程停止了***************");
          }
      }
  }
}

8.2 线程休眠

  • sleep(时间)指定当前线程阻塞的毫秒数;

  • sleep存在异常Interrupted Exception;

  • sleep时间达到后线程进入就绪状态;

  • sleep可以模拟网络延时,倒计时等;(网络延迟见第四章,如下是倒计时和时钟)

  • 每一个对象都有一个锁,sleep不会释放锁。

8.2.1 模拟网络延迟

package com.Yaof.package1;

public class TestThread4 implements Runnable{

private int ticketNums = 10;
@Override
public void run() {
while (true){
if (ticketNums<=0){
break;
}
//插入延迟,否则系统太快都被一个抢了
try {
Thread.sleep(200);//休眠
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿了第"+ticketNums--+"张票");
}
}

public static void main(String[] args) {
TestThread4 testThread4 = new TestThread4();
//新建几名勇士抢票
new Thread(testThread4,"大黄").start();
new Thread(testThread4,"旺财").start();
new Thread(testThread4,"大白").start();
new Thread(testThread4,"小黑").start();
}
}

 

8.2.2 模拟倒计时

package com.Yaof.package3;
//模拟倒计时
public class TestSleep{
int i =10;
public void timeDown() throws InterruptedException {
while (true){
Thread.sleep(1000);
System.out.println(i--);
if(i==0){
break;
}
}
}

public static void main(String[] args) {
try {
new TestSleep().timeDown();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

}
}

8.2.3 模拟时钟,打印时间

package com.Yaof.package3;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.SimpleTimeZone;

//打印系统时间
public class TestSleep2 {
public static void main(String[] args) {
Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//获取系统当前时间

while (true){
try {
Thread.sleep(1000);
//新建时间样式、插入当前时间 并输出
System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));
startTime=new Date(System.currentTimeMillis());//更新当前时间
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}

8.3 线程礼让 Yeild

Thread.Yeild();

  • 礼让线程,让当前正在执行的线程暂停,但不阻塞

  • 将线程从运行状态转为就绪状态

  • 让CPU重新调度,礼让不一定成功! 看CPU心情

8.4 线程强制执行 Join

Join:可以想象成插队,Join合并线程,其他线程堵塞,等待join线程执行完后,其他线程才能继续执行。

package com.Yaof.package3;

public class TestJoin implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 200; i++) {
System.out.println("***********super VIP***********");
}
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
TestJoin testJoin = new TestJoin();
Thread thread = new Thread(testJoin);
thread.start();

for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i==50){
thread.join();
}
System.out.println("simple Users");
}
}
}

8.5 观测线程状态 Thread.State

(查看JDK帮助文档) 线程状态:

  • NEW:尚未启动的线程处于此状态。

  • RUNNABLE:在Java虚拟机中执行的线程处于此状态。

  • BLOCKED:被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态。

  • WAITING:正在等待另一个线程执行特定动作的线程处于此状态。

  • TIMED WAITING:正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程处干此状态。

  • TERMINATED:已退出的线程处于此状态。

一个线程可以在给定时间点处于一个状态,这些状态是不反映任何操作系统线程状态的虚拟机状态。

package com.Yaof.package3;

public class TestState {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread = new Thread(()-> {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("******************");
});

Thread.State state = thread.getState();
System.out.println(state);//NEW

thread.start();
state = thread.getState();
System.out.println(state);//Runnable
System.out.println("*************");

while (state!= Thread.State.TERMINATED){//只要线程不终止,就一直输出状态
Thread.sleep(100);
state = thread.getState();//刷新状态
System.out.println(state);//输出状态
}
}
}

8.6 线程优先级

  • Java提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程,线程调度器按照优先级决定应该调度哪个线程来执行。

  • 线程的优先级用数字表示,范围从1~10:

    • Thread.MIN PRIORITY=1:

    • Thread.MAX PRIORITY=10;

    • Thread.NORM PRIORITY=5:

    • 使用以下方式改变或获取优先级

      getPriority() setPriority(int xxx)

