多线程

概念

Process与Thread

一个进程可以有多个线程，如视频中同时听声音，看图像，看弹幕等等

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。
程序跑起来（运行）就是变成进程，它是一个动态的概念，是系统资源分配的单位
通常在一个进程中可以包含若干个线程，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调度和执行的单位

核心概念

线程就是独立的执行路径
在程序运行时，即使没有自己创建线程，后台也会有多个线程，如主线程，gc线程
main()称之为主线程，为系统的入口，用于执行整个程序
在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关，先后顺序是不能人为的干预
对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制
线程会带来额外的开销，如cpu调度时间，并发控制开销
每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致

Thread

自定义线程类继承Thread类
重写run()方法，编写线程执行体
创建线程对象，调用start()方法启动线程

package com.wg.multithreading.demo01;

// 创建线程方式一：继承Thread类，重写run()方法，调用start开启线程
// 总结：注意，线程开启不一定立即执行，由CPU调度执行
public class TestThread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        // run方法线程体
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我在看代码~~~"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // main线程，主线程
        // 创建一个线程对象
        TestThread1 testThread1 = new TestThread1();
        // 调用start()方法开启线程
        testThread1.start();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程--"+i);
        }
    }
}

运行结果：

下载图片

下载 commons-io包，放入lib里面

右键-Add as Library-ok 然后就可以使用

import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;

public class TestThread2 extends Thread{
    private String url;
    private String name;

    public TestThread2(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        WebDownLoader webDownLoader = new WebDownLoader();
        webDownLoader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件名为："+name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread2 t1 = new TestThread2("http://dingyue.ws.126.net/2uW6lvkyKwAngaBQo4tsVZ6ksKYYwwzUTHkevNnoQzxUJ1588649773578compressflag.jpeg","1.jpeg");
        TestThread2 t2 = new TestThread2("https://i0.hdslb.com/bfs/article/a1d60c47cd69e9aea8a0fd90f48572b04c95a023.jpg","2.jpg");
        TestThread2 t3 = new TestThread2("http://dingyue.ws.126.net/2uW6lvkyKwAngaBQo4tsVZ6ksKYYwwzUTHkevNnoQzxUJ1588649773578compressflag.jpeg","3.jpeg");
        // 正常先下载t1
        t1.start();
        // 然后t2
        t2.start();
        // 最后t3
        t3.start();
    }
}
// 下载器
class WebDownLoader{
    // 下载方法
    public void downloader (String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，downloader方法出现异常");
        }
    }
}

运行结果：cpu调度，哪个先下载完，显示哪个

Runnable

定义MyRunnable类实现Runnable接口
实现run()方法，编写线程执行体
创建线程对象，调用start()方法启动线程

推荐使用Runnable对象，因为Java单继承的局限性

public class TestThread3 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        // run方法线程体
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我在看代码~~~"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // 创建runnable接口的实现对象
        TestThread3 testThread3 = new TestThread3();
        // 创建线程对象，通过线程对象来开启我们的线程，代理
        new Thread(testThread3).start();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程--"+i);
        }
    }
}

Runnable 写法

import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;

public class TestThread2 implements Runnable{
    private String url;
    private String name;

    public TestThread2(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        WebDownLoader webDownLoader = new WebDownLoader();
        webDownLoader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件名为："+name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread2 t1 = new TestThread2("http://dingyue.ws.126.net/2uW6lvkyKwAngaBQo4tsVZ6ksKYYwwzUTHkevNnoQzxUJ1588649773578compressflag.jpeg","1.jpeg");
        TestThread2 t2 = new TestThread2("https://i0.hdslb.com/bfs/article/a1d60c47cd69e9aea8a0fd90f48572b04c95a023.jpg","2.jpg");
        TestThread2 t3 = new TestThread2("http://dingyue.ws.126.net/2uW6lvkyKwAngaBQo4tsVZ6ksKYYwwzUTHkevNnoQzxUJ1588649773578compressflag.jpeg","3.jpeg");
        new Thread(t1).start();
        new Thread(t2).start();
        new Thread(t3).start();
    }
}
// 下载器
class WebDownLoader{
    // 下载方法
    public void downloader (String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，downloader方法出现异常");
        }
    }
}

