多线程详解

概述

线程简介
线程实现【重点】
线程状态
线程同步【重点】
线程通信问题
高级主题

线程、进程、多线程

进程(Process)与线程(Thread)

程序概念：程序是指令和数据的有序集合，其本身没有任何含义，是一个静态的概念。
进程概念：是执行程序的一次执行过程，她是一个动态的概念。是系统资源分配的单位。
通常一个进程中可以包含若干个线程，一个进程中至少也包含一个线程，否则无存在意义。线程是CPU调度和执行的单位。

注意：很多多线程是模拟出来的，真正的多线程是指由多个CPU，即多核，如服务器。

如果是模拟出来的多线程，即存在一个CPU的情况下，在同一时间点，CPU只能执行一个代码，因为切换的很快，才会有同时执行的错觉。

本章核心内容：

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，用来执行整个程序。
在一个进程中，如开辟了多个线程，线程的运行由调度器统一进行调度。调度器与操作系统紧密相关，先后顺序被认为不能被干预的。
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。
每个线程都在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致。

继承Thread类

/**
 * 多线程的Helloworld
 *三步走
 * 1、继承Thread类
 * 2、重写run（）方法
 * 3、调用start开启线程
 */

public class TestThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        //run方法线程体
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程");
        }
    }

    //main主线程
    public static void main(String[] args) {

        //创建一个线程对象
        TestThread testThread = new TestThread();
//        testThread.run();
        //调用start（）方法开启线程
        testThread.start();

        for (int i = 0; i < 300; i++) {
            System.out.println("我在学JAVA");
        }

    }
}

网图下载

前提：导入commons-io这个jar文件

不要忘记，直接百度搜索就可以了

/**
 * 使用多线程网络下载文件
 */
public class TestThread2 extends Thread{
    //网络图片地址
    private String url;
    //保存的文件名
    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，名字为："+name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread2 t1 = new TestThread2("https://img2020.cnblogs.com/blog/1998506/202008/1998506-20200830225616629-1434055405.png","1.png");
        TestThread2 t2 = new TestThread2("https://gitee.com/plusz/blog-image/raw/master/img/a6b4522f7f8a1d4f07226be1e12e50f4.png","2.png");
        TestThread2 t3 = new TestThread2("https://gitee.com/plusz/blog-image/raw/master/img/2cf51926d7d08e954a479a2a6447250f.png","3.png");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

    }

}

class WebDownloader{
    public void downloader(String url,String name){
        try {
            //重点，如何使用commons-io 中的FileUtils.copyURLToFile下载文件
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，downloader出现问题");
        }
    }
}

实现Runnable接口

/**
 * 创建线程方式2
 * 1、实现runnable接口
 * 2、重写run方法
 * 3、执行线程需要丢入runnable
 */
public class TestThread3 implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("使用runnable接口");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread3 testThread3 = new TestThread3();

        new Thread(testThread3,"测试1").start();

        for (int i = 0; i < 300; i++) {
            System.out.println("主程序线程");
        }
    }
}

初识并发问题

通过本例发现问题：

/**
 * 多个线程操作同一个对象
 * 例如买火车票
 * 出现的问题：当多个线程同时处理一个资源的情况下，线程不安全，数据紊乱
 */
public class TestThread4 implements Runnable{
    //票数
    private int tickets = 10;
    @Override
    public void run() {
        while (true){

            if (tickets<=0){
                break;
            }

            //模拟延时
            try {
                Thread.sleep(20);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            //这个方法可以获得当前执行线程的名字
            //Thread.currentThread().getName()
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了"+tickets--+"张票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread4 testThread4 = new TestThread4();

        new Thread(testThread4,"小明").start();
        new Thread(testThread4,"黄牛").start();
        new Thread(testThread4,"老李").start();

    }
}

龟兔赛跑

/**
 * 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(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            //判断比赛是否结束
            boolean flag = gameover(i);
            //如果比赛结束，就停止程序
            if (flag){
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"跑了"+i+"步");
        }
    }

    //判断是否完成了比赛
    public boolean gameover(int steps){
        if (winner!=null){
            return true;
        }else {
            if (steps>=100){
                winner = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("赢家是："+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();
    }
}