注意:优先级低只是意味着获得调度的概率低,并不是优先级低就不会被调用了,这都是看CPU的调度

package com.Yaof.package3;

public class TestPriority {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+">>>"+Thread.currentThread().getPriority());
MyPriority myPriority = new MyPriority();
Thread t1 = new Thread(myPriority);
Thread t2 = new Thread(myPriority);
Thread t3 = new Thread(myPriority);
Thread t4 = new Thread(myPriority);
t1.start();

t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);//10
t2.start();

t3.setPriority(9);
t3.start();

t4.setPriority(2);
t4.start();
}
}

class MyPriority implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+">>>"+Thread.currentThread().getPriority());
}
}

8.7 守护线程 deamon

  • 线程分为用户线程和守护线程

  • 虚拟机必须确保用户线程执行完毕

  • 虚拟机不用等待守护线程执行完毕

  • 如: 后台记录操作日志,监控内存,垃圾回收等..

package com.Yaof.package3;
//守护线程会跟随用户线程结束一起结束
public class TestDeamon {
public static void main(String[] args) {
God god = new God();
Man man = new Man();

Thread thread = new Thread(god);
thread.setDaemon(true);

thread.start();//上帝启动

new Thread(man).start();//人启动
}

}
class God implements Runnable{
@Override
public void run() {
while (true){
System.out.println("永生的上帝");
}
}
}

class Man implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("开心的活着");
}
System.out.println("--离开了这个世界————————————————————————————————————————————");
}
}

九、 线程同步机制

  • 处理多线程问题时,多个线程访问同一个对象,并且某些线程还想修改这个对象,这时候我们就需要线程同步。

  • 线程同步其实就是一种等待机制,多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列(类似排队),等待前面线程使用完毕,下一个线程再使用

线程同步

  • 由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间,在带来方便的同时,也带来了访问冲突问题,为了保证数据在方法中被访问时的正确性,在访问时加入锁机制 synchronized,当一个线程获得对象的排它锁,独占资源,其他线程必须等待,使用后释放锁即可,存在以下问题:

    • 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起;

    • 在多线程竞争下,加锁,释放锁会导致比较多的上下文切换 和 调度延时,引起性能问题;

    • 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁 会导致优先级倒置,引起性能问题

9.1 三大不安全案例:

9.1.1 抢票不安全

package com.Yaof.package4;

public class UnsafeBuyTicket implements Runnable{
private int ticket = 10;
boolean flag = true;
@Override
public void run() {
while (flag){
buy();
}
}
public void buy(){
if(ticket>0){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抢到了第"+ticket--+"张票");
}else
{
flag=false;
}
}

public static void main(String[] args) {
UnsafeBuyTicket unsafeBuyTicket = new UnsafeBuyTicket();
new Thread(unsafeBuyTicket,"no1").start();
new Thread(unsafeBuyTicket,"no2").start();
new Thread(unsafeBuyTicket,"no3").start();

}
}

9.1.2 取钱不安全

package com.Yaof.package4;

public class UnsafeBank {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account(100,"结婚基金");
new Bank(account,50,"I").start();
new Bank(account,100,"You").start();
}
}
class Account {
int money;
String name;

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

//模拟取钱
class Bank extends Thread{
Account account;//账户
int drawingMoney;//取出的钱
int nowMoney;//现在手里的钱
public Bank(Account account,int drawingMoney,String name){
super(name);
this.account = account;
this.drawingMoney = drawingMoney;
}

//取钱
@Override
public void run() {
if(account.money- drawingMoney<=0){
System.out.println("余额不足,"+Thread.currentThread().getName()+"取不出钱了");
return;
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

account.money=account.money- drawingMoney;//卡内余额
nowMoney = nowMoney + drawingMoney;//手中余额

System.out.println(account.name+"余额为"+account.money);
System.out.println(this.getName()+"手里的钱为"+nowMoney);
}
}