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

例子：

// 多个线程同时操作同一个对象
// 买火车票的例子
public class TestThread4 implements Runnable{
    // 票数
    private int ticketNums = 10;

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if(ticketNums <= 0){
                break;
            }
            // 模拟延时
            try {
                Thread.sleep(200);
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿到了第"+ticketNums--+"票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread4 ticket = new TestThread4();
        new Thread(ticket,"小明").start();
        new Thread(ticket,"老师").start();
        new Thread(ticket,"黄牛").start();
    }
}

运行结果：

案例：龟兔赛跑-Race

首先来个赛道距离，然后要离终点越来越近

判断比赛是否结束

打印出胜利者

龟兔赛跑开始

乌龟赢，兔子需要睡觉，模拟兔子睡觉

乌龟赢得比赛

// 模拟龟兔赛跑
public class Race implements Runnable{
    // 胜利者
    private static String winner;

    @Override
    public void run() {
        for (int i =0; i <= 100; i++){
            // 模拟兔子休息
            if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子")&& i%10==0){
                try {
                    Thread.sleep(2);
                }catch (InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // 判断比赛是否结束
            boolean flag = gameOver(i);
            // 如果比赛结束了，就停止程序
            if (flag){
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->跑了"+i+"步");
        }
    }
    // 判断是否完成比赛
    private boolean gameOver(int stops){
        // 判断是否有胜利者
        if (winner != null){
            return true;
        }{
            if (stops >= 100){
                winner = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("winner is"+ winner);
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

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

运行结果：

实现Callable接口（了解即可）

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

import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;

// 线程创建方式三：实现Callable接口
/*
Callable的好处
1. 可以定义返回值
2. 可以抛出异常
 */
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
    private String url;
    private String name;

    public TestCallable(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public Boolean call() {
        WebDownLoader webDownLoader = new WebDownLoader();
        webDownLoader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件名为："+name);
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        TestCallable t1 = new TestCallable("http://dingyue.ws.126.net/2uW6lvkyKwAngaBQo4tsVZ6ksKYYwwzUTHkevNnoQzxUJ1588649773578compressflag.jpeg","1.jpeg");
        TestCallable t2 = new TestCallable("https://i0.hdslb.com/bfs/article/a1d60c47cd69e9aea8a0fd90f48572b04c95a023.jpg","2.jpg");
        TestCallable t3 = new TestCallable("http://dingyue.ws.126.net/2uW6lvkyKwAngaBQo4tsVZ6ksKYYwwzUTHkevNnoQzxUJ1588649773578compressflag.jpeg","3.jpeg");
        // 创建执行服务
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
        // 提交执行
        Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);
        Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);
        Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);
        // 获取结果
        boolean rs1 = r1.get();
        boolean rs2 = r2.get();
        boolean rs3 = r3.get();

        System.out.println(rs1);
        System.out.println(rs2);
        System.out.println(rs3);
        // 关闭服务
        ser.shutdownNow();
    }
}
class WebDownLoader{
    // 下载方法
    public void downloader (String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，downloader方法出现异常");
        }
    }
}

运行结果：

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
public class StacticProxy {
    public static void main(String[] args) {
        You you = new You();
        // Lamda表达式
        new Thread(()-> System.out.println("我爱你")).start();
        new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();
    }
}
interface Marry{
    void HappyMarry();
}
class You implements Marry{
    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("劲夫要结婚了，超开心");
    }
}
// 代理角色，帮助你结婚
class WeddingCompany implements Marry{
    // 代理谁··》真实目标角色
    private Marry target;
    public WeddingCompany(Marry target){
        this.target = target;
    }
    @Override
    public void HappyMarry() {
        before();
        this.target.HappyMarry(); // 这就是真实对象
        after();
    }
    private void after(){
        System.out.println("结婚之后，收尾款");
    }
    private void before(){
        System.out.println("结婚之前，布置现场");
    }
}

