Java多线程

1.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的，先后顺序是不能人为干预的。
对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要家人并发控制;
线程会带来额外的开销，如cpu调度时间，并发控制开销
每个线程在自己工作内存交互，存在控制不当会造成数据不一致
线程不一定立即执行，统一听从CPU调度

2.创建线程

1.继承Thread类

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

package com.sanduo.annotation;

// 创建线程的方式一：继承Thread类，重写run()方法，调用start开启线程，调用start方法
// 总结：注意，线程开启不一定立即执行，由cpu调度
public class TestThread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
       // run方法线程
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在上厕所");
        }
    }

    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 < 20; i++) {
            System.out.println("我在吃饭");
        }
    }
}

案例:多线程下载图片

1.导入conmmons-io 包

2.代码分析

package com.sanduo.annotation;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;

// 多线程下载图片
public class TestThread2 extends Thread {

    private String url;  //网图地址
    private String name; // 保存的文件名

    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("下载文件名为："+name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread2 t1 = new TestThread2("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fup.enterdesk.com%2Fedpic_source%2Fb0%2Fd1%2Ff3%2Fb0d1f35504e4106d48c84434f2298ada.jpg&refer=http%3A%2F%2Fup.enterdesk.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?sec=1674289486&t=7147879625e28333af357eb58b8ff16d","美女图片1.jpg");
        TestThread2 t2 = new TestThread2("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fup.enterdesk.com%2Fedpic%2F75%2Fdc%2F50%2F75dc50577d3d3d2bd5fd8db728e7bf77.jpg&refer=http%3A%2F%2Fup.enterdesk.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?sec=1674289542&t=703f01845ca443eab8b513921a0b0c8d","美女图片2.jpg");
        TestThread2 t3 = new TestThread2("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fpic1.win4000.com%2Fm00%2F12%2Feb%2Fa03225e61dbb2f3207c011718b21b6e1.jpg&refer=http%3A%2F%2Fpic1.win4000.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?sec=1674289591&t=fae37f917659cc3a2b35418709c0fa05","美女图片3.jpg");
        t1.start();
        t2.start();
        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");
        }
    }
}

2.实现Runnable接口

定义一个类实现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
代码如下

package com.sanduo.annotation;
// 创建线程的方式二：实现Runnable接口，重写run()方法，执行线程需要丢入runnable接口的实现类
// 总结：注意，线程开启不一定立即执行，由cpu调度
public class TestThread3 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在吃饭"+i);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Runnable实现类对象
        TestThread3 runnable = new TestThread3();
        // 将runnable作为参数，调用Thread有参构造得到线程
        // Thread thread = new Thread(runnable);
        // thread.start();
        new Thread(runnable).start();
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我在一边吃饭，一边玩手机哈哈哈哈~~"+i);
        }
    }
}

3.继承Thread类与实现Runnable接口比较

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单继承的局限性
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，方便一个对象被多个线程使用

4.初识并发

多个线程同事操作一个对象举例：买火车票,保证不会超卖，使用多线程时发现一个问题多线程操作同一资源的情况，线程不安全，数据紊乱

package com.sanduo.annotation;
//多个线程同事操作一个对象 举例：买火车票
//发现问题 多线程操作同一资源的情况，线程不安全，数据紊乱
public class TestThread4 implements Runnable {
    private int ticketNum = 20;
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if(ticketNum<=0) break;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->抢到了第"+ticketNum--+"张票");
        }
        try {
            Thread.sleep(200);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        TestThread4 ticket = new TestThread4();
        new Thread(ticket,"小明").start();
        new Thread(ticket,"小王").start();
        new Thread(ticket,"黄牛党").start();
    }
}

案例：龟兔赛跑

package com.sanduo.annotation;

public class Race implements Runnable {
    //胜利者
    private static String winner = null;

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            if(Thread.currentThread().getName()=="兔子" && i%10==0){
                try {
                    Thread.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // 判断比赛是否结束
            boolean flag = gameOver(i);
            if(flag){
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->跑了" + i + "步");
        }
    }

    //判断比赛是否完成
    private boolean gameOver(int steps) {
        if (winner != null) {
            return true;
        } else {
            if (steps == 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();
    }
}