9.1.3 线程不安全

package com.Yaof.package4;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

//线程不安全的集合
public class UnsafeList {
public static void main(String[] args) {
List<String> List = new ArrayList<String>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
new Thread(()->{
List.add(Thread.currentThread().getName());
}).start();
}
//搞个睡眠,增加可信度
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(List.size());//9998 分析:同时进去,有被覆盖的现象
}
}

9.2 同步方法及同步块

9.2.1 同步方法

  • 由于我们可以通过private关键字来保证数据对象只能被方法访问,所以我们只需要针对方法提出一套机制,这套机制就是synchronized关键字,它包括两种用法:synchronized方法和synchronized块

    • 同步方法:public synchronized void method(int args) {}

  • synchronized方法控制对“对象”的访问,每个对象对应一把锁,每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行,否则线程会阻塞,方法一旦执行,就独占该锁,直到该方法返回才释放锁,后面被阻塞的线程才能获得这个锁,继续执行

    • 缺陷:若将一个大的方法申明为synchronized 将会影响效率

package com.Yaof.package4;
//抢票
public class UnsafeBuyTicket implements Runnable{
private int ticket = 10;
boolean flag = true;
@Override
//就这加了个synchronized
public synchronized void run() {
while (flag){
buy();
}
}
public void buy(){
if(ticket>0){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抢到了第"+ticket--+"张票");
}else
{
flag=false;
}
}

public static void main(String[] args) {
UnsafeBuyTicket unsafeBuyTicket = new UnsafeBuyTicket();
new Thread(unsafeBuyTicket,"no1").start();
new Thread(unsafeBuyTicket,"no2").start();
new Thread(unsafeBuyTicket,"no3").start();

}
}

9.2.2 同步块

  • 同步块:synchronized(Obj){}

  • Obj称之为同步监视器

    • Obj可以是任何对象,但是推荐使用共享资源作为同步监视器

    • 同步方法中无需指定同步监视器,因为同步方法的同步监视器就是this,就是这个对象本身,或者是class(反射中讲解)

     

  • 同步监视器的执行过程:

  1. 第一个线程访问,锁定同步监视器,执行其中代码

  2. 第二个线程访问,发现同步监视器被锁定,无法访问

  3. 第一个线程访问完毕,解锁同步监视器

  4. 第二个线程访问,发现同步监视器没有锁,然后锁定并访问

package com.Yaof.package4;
//银行取钱
public class UnsafeBank {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account(100,"结婚基金");
new Bank(account,50,"I").start();
new Bank(account,100,"You").start();
}
}
class Account {
int money;
String name;

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

//模拟取钱
class Bank extends Thread{
Account account;//账户
int drawingMoney;//取出的钱
int nowMoney;//现在手里的钱
public Bank(Account account,int drawingMoney,String name){
super(name);
this.account = account;
this.drawingMoney = drawingMoney;
}

//取钱
@Override
public void run() {
synchronized (account){
if(account.money- drawingMoney<=0){
System.out.println("余额不足,"+Thread.currentThread().getName()+"取不出钱了");
return;
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

account.money=account.money- drawingMoney;//卡内余额
nowMoney = nowMoney + drawingMoney;//手中余额

System.out.println(account.name+"余额为"+account.money);
System.out.println(this.getName()+"手里的钱为"+nowMoney);
}

}
}
package com.Yaof.package4;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

//线程不安全的集合
public class UnsafeList {
public static void main(String[] args) {
List<String> List = new ArrayList<String>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
new Thread(()->{
synchronized (List){
List.add(Thread.currentThread().getName());
}
}).start();
}
//搞个睡眠,增加可信度
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(List.size());//10000 线程同步成功
}
}

9.3 JUC

9.3.1 CopyOnWriteArrayList

package com.Yaof.package4;

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

public class TestJUC {
public static void main(String[] args) {
CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
new Thread(()->{
list.add(Thread.currentThread().getName());
}).start();
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

System.out.println(list.size());
}
}

十、死锁

死锁:

多个线程各自占有一些共享资源,并且互相等待其其他线程占有的资源才能运行,而导致两个或者多个线程都在等待对方释放资源,都停止执行的情形.某一个同步块,同时拥有“两个以上对象的锁"时,就可能会发生 死锁”的问题.