运行结果：

Lambda表达式

为什么要使用lambda表达式
- 避免匿名内部类定义过多
- 可以让你的代码看起来很简洁
- 去掉了一堆没有意义的代码，只留下核心的逻辑
λ希腊字母表中排序第十一位的字母，英语名称为Lambda
避免匿名内部类定义过多

其实质属于函数式变成的概念

(params) -> expression[表达式]
  (params) -> statement[语句]
    (params) -> {statements}  
a -> System.out.println("i like lambda-->"+a)

理解Functional Interface(函数式接口)是学习Java8 Lambda表达式的关键所在
函数式接口的定义：
- 任何接口，如果只包含唯一一个抽象方法，那么它就是一个函数式接口
```
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}
```
- 对于函数式接口，我们可以通过lambda表达式来创建该接口的对象

/*
推导lambda表达式
 */
public class TestLambda1 {
    // 3.静态内部类
    static class Like2 implements ILike{
        @Override
        public void lambda() {
            System.out.println("i like lambda2");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        ILike like = new Like();
        like.lambda();

        like = new Like2();
        like.lambda();

        // 4.局部内部类
        class Like3 implements ILike{
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("i like lambda3");
            }
        }
        like = new Like3();
        like.lambda();

        // 5.匿名内部类
        like = new ILike() {
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("i like lambda4");
            }
        };
        like.lambda();

        // 6.用lambda简化
        like = ()-> {
            System.out.println("i like lambda5");
        };
        like.lambda();
    }
}
// 1.定义一个函数式接口
interface ILike{
    void lambda();
}
// 2.实现类
class Like implements ILike{
    @Override
    public void lambda() {
        System.out.println("i like lambda");
    }
}

运行结果：

简化 lambda

public class TestLambda2 {
    public static void main(String[] args) {
        ILove love = null;

        // 1.lambda表达式简化
        /* ILove love = (int a)->{
            System.out.println("i love you-->"+a);
        }; */

        // 简化1.参数类型
        love = (a,b)->{
            System.out.println("i love you-->"+a);
            System.out.println("i love you-->"+b);
        };

        // 简化2.简化括号
        /* love = a -> {
            System.out.println("i love you-->"+a);
        }; */

        // 简化3.去掉花括号
        // love = a -> System.out.println("i love you-->"+a);
        love.love(521,502);
        // 总结
            // lambda表达式只能由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
        // 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
    }
}
interface ILove{
    void love(int a,int b);
}

运行结果：

线程状态

线程方法

停止线程

不推荐使用JDK提供的 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

// 测试stop
// 1.建议线程正常停止--->利用次数，不建议死循环
// 2.建议使用标志位---?设置一个标志位
// 3.不要使用stop或者destroy等过时或者JDK不建议使用的方法
public class TestStop implements Runnable{
    // 1.设置一个标识位
    private boolean flag = true;

    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while (flag){
            System.out.println("run...Thread"+i++);
        }
    }
    // 2.设置一个公开的方法停止线程，转换标志位
    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 < 905; i++) {
            System.out.println("main"+i);
            if (i==900){
                // 调用stop方法切换标志位，让线程停止
                testStop.stop();
                System.out.println("线程该停止了");
            }
        }
    }
}

运行结果：

线程休眠

sleep（时间）指定当前程序阻塞的毫秒数
sleep存在异常InterruptedException
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
每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁

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

// 模拟倒计时
public class TestSleep1{
    public static void main(String[] args) {
        // 打印当前系统时间
        Date starTime = new Date(System.currentTimeMillis()); // 获取系统当前时间

        while (true){
            try{
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(starTime));
                starTime = new Date(System.currentTimeMillis()); // 更新当前时间
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
        /*
        try {
            tenDown();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
         */
    }
    // 模拟倒计时
    public static void tenDown() throws InterruptedException{
        int num = 10;
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(num--);
            if (num <= 0){
                break;
            }
        }
    }
}

运行结果：

线程礼让

礼让线程，让当前正在执行的线程暂停，但不堵塞
将线程从运行状态转为就绪状态
让cpu重写调度，礼让不一定成功！看CPU心情

// 测试礼让线程
// 礼让不一定成功，看CPU心情
public class TestYield {
    public static void main(String[] args) {
        MyYield myYield = new MyYield();

        new Thread(myYield,"a").start();
        new Thread(myYield,"b").start();
    }
}
class MyYield implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始执行");
        Thread.yield(); // 礼让
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行");
    }
}