实现Callable接口（仅了解）

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.newFixedThreadPood(1);
提交执行 Future<Boolean> result = ser.submit(t1);
获取结果 boolean r1 = result.get();
关闭服务 ser.shutdownNow();

静态代理模式

实现静态代理与Thread的对比

/**
 * 静态代理实现
 * 个人-婚庆公司-结婚 的过程
 *
 * 总结：
 * 1、真实对象和代理对象都要实现同一个接口
 * 2、代理对象要代理真实角色
 *
 * 好处：
 * 1、代理对象可以完成真实对象无法完成的事情
 * 2、真实对象可以专注于做自己的事情
 */
public class StaticProxy {

    public static void main(String[] args) {
        //Thread同样也表达的是代理实现runnable接口，.start()是他的拓展方法
        new Thread( ()-> System.out.println("我爱你")  ).start();

        //婚庆公司的代理对象---你（新郎）
        WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(new You());
        weddingCompany.HappyMarry();

        //简化后的写法
        new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();
    }
}

interface Marry{
    void HappyMarry();

}

//新郎
class You implements Marry{

    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("心情很开心！");
    }
}

//婚庆公司（代理）
class WeddingCompany implements Marry{

    //代理谁-》》结婚对象
    private Marry target;

    public WeddingCompany(Marry target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public void HappyMarry() {
        before();
        //这里就是真实对象
        this.target.HappyMarry();
        after();
    }

    private void before() {
        System.out.println("布置婚礼");
    }

    private void after() {
        System.out.println("收尾款");
    }
}

Lamda表达式

为什么要用lambda表达式：

避免匿名内部类定义过多
可以让代码看上去更加整洁
去掉一些没有意义的代码，只留下核心代码

理解Functional Interface(函数式接口)是学习Java8 lambda表达式的关键

函数式接口定义：

任何接口如果只包含一个抽象方法，那么就是一个函数式接口

对于函数式接口可以使用lambda表达式来创建接口的对象

/**
 * Lambda表达式
 * 最简化
 * 总结：
 * 1、Lambda表达式只有一行代码的情况才能简化成为一行，如果有多行，还是要用括号进行包裹
 * 2、前提是函数式接口
 * 3、多个参数时，要去掉的都去掉，必须要加上括号
 */
public class TestLambda2 {

    //2、静态内部类
    static class Love2 implements Ilove{
        @Override
        public void love(String name) {
            System.out.println("我爱你:"+name);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        Ilove ilove = new Love1();
        ilove.love("实现类");

        ilove.love("静态内部类");

        //3、局部内部类
        class Love3 implements Ilove{
            @Override
            public void love(String name) {
                System.out.println("我爱你:"+name);
            }
        }
        ilove.love("局部内部类");

        //4、匿名内部类
        Ilove ilove4 = new Ilove(){
            @Override
            public void love(String name) {
                System.out.println("我爱你:"+name);
            };
        };
        ilove4.love("匿名内部类");

        //5、Lambda表达式1 完整版
        Ilove ilove5 = (String name)->{
                System.out.println("我爱你:"+name);
        };
        ilove5.love("Lambda表达式1");

        //6、Lambda表达式2、简化了 Ilove 和 String（参数类型）
        ilove = (name)->{
            System.out.println("我爱你:"+name);
        };
        ilove.love("Lambda表达式2");

        //7、Lambda表达式3、简化括号
        ilove = name->{
            System.out.println("我爱你:"+name);
        };
        ilove.love("Lambda表达式3");

        //8、Lambda表达式4、简化花括号（特例！！！！！！）
        ilove = name-> System.out.println("我爱你:"+name);
        ilove.love("Lambda表达式4");
    }
}

//函数式接口
interface Ilove{
    void love(String name);
}

//1、实现类
class Love1 implements Ilove{
    @Override
    public void love(String name) {
        System.out.println("我爱你:"+name);
    }
}

线程停止

五种线程状态

创建、就绪、阻塞、运行、死亡

/**
 * 测试Stop方法
 * 1、建议线程正常停止，，，利用次数，不建议设置死循环
 * 2、设置使用标志位，，，设置一个标志位
 * 3、不要使用stop或destory等过时方法（JDK已不推荐使用）
 */
public class TestStop implements Runnable{