 

死锁避免方法:

产生死锁的四个必要条件:

  1. 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。

  2. 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。

  3. 不剥夺条件:进程已获得的资源,在末使用完之前,不能强行剥夺。

  4. 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

上面列出了死锁的四个必要条件,我们只要想办法破其中的任意一个或多个条件就可以避免死锁发生

package com.Yaof.package5;

public class DeadLock {
public static void main(String[] args) {
new Makeup(0,"小红").start();
new Makeup(1,"小千").start();
}
}
class Lipstick{

}
class Mirror{

}
class Makeup extends Thread{
//需要的资源,只有一份
static Lipstick lipstick = new Lipstick();
static Mirror mirror = new Mirror();
int choose;//选择
String name;//化妆的人

public Makeup(int choose,String name) {
this.choose= choose;
this.name = name;
}

@Override
public void run() {
//化妆
try {
makeup();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}

public void makeup() throws InterruptedException {
if (choose ==0 ){
synchronized (lipstick){
System.out.println(this.name+"获得口红的锁");
Thread.sleep(1000);
synchronized (mirror){
System.out.println(this.name +"获得镜子的锁");
}//拥有了两个以上对象的锁
}
}else {
synchronized (mirror){
System.out.println(this.name+"获得镜子的锁");
Thread.sleep(2000);
synchronized (lipstick){
System.out.println(this.name+"获得口红的锁");
}//拥有了两个以上对象的锁
}
}
}
}

十一、Lock锁

1. lock锁

  • JDK5.0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ReentrantLock,可以显式加锁、释放锁。

package com.Yaof.package5;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TestTicket {
public static void main(String[] args) {
TestTicket2 testTicket1 = new TestTicket2();
new Thread(testTicket1).start();
new Thread(testTicket1).start();
new Thread(testTicket1).start();
}

}
class TestTicket2 implements Runnable{
//定义锁
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
int ticket = 10;
@Override
public void run() {
try {
lock.lock();
while (true){
if (ticket>0){
System.out.println(ticket--);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}else {
break;
}
}
}finally {
lock.unlock();
}
}
}

 

2. synchronized与Lock的对比

  • 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

  • Lock只有代码块锁,synchronized有代码块锁和方法锁

  • 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)

十二、线程通信(生产者消费者)

1.应用场景:生产者和消费者问题

  • 假设仓库中只能存放一件产品,生产者将生产出来的产品放入仓库,消费者将仓库中产品取走消费.

  • 如果仓库中没有产品,则生产者将产品放入仓库,否则停止生产并等待,直到仓库中的产品被消费者取走为止.

  • 如果仓库中放有产品,则消费者可以将产品取走消费,否则停止消费并等待,直到仓库中再次放入产品为止

image-20220527110215300

2.线程通信-分析

这是一个线程同步问题,生产者和消费者共享同一个资源,并且生产者和消费者之间相互依赖,互为条件

  • 对于生产者,没有生产产品之前,要通知消费者等待,而生产了产品之后,又需要马上通知消费者消费

  • 对于消费者,在消费之后,要通知生产者已经结束消费,需要生产新的产品以供消费.

  • 在生产者消费者问题中,仅有synchronized是不够的

    • synchronized可阻止并发更新同一个共享资源,实现了同步

    • synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递(通信)

image-20220527111110675

3.解决方式

3.1解决方式1:

并发协作模型 “生产者/消费者模式” --->管程法

  • 生产者:负责生产数据的模块(可能是方法,对象,线程,进程):

  • 消费者:负责处理数据的模块(可能是方法,对象,线程,进程);

  • 缓冲区:消费者不能直接使用生产者的数据,他们之间有个“缓冲区

  • 生产者将生产好的数据放入缓冲区 消费者从缓冲区拿出数据

package com.Yaof.package6;

public class TestChicken {
public static void main(String[] args) {
SynContainer container = new SynContainer();
new TextProdutor(container).start();
new TestConsumer(container).start();
new TestConsumer(container).start();
new TestConsumer(container).start();
}
}