运行结果：

Join

Join合并线程，待此线程执行完成后没在执行其他线程，其他线程阻塞
可以想象成插队

// 测试join方法 想象为插队
public class TestJoin implements Runnable{
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
        // 启动线程
        TestJoin testJoin = new TestJoin();
        Thread thread = new Thread(testJoin);
        thread.start();

        // 主线程
        for (int i = 0; i < 11; i++) {
            if (i == 5){
                thread.join(); // 插队
            }
            System.out.println("main"+i);
        }
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("线程vip来了"+i);
        }
    }
}

运行结果：

线程状态观测

Thread.State

线程状态，线程可以处以下状态之一
- 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于此状态
- 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。这些状态是不反应任何操作系统线程状态的虚拟机状态

// 观察测试线程的状态
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(20);
                } catch (InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("/////");
        });
        // 观察状态
        Thread.State state = thread.getState();
        System.out.println(state); // new

        // 观察启动后
        thread.start(); // 启动线程
        state = thread.getState();
        System.out.println(state); // run

        while (state != Thread.State.TERMINATED){
            Thread.sleep(10);
            state = thread.getState(); // 更新线程状态
            System.out.println(state);
        }
    }
}

运行结果：

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)

优先级低智商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，这都看CPU的调度

public class TestPriority {
    public static void main(String[] args) {
        // 主线程默认优先级 5
        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);
        Thread t5 = new Thread(myPriority);
        Thread t6 = new Thread(myPriority);

        // 先设置优先级，在启动
        t1.start();

        t2.setPriority(1);
        t2.start();

        t3.setPriority(4);
        t3.start();

        t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY); // MAX_PRIORITY=10
        t4.start();

        t5.setPriority(8);
        t5.start();

        t6.setPriority(7);
        t6.start();
        /* 低于1大于10就会保存
        t5.setPriority(-1);
        t5.start();

        t5.setPriority(11);
        t5.start();
        */
    }
}
class MyPriority implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority());
    }
}

运行结果：

守护（daemon）线程

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，垃圾回收等待...

// 测试守护线程
// 上帝守护你
public class TestDaemon {
    public static void main(String[] args) {
        God god = new God();
        You you = new You();
        Thread thread = new Thread(god);
        thread.setDaemon(true); // 默认是false表示是用户线程，正常的线程都是用户线程

        thread.start(); // 上帝守护线程启动

        new Thread(you).start(); // 你 用户线程启动
    }
}
// 上帝
class God implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("上帝保佑你");
        }
    }
}
// 你
class You implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 36500; i++) {
            System.out.println("你一生都开心");
        }
        System.out.println("===goodbye world！");
    }
}

运行结果：

线程同步

多个线程操作同一个资源

由于同一进程的多个线程共享同一块储存空间，在带来方便的同同时，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

并发

同一个对象被多个线程同时操作

队列和锁

不安全案例

// 不安全买票
public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket station = new BuyTicket();

        new Thread(station,"我").start();
        new Thread(station,"你").start();
        new Thread(station,"黄牛").start();
    }
}
class BuyTicket implements Runnable{
    // 票
    private int ticketNums = 10;
    boolean flag = true; // 外部停止方式

    @Override
    public void run() {
        // 买票
        while (flag){
            try {
                buy();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    private void buy() throws InterruptedException{
        // 判断是否有票
        if (ticketNums <= 0){
            flag = false;
            return;
        }
        // 模拟延时
        Thread.sleep(100);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);
    }
}

运行结果：

// 不安全的取钱
// 两个人去银行取钱，账户
public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        // 账户
        Account account = new Account(100,"基金");