    //设置标志位
    private boolean flag = true;

    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while (flag){
            System.out.println("测试线程："+i++);
        }

    }

    //设置一个公开的方法停止线程，转化标志位
    //相当于把上面线程的关闭阀门交给其他运行的方法
    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 < 200; i++) {
            System.out.println("main"+i);
            if (i==100){
                testStop.stop();
                System.out.println("使用标志位停止线程");
            }
        }
    }
}

线程休眠_sleep

sleep(时间)指定当前线程阻塞的毫秒数
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并不会释放锁

package com.company.dxc;

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

public class TestSleep {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
      //  down();
        // 打印当前系统时间
        Date date = new Date(System.currentTimeMillis());
        while (true){
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(date));
                date = new Date(System.currentTimeMillis()); // 更新当前时间
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static void down() throws InterruptedException {
        int num = 10;
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(num --);
            if(num <= 0) break;
        }
    }
}

线程礼让_yield

概念：

让正在执行的线程暂停，但不堵塞
将线程从运行状态改为就绪状态
让CPU重新调度，礼让不一定成功，看CPU心情

/**
 * 礼让线程
 * 可能成功也可能不成功，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();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行");
    }
}

线程强制执行_join

概念：

join合并线程，待此线程执行完成后，再执行其他线程，其他线程堵塞

可以想象成插队

/**
 * join强制执行
 */
public class TestJoin implements Runnable{
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TestJoin testJoin = new TestJoin();
        Thread thread = new Thread(testJoin);
        thread.start();
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            if(i==10){
                thread.join();
            }
            System.out.println("我是普通用户");
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我是VIP,你们滚！");
        }
    }
}

观测线程状态

了解即可

五种状态：

1、新建状态（New）；

2、就绪状态（Runnable）；

3、运行状态（Running）；

4、阻塞状态（Blocked）；

5、死亡状态（Dead）；

/**
 * 观测线程状态
 *
 */
public class TestState {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("///////////////////");
        });

        //观察状态
        Thread.State state = thread.getState();
        System.out.println(state);

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

        while (state != Thread.State.TERMINATED){
            try {
                Thread.sleep(100);
                state = thread.getState();//更新线程
                System.out.println(state);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

线程的优先级

Java提供一个线程调度器来监控程序启动后进入就绪状态的所有线程，线程调度器按照优先级的方式决定调度哪个线程该执行。

线程优先级用数字表示，从小到大1-10

MIN_PRIORITY = 1;
NORM_PRIORITY = 5;默认
MAX_PRIORITY = 10;

使用以下方式改变或获取优先级：

getPriority().setPriority(int xxx);

优先级低只是意味着获得调度的概率低，并不是高优先级必然先调用（性能倒置问题）

/**
 * 线程的优先级
 *
 */
public class TestPriority extends Thread{
    public static void main(String[] args) {
        //main的优先级
        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);

        t1.start();

        t2.setPriority(3);
        t2.start();

        t3.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        t3.start();

        t4.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        t4.start();

        //如果优先级超过或小于1-10的范围会出现报错
        //java.lang.IllegalArgumentException
//        t5.setPriority(-1);
//        t5.start();

//        t6.setPriority(11);
//        t6.start();
    }
}
class MyPriority implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        //获取优先级
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+Thread.currentThread().getPriority());
    }
}

守护线程

线程分为用户线程和守护线程

虚拟机会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

例如，后台记录操作日志，监控内存，垃圾回收等

/**
 * 守护进程
 * Daemon
 */
public class TestDaemon {
    public static void main(String[] args) {
        God god = new God();
        My my = new My();

        Thread thread = new Thread(god);
        //默认是false，守护线程需要手动打开
        thread.setDaemon(true);
        thread.start();

        new Thread(my).start();
    }
}

class God implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("一直保佑你");
        }
    }
}


class My implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 36500; i++) {
            System.out.println("奋斗每一天");
        }
        System.out.println("goob,bye!");
    }
}