//生产者
class TextProdutor extends Thread{
SynContainer container;

public TextProdutor(SynContainer container) {
this.container = container;
}

@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("生产了"+i+"只鸡");
container.push(new Chicken(i));
}
}
}

//消费者
class TestConsumer extends Thread{
SynContainer container;

public TestConsumer(SynContainer container) {
this.container = container;
}

@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("吃了"+container.pop().id+"只鸡");
}
}
}
//产品
class Chicken{
int id;//产品编号

public Chicken(int id) {
this.id = id;
}
}

//缓冲区
class SynContainer{
//需要一个容器大小
Chicken[] chickens= new Chicken[10];
int count=0;
//生产者生产
public synchronized void push(Chicken chicken){
//若容器满了,则等待消费者消费
if(count==chickens.length){
//通知消费者消费
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//若容器没满,则生产
chickens[count]=chicken;
count++;
this.notifyAll();
}
//消费者消费
public synchronized Chicken pop(){
//没有产品则等待
while (count<=0){//用while可以保证多个消费者下标不越界
//等待生产
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//若有产品则消费
count--;
Chicken chicken = chickens[count];
this.notifyAll();
return chicken;
}

}
3.2解决方式2:

并发协作模型 “生产者/消费者模式” --->信号灯法

通过标志位来判定

package com.Yaof.package6;

public class TestTV {
public static void main(String[] args) {
TV tv = new TV();
new Player(tv).start();
new Watcher(tv).start();
}
}
class Player extends Thread{
TV tv;
public Player(TV tv){
this.tv=tv;
}

@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
if(i%5==0){
this.tv.play("广告");
}else {
this.tv.play("快乐大本营");
}
}
}
}
class Watcher extends Thread{
TV tv;

public Watcher(TV tv) {
this.tv = tv;
}

@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
this.tv.watch();
}
}
}
class TV{
//演员表演时观众等待,观众观看时演员等待
String voice ;
boolean flag = true;//演员是否表演

public synchronized void play(String voice){
if(!flag){
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}

System.out.println("演员表演了:"+voice);
this.notifyAll();//通知唤醒
this.voice = voice;
this.flag= !this.flag;
}

public synchronized void watch(){
if(flag){
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("观众观看了:"+voice);
this.notifyAll();
this.flag=!this.flag;
}
}

4.线程池

  • 背景:经常创建和销毁、使用量特别大的资源,比如并发情况下的线程,对性能影响很大。

  • 思路:提前创建好多个线程,放入线程池中,使用时直接获取,使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。

  • 好处:

    • 提高响应速度(减少了创建新线程的时间)

    • 降低资源消耗(重复利用线程池中线程,不需要每次都创建)

    • 便于线程管理(...)

      • corePoolSize:核心池的大小

      • maximumPoolSize:最大线程数

      • keepAliveTime:线程没有任务时最多保持多长时间后会终止

 

  • JDK5.0起提供了线程池相关 APl: ExecutorService 和 Executors

  • ExecutorService:真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor

    • void execute(Runnable command):执行任务/命令,没有返回值,一般用来执行Runnable

    • <T>Future<T> submit(Callable<T>task):执行任务,有返回值,一般又来执行Callable

    • void shutdown():关闭连接池

  • Executors:工具类,线程池的工厂类,用于创建并返口不同类型的线程池

package com.Yaof.package6;

import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TestPool {
   public static void main(String[] args) {
       //创建服务,创建线程池
       //newFixedThreadPool 线程池大小
       ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);

       //执行
       service.execute(new MyThread());
       service.execute(new MyThread());
       service.execute(new MyThread());
       service.execute(new MyThread());

       //关闭连接
       service.shutdown();
  }
}
class MyThread implements Runnable{
   @Override
   public void run() {
       System.out.println(Thread.currentThread().getName());
  }
}
posted @ 2022-06-15 10:18  爱吃蘋果  阅读(72)  评论(0)    收藏  举报