        Drawing you = new Drawing(account,50,"你");
        Drawing girlFriend = new Drawing(account,100,"girlFriend");

        you.start();
        girlFriend.start();
    }
}
// 账户
class Account{
    int money; // 余额
    String name; // 卡名

    public Account(int money, String name) {
        this.money = money;
        this.name = name;
    }
}
// 银行：模拟取款
class Drawing extends Thread{
    Account account; // 账户
    // 取了多少钱
    int drawingMoney;
    // 现在手里有多少钱
    int nowMoney;

    public Drawing(Account account,int drawingMoney,String name){
        super(name);
        this.account = account;
        this.drawingMoney = drawingMoney;
    }

    // 取钱
    @Override
    public void run() {
        // 判断有没有钱
        if (account.money-drawingMoney<0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够，取不了");
            return;
        }
        try{
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        // 卡内余额 = 余额 - 你取的钱
        account.money = account.money - drawingMoney;
        // 你手里的钱
        nowMoney = nowMoney + drawingMoney;

        System.out.println(account.name+"余额为："+account.money);
        // Thread.currentThread().getName() = thic.getName()
        System.out.println(this.getName()+"手里的钱："+nowMoney);
    }
}

运行结果：

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

// 线程不安全的合集
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();
        }
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

运行结果：

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，知道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

同步方法弊端

方法里面需要修改的内容才需要锁，锁的太多，浪费资源

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[反射内容]
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

public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket station = new BuyTicket();

        new Thread(station,"我").start();
        new Thread(station,"你").start();
        new Thread(station,"黄牛").start();
    }
}
class BuyTicket implements Runnable{
    // 票
    private int ticketNums = 10;
    boolean flag = true; // 外部停止方式

    @Override
    public void run() {
        // 买票
        while (flag){
            try {
                buy();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    // synchronized 同步方法，锁的是this
    private synchronized void buy() throws InterruptedException{
        // 判断是否有票
        if (ticketNums <= 0){
            flag = false;
            return;
        }
        // 模拟延时
        Thread.sleep(100);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);
    }
}

运行结果：

public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        // 账户
        Account account = new Account(1000,"基金");

        Drawing you = new Drawing(account,50,"你");
        Drawing girlFriend = new Drawing(account,100,"girlFriend");

        you.start();
        girlFriend.start();
    }
}
// 账户
class Account{
    int money; // 余额
    String name; // 卡名

    public Account(int money, String name) {
        this.money = money;
        this.name = name;
    }
}
// 银行：模拟取款
class Drawing extends Thread{
    Account account; // 账户
    // 取了多少钱
    int drawingMoney;
    // 现在手里有多少钱
    int nowMoney;

    public Drawing(Account account,int drawingMoney,String name){
        super(name);
        this.account = account;
        this.drawingMoney = drawingMoney;
    }

    // 取钱
    // synchronized 默认锁的是this
    @Override
    public void run() {
        // 同步块   锁的对象就是变化的量，需要增删改的对象
        synchronized (account){
            // 判断有没有钱
            if (account.money-drawingMoney<0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够，取不了");
                return;
            }
            try{
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
            // 卡内余额 = 余额 - 你取的钱
            account.money = account.money - drawingMoney;
            // 你手里的钱
            nowMoney = nowMoney + drawingMoney;

            System.out.println(account.name+"余额为："+account.money);
            // Thread.currentThread().getName() = thic.getName()
            System.out.println(this.getName()+"手里的钱："+nowMoney);
            }
        }
}

运行结果：

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

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();
        }
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

运行结果：

concurrent包，也能使线程安全

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

// 测试JUC安全类型的集合
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(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

运行结果：

死锁

多个线程各自占有一些共享资源，并且互相等待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：多个线程相互抱着对方需要的资源，然后形成僵持
public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Makeup g1 = new Makeup(0,"灰姑娘");
        Makeup g2 = new Makeup(1,"白雪公主");

        g1.start();
        g2.start();
    }
}
// 口红
class Lipstick{

}
// 镜子
class Mirror{

}
class Makeup extends Thread{
    // 需要的资源只有一份，用static来保证只有一份
    static Lipstick lipstick = new Lipstick();
    static Mirror mirror = new Mirror();

    int choice; // 选择
    String girlName; // 使用化妆品的人

    Makeup(int choice, String girlName){
        this.choice = choice;
        this.girlName = girlName;
    }
    @Override
    public void run() {
        // 化妆
        try {
            makeup();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    // 化妆，互相持有对方的锁，就是需要拿到对方的资源
    private void makeup() throws InterruptedException{
        if (choice == 0){
            synchronized (lipstick){ // 获得口红的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
                Thread.sleep(1000);
                synchronized (mirror){ // 一秒钟后想获得镜子
                    System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
                }
            }
        }else {
            synchronized (mirror) {
                System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);
                synchronized (lipstick) {
                    System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");
                }
            }
        }
    }
}