线程同步机制

并发：同一个对象被多个线程同时操作

概念：

处理多线程问题时，多线程同时访问一个对象，并且某些线程还要修改这个对象，这时我们就需要线程同步。

线程同时其实是一种等待机制，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，等待前面的线程执行完，下一个线程再使用

线程同步：需要队列+锁（每个对象都拥有一把锁）

详细概念：由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间，带来方便的同时会造成冲突，

为了保证数据在方法中被访问的正确性，在访问时加入锁机制Synchronized，当一个线程获得对象的排他锁，独占资源，其他线程必须等待，使用后释放锁即可。同时会存在问题

一个线程持有锁会导致其他需要此锁的线程被挂起
在多线程竞争下，加锁、解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优先级低的线程的释放锁，会导致优先级倒置，引起性能问题！！

三大不安全案例

/**
 * 三种不安全案列之————不安全买票
 * 问题
 * 1、出现负数
 */
public class UnSafeBuyTickets {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTickets buyTickets = new BuyTickets();
        new Thread(buyTickets,"大学生").start();
        new Thread(buyTickets,"程序员").start();
        new Thread(buyTickets,"黄牛党").start();
    }
}

class BuyTickets implements Runnable{
    private int tickets = 10;
    //标志位
    boolean flag = true;

    @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 (tickets<=0){
            return;
        }
        Thread.sleep(100);
        //谁买的票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"买了--->"+tickets--);
    }
}

/**
 * 三种不安全的案列————不安全的取钱
 * 两个人去银行取钱
 * 问题：sleep导致问题的发生性变大-导致没钱的账户你和妻子都取到了钱
 */
public class UnSafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account(100,"结婚基金");
        Drawing you  = new Drawing(account,50,"you");
        Drawing youwife = new Drawing(account,100,"yourwife");
        you.start();
        youwife.start();
    }
}

//账户
class Account{
    //余额
    int money;
    //账户
    String name;

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

//银行：模拟取款
class Drawing extends Thread{
    //账户
    Account account;
    //取了多少钱
    int drawingMoney;
    //还剩多少钱
    int nowmoney;
    public Drawing(Account account,int drawingMoney,String name){
        super(name);
        this.account = account;
        this.drawingMoney = drawingMoney;
    }
    
    @Override
    public void run() {
        //判断是否有钱
        if (account.money-drawingMoney<0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"————没钱了，滚吧！");
            return;
        }

        //sleep导致问题的发生性变大
        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);
        System.out.println(this.getName()+"手里的钱"+nowmoney);
    }
}

/**
 * 三种不安全的案列————不安全的集合
 *问题：
 * 数据被重复覆盖
 */
public class UnSafeList {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

同步方法及同步块

同步方法概述：

由于我们可以通过private关键字来保护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，这套就是synchronized关键字，它包含两种方法：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锁才能运行，否则线程阻塞，并且方法一旦执行，就独占该锁，知道该方法返回释放锁，后面被堵塞的线程才能获得这个锁，继续执行。

缺陷：一个大的方法申明synchronized方法将会影响效率

同步块概述：

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class【反射中会细讲】

优化后的三个案例：

package Thread.syn;

/**
 * 三种不安全案列之————不安全买票
 * 问题
 * 1、出现负数
 */
public class UnSafeBuyTickets {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTickets buyTickets = new BuyTickets();
        new Thread(buyTickets,"大学生").start();
        new Thread(buyTickets,"程序员").start();
        new Thread(buyTickets,"黄牛党").start();
    }
}

class BuyTickets implements Runnable{
    private int tickets = 10;
    //标志位
    boolean flag = true;

    @Override
    public void run() {
        //买票
        while (flag){
            try {
                buy();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }
    // *********此处进行同步方法************
    // synchronized 同步方法，锁的是this
    private synchronized void buy() throws InterruptedException {
        //判断是否有票
        if (tickets<=0){
            return;
        }
        Thread.sleep(100);
        //谁买的票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"买了--->"+tickets--);
    }
}

package Thread.syn;