运行结果：

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，在未使用完之前，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，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

// 死锁：多个线程相互抱着对方需要的资源，然后形成僵持
public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Makeup g1 = new Makeup(0,"灰姑娘");
        Makeup g2 = new Makeup(1,"白雪公主");

        g1.start();
        g2.start();
    }
}
// 口红
class Lipstick{

}
// 镜子
class Mirror{

}
class Makeup extends Thread{
    // 需要的资源只有一份，用static来保证只有一份
    static Lipstick lipstick = new Lipstick();
    static Mirror mirror = new Mirror();

    int choice; // 选择
    String girlName; // 使用化妆品的人

    Makeup(int choice, String girlName){
        this.choice = choice;
        this.girlName = girlName;
    }
    @Override
    public void run() {
        // 化妆
        try {
            makeup();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    // 化妆，互相持有对方的锁，就是需要拿到对方的资源
    private void makeup() throws InterruptedException{
        if (choice == 0){
            synchronized (lipstick){ // 获得口红的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
                Thread.sleep(1000);
               }
            synchronized (mirror){ // 一秒钟后想获得镜子
                System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
            }
        }else {
            synchronized (mirror) {
                System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);
                }
            synchronized (lipstick) {
                System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");

            }
        }
    }
}

运行结果：

Lock（锁）

从JDK5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——通过显示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，每次只能由一个线程对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（可重入锁）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，比较常用的是ReentrantLock，可以显示加锁、释放锁

class A{
    private final ReentrantLock lock = nwe ReentrantLock();
    public void m(){
        lock.lock();
        try{
            // 保证线程安全的代码;
        }finally{
            lock.unlock{};
            // 如果同步代码有一次，要将unlock()写入finally语句块
        }
    }
}

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

// 测试Lock锁
public class TestLock {
    public static void main(String[] args) {
        TestLock2 testLock2 = new TestLock2();

        new Thread(testLock2).start();
        new Thread(testLock2).start();
        new Thread(testLock2).start();
    }
}
class TestLock2 implements Runnable{
    int ticketNums = 10;
    // 定义Lock锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try{
                lock.lock(); // 加锁
                if (ticketNums>0){
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(ticketNums--);
                }else {
                    break;
                }
            }finally {
                // 解锁
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

运行结果：

synchronized 与 Lock 的对比

Lock是显示锁（手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁）synchronized 是隐式锁，除了作用域自动释放
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）

线程协作

生产者消费者模式

线程通信

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校服，否则停止消费并等待，直到仓库中再次放入产品为止

Java提供了几种方法解决线程之间的通信问题

注意：均是Object类的方法，都只能在同步方法或者同步代码块中使用，否则会抛出异常lllegalMonitorStateException

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）

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

// 测试：生产者消费者模型--->利用缓冲区解决：管程法

// 生产者 ， 消费者 ， 产品 ， 缓冲区
public class TstPC {
    public static void main(String[] args) {
        SynContainer container = new SynContainer();
        new Productor(container).start();
        new Consumer(container).start();
    }
}
// 生产者
class Productor extends Thread{
    SynContainer container;
    public Productor(SynContainer container){
        this.container = container;
    }
    // 生产
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            container.push(new Chicken(i));
            System.out.println("生产了"+i+"只鸡");
        }
    }
}
// 消费者
class Consumer extends Thread{
    SynContainer container;
    public Consumer(SynContainer container){
        this.container = container;
    }
    // 消费
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消费了-->"+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];
    // 容器计数器
    int count = 0;