/**
 * 三种不安全的案列————不安全的取钱
 * 两个人去银行取钱
 * 问题：sleep导致问题的发生性变大
 */
public class UnSafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account(100,"结婚基金");
        Drawing you  = new Drawing(account,50,"you");
        Drawing youwife = new Drawing(account,100,"yourwife");
        you.start();
        youwife.start();
    }
}

//账户
class Account{
    //余额
    int money;
    //账户
    String name;

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

//银行：模拟取款
class Drawing extends Thread{
    //账户
    Account account;
    //取了多少钱
    int drawingMoney;
    //还剩多少钱
    int nowmoney;
    public Drawing(Account account,int drawingMoney,String name){
        super(name);
        this.account = account;
        this.drawingMoney = drawingMoney;
    }


    @Override
    public void run() {
        // *********此处进行同步块************
        // synchronized 默认锁的是this，所以此时用同步块对account进行同步
        // 锁的对象就是变化的量，account进行了增删等操作
        synchronized (account){
            //判断是否有钱
            if (account.money-drawingMoney<0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"————没钱了，滚吧！");
                return;
            }

            //sleep导致问题的发生性变大
            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);
            System.out.println(this.getName()+"手里的钱"+nowmoney);
        }

    }
}

package Thread.syn;

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

/**
 * 三种不安全的案列————不安全的集合
 *问题：
 * 数据被重复覆盖
 */
public class UnSafeList {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                // *********此处进行同步块************
                synchronized (list){
                    list.add(Thread.currentThread().getName());
                }
            }).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

CopyOnWriteArrayList

一个线程安全的类

死锁

概念：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进行，而导致两个或多个线程都在等待对方释放资源，都停止执行的情况，某一个同步块拥有“两个以上对象的锁”时，就可能发生“死锁问题”。

产生死锁的四个必要条件

互斥：一个资源每次只能被一个进程使用
请求与保持：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放
不剥夺：进程已获得的资源，在未用完之前，不能强行剥夺
循环等待：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系

package com.company.dxc;
// 死锁：多个线程互相拥有对方需要的资源，形成僵持
public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Makeup moore = new Makeup(0, "Moore");
        Makeup dove = new Makeup(0, "Dove");
        moore.start();
        dove.start();
    }
}

class Lipstick{
}
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){
                // 获得镜子的锁
                System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");
            }
        }else{
            synchronized (mirror){
                // 获得口红的锁
                System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);
            }
            synchronized (lipstick){
                // 获得镜子的锁
                System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");
            }
        }
    }
}

Lock锁

始于JDK1.5。对比Synchronized的隐式锁，Lock是显式锁。

java.util.concurrent.locks

实现类：ReentrantLock

package Thread.gaoji;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
 * 锁Lock 的基本使用
 */
public class TestLock implements Runnable{
    public static void main(String[] args) {
        TestLock testLock = new TestLock();
        new Thread(testLock,"1").start();
        new Thread(testLock,"2").start();
    }

    private int tickets = 10;
    //定义锁
    //定义常量。1、保证安全 2、保证常量
    //ReentrantLock可重用锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    @Override
    public void run() {
        try {
            //加锁
            lock.lock();
            while (true){
                if (tickets>0){
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(tickets--);
                }
            }
        }finally {
            //解锁
            //如果同步代码有异常，要将Unlock（）写入finally语句
            lock.unlock();
        }
    }
}

Synchronized与Lock的区别【面试必问】

Lock是显式锁（手动开锁和关锁），Synchronized是隐式锁（出了作用域自动释放）
Lock只有代码锁，Synchronized多了方法锁
使用Lock锁，JVM将花费更少时间调度线程，性能提升。具有更好的扩展性（有更多的子类，例如：ReentrantLock可重用锁）
优先使用顺序：
Lock>同步代码块（已经进入方法体，并分配了相关的资源）>同步方法体（在方法体之外）

生产者消费问题

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，有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可组织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）

Java提供了几个方法解决线程之间的通信问题

方法名	作用
wait()	表示线程一直邓艾，直到其他线程通知，与sleep（）不同，会释放锁
wait(long timeout)	指定等待的毫秒数
notify()	唤醒一个处于等待状态的线程
notifyAll()	唤醒同一个对象上所有调用wait（）方法的线程，优先级别高的线程优先调度