    // 生产者放入产品
    public synchronized void push(Chicken chicken){
        // 如果容器满了，就需要等待消费者消费
        if (count == chickens.length){
            // 生产等待
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 如果没有满，我们就需要丢入产品
        chickens[count] = chicken;
        count++;
        // 可以通知消费者消费了
        this.notifyAll();
    }
    // 消费者消费产品
    public synchronized Chicken pop(){
        // 判断能否消费
        if (count == 0){
            // 消费者等待
            try{
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 如果可以消费
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];
        // 吃完了，通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }
}

运行结果：

解决方式2

并发协作模式“生产者/消费者模式” ---> 信号灯法

// 测试生产者消费者问题2：信号灯法，标志位解决
public class TestPc2 {
    public static void main(String[] args) {
        TV tv = new TV();
        new Player(tv).start();
        new Watcher(tv).start();
    }
}
// 生产者-->演员
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%2==0){
                this.tv.play("快乐大本营播放");
            }else {
                this.tv.play("抖音：记录美好生活");
            }
        }
    }
}
// 消费者-->观众
class Watcher extends Thread{
    TV tv;
    public Watcher(TV tv){
        this.tv = tv;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            if (i%2==0){
                this.tv.play("快乐大本营播放中");
            }else {
                this.tv.play("抖音：记录美好生活");
            }
        }
    }
}
// 产品-->节目
class TV{
    // 演员表演，观众等待    T
    // 观众观看，演员等待    F
    String voice; // 表演的节目
    boolean flag = true;
    // 表演
    public synchronized void play(String voice){
        if (!flag){
            this.watch();
        }
        System.out.println("演员表演了："+voice);
        // 通知观众观看
        this.notifyAll(); // 通知唤醒
        this.voice = voice;
        this.flag = !this.flag;
    }
    // 观看
    public synchronized void watch(){
        if (flag){
            this.watch();
        }
        System.out.println("观看了："+voice);
        // 通知演员表演
        this.notifyAll();
        this.flag = !this.flag;
    }
}

运行结果：

使用线程池

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

JDK 5.0起提供了线程池相关API：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
Futuresubmit(Callabletask):执行任务，有返回值，一般用来执行Callable
void shutdown(): 关闭连接池

Executors：工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池

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

// 测试线程池
public class TestOool {
    public static void main(String[] args) {
        // 1.创建服务，创建线程池
        // newFixedThreadPool 参数为：线程池大小
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
        // 执行
        service.execute(new NyThread());
        service.execute(new NyThread());
        service.execute(new NyThread());
        service.execute(new NyThread());
        // 2.关闭链接
        service.shutdownNow();
    }
}
class NyThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

运行结果：

// 回顾线程的创建
public class ThreadNew {
    public static void main(String[] args) {
        new MyThread1().start();

        new Thread(new MyThread2()).start();

        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(new MyThread3());
        new Thread(futureTask).start();

        try {
            Integer integer = futureTask.get();
            System.out.println(integer);
        } catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
// 1.继承Thread类
class MyThread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("MyThrade1");
    }
}
// 2.实现Runnable接口
class MyThread2 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("MyThread2");
    }
}
// 3.实现Callable接口
class MyThread3 implements Callable<Integer>{
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("MyThread3");
        return 100;
    }
}

回顾

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

// 回顾线程的创建
public class ThreadNew {
    public static void main(String[] args) {
        new MyThread1().start();

        new Thread(new MyThread2()).start();

        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(new MyThread3());
        new Thread(futureTask).start();

        try {
            Integer integer = futureTask.get();
            System.out.println(integer);
        } catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
// 1.继承Thread类
class MyThread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("MyThrade1");
    }
}
// 2.实现Runnable接口
class MyThread2 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("MyThread2");
    }
}
// 3.实现Callable接口
class MyThread3 implements Callable<Integer>{
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("MyThread3");
        return 100;
    }
}

运行结果：

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posted @ 2021-06-20 14:58 闲着的大叔阅读(61) 评论(0) 编辑收藏举报

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多线程

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核心概念

Thread

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Lambda表达式

线程状态

线程方法

停止线程

线程休眠

线程礼让

Join

线程状态观测

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线程同步

并发

队列和锁

同步方法

同步方法弊端

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死锁避免方法

Lock（锁）

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