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 IllegalMonitorStateException

管程法

package Thread.gaoji;

/**
 * 测试生产者和消费者模型---》利用缓冲区（管程法）
 *
 * 生产者、消费者、缓冲区、产品
 */
public class TestPC {
    public static void main(String[] args) {
        Buffer buffer = new Buffer();

        new Producer(buffer).start();
        new Comsumer(buffer).start();

    }
}

//生产者
class Producer extends Thread{
    Buffer buffer;

    public Producer(Buffer buffer) {
        this.buffer = buffer;
    }

    //需要生产的数量
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("生产了--->"+i+"只鸡");
            try {
                buffer.push(new Product(i));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

//消费者
class Comsumer extends Thread {
    Buffer buffer;

    public Comsumer(Buffer buffer) {
        this.buffer = buffer;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            try {
                System.out.println("消费了："+buffer.pop().id+"只鸡");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

//产品
class Product{
    int id;

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


//缓冲区
class Buffer{
    //容器大小
    Product[] products = new Product[10];
    //计数器
    int count =0;

    //生产者
    public synchronized void push(Product product) throws InterruptedException {
        //容器满了，通知生产等待，消费者消费
        if (count==products.length){
            this.wait();
        }

        //容器没有满，开始生产，消费等待
        products[count]=product;
        count++;
        // 可以通知消费者消费了
        this.notifyAll();
    }

    //消费者
    public synchronized Product pop() throws InterruptedException {
        //容器为零，消费等待，通知生产者生产
        if (count==0){
            this.wait();
        }

        //容器不为零，开始消费，通知生产等待
        count--;
        Product product = products[count];
        this.notifyAll();
        return product;
    }
}

信号灯法

立一个标志flag，建立起两个线程之间的连接，如果为true，对方就等，如果为false，通知对方。'

package Thread.gaoji;


/**
 * 测试生产者和消费者模型---》信号灯法
 *
 *歌手、评委、产品
 */
public class TestPc3 {
    public static void main(String[] args) {
        Song song = new Song();
        new singer(song).start();
        new Judges(song).start();
    }
}

//生产者-》歌手
class singer extends Thread{
    Song song;

    public singer(Song song) {
        this.song = song;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            if (i%2 == 0){
                this.song.play("歌手在唱歌----");
            }else {
                this.song.play("歌手在播放广告");
            }
        }
    }
}

//消费者-》评委
class Judges extends Thread{
    Song song;

    public Judges(Song song) {
        this.song = song;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            song.talk();
        }
    }
}

//产品-》歌
class Song{
    //歌手唱歌--评委等待
    //评委评论--歌手等待
    //节目
    String voice;
    //标志
    boolean flag = true;

    //唱歌
    public synchronized  void play(String voice){
        //评委评论，歌手等待
        if (!flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //歌手唱歌，评委等待
        System.out.println("当前："+voice);
        //通知评委
        this.notifyAll();
        this.voice=voice;
        //取反
        this.flag=!this.flag;
    }

    //评论
    public synchronized  void talk(){
        //歌手没有唱歌，等待
        if (flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("听了："+voice);
        //歌手没唱了,通知歌手唱歌
        this.notifyAll();
        this.flag=!this.flag;
    }
}

线程池

package Thread.gaoji;

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

/**
 * 线程池
 *
 */
public class TestPool {
    public static void main(String[] args) {
        //1、创建服务，创建线程池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);
        //执行
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        
        //2、关闭连接
        service.shutdown();
    }
}


class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

总结

package com.company.dxc;

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

public class summary {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        new MyThread1().start();

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

        //Callable接口的实现
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(new MyThread3());
        new Thread(futureTask).start();
        Integer integer = futureTask.get();
        System.out.println(integer);
    }
}

// 1. 继承Thread类
class MyThread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("My Thread1");
    }
}
// 2. 实现Runnable接口
class MyThread2 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("My Thread2");
    }
}
// 3. 实现Callable接口
class MyThread3 implements Callable<Integer>{
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("My Thread3");
        return 100;
    }
}

posted @ 2022-09-01 23:11 里牧之阅读(61) 评论(0) 收藏举报

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