5.实现Callable接口

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
创建服务执行：ExecutoService ser = Executors.newFixedThreadPool(1)
提交执行：Future result1=ser.submit(1)
获取结果：boolean r1 = result1.get();
关闭服务：ser.shutdownNow();
代码实现如下：

package com.sanduo.annotation.demo02;
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 myCallable implements Callable<Boolean> {
    private String url;  //网图地址
    private String name; // 保存的文件名

    public myCallable(String url, String name) {
        this.url = url;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public Boolean call() throws Exception {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url, name);
        System.out.println("下载文件名为：" + name);
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        myCallable t1 = new myCallable("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fup.enterdesk.com%2Fedpic_source%2Fb0%2Fd1%2Ff3%2Fb0d1f35504e4106d48c84434f2298ada.jpg&refer=http%3A%2F%2Fup.enterdesk.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?sec=1674289486&t=7147879625e28333af357eb58b8ff16d", "美女图片1.jpg");
        myCallable t2 = new myCallable("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fup.enterdesk.com%2Fedpic%2F75%2Fdc%2F50%2F75dc50577d3d3d2bd5fd8db728e7bf77.jpg&refer=http%3A%2F%2Fup.enterdesk.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?sec=1674289542&t=703f01845ca443eab8b513921a0b0c8d", "美女图片2.jpg");
        myCallable t3 = new myCallable("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fpic1.win4000.com%2Fm00%2F12%2Feb%2Fa03225e61dbb2f3207c011718b21b6e1.jpg&refer=http%3A%2F%2Fpic1.win4000.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?sec=1674289591&t=fae37f917659cc3a2b35418709c0fa05", "美女图片3.jpg");
        //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();
        // 关闭服务：
        ser.shutdownNow();
    }
}
// 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");
        }
    }
}

6.静态代理

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

案例:结婚

代码如下

package com.sanduo.annotation.demo03;
//静态代理模式总结：
//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：
//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) {
//        You you = new You();// 你要结婚
//        WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(you);
//        weddingCompany.HappyMarry();
        new Thread(()-> System.out.println("11111")).start();
        new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();
    }
}
interface Marry{
    void HappyMarry();
}
// 真实角色
class You implements Marry{
    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("有些人20岁就死了，80岁才埋~~~~~");
    }
}
// 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 before() {
        System.out.println("结婚之前布置现场");
    }
    private void after() {
        System.out.println("结婚之后,收尾款");
    }
}

7.Lamda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
去掉一堆没有意义的代码，只留下核心

总结

lambda表达式只能有一行代码的情况下才能简化成一行，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，要去掉都去掉，必须加括号

代码示例

package com.sanduo.annotation.demo03.lambda;

public class TestLambda2 {
    public static void main(String[] args) {
        ILove love = (int a)->{
            System.out.println("i love you ->" + a);
        };
        //简化1.去掉去掉参数类型
        love = (a)->{
            System.out.println("i love you ->" + a);
        };
        //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(522);
    }
}

interface ILove{
    void love(int a);
}

class Love implements ILove{
    @Override
    public void love(int a) {
        System.out.println("i love you ->" + a);
    }
}

3.线程状态

1.线程停止

建议线程正常停止-->利用次数，不建议死循环
建议使用标志位-->设置一个标志位
不要使用stop()或者destroy()等过时的方法或者JDK不建议的方法
代码示例

package com.sanduo.annotation.demo03.state;
/*
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()等过时的方法或者JDK不建议的方法
* */
public class TestStop implements Runnable{
    // 1.设置一个标志位
    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，转换标准位
    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 < 1000; 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("线程停止了");
            }
        }
    }
}

2.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InterruptedExecption;
sleep时间到达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
代码示例

package com.sanduo.annotation.demo03.state;

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

// 模拟倒计时
public class TestSleep2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 打印当前系统时间
        Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//获取当前时间
        //System.out.println(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(startTime));
        while (true){
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(startTime));
                startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//获取当前时间
            } 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;
            }
        }
    }
}

3.线程礼让_yield

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
代码示例

package com.sanduo.annotation.demo03.state;
// 测试礼让线程 礼让不一定成功，看cpu调度
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();//线程礼让
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->线程停止执行");
    }
}

4.线程强制执行

Join合并线程，待此线程执行完成后，在执行其他线程，其他线程阻塞
Join会阻塞其他线程

package com.sanduo.annotation.demo03.state;
public class TextJoin implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("线程vip来了" + i);
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TextJoin textJoin = new TextJoin();
        Thread thread = new Thread(textJoin);
        thread.start();
        //主线程
        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            if (i == 200) thread.join();//插队
            System.out.println("main" + i);
        }
    }
}

5.线程状态

线程有6种状态

NEW
RUNNABLE
BLOCKED
WAITING
TIMED_WAITING
TERMINATED

package com.sanduo.annotation.demo03.state;
public class TestState {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } 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);//RUNNABLE
        while (state != Thread.State.TERMINATED){//只要线程不终止就一直输出状态
            try {
                Thread.sleep(100);
                state = thread.getState();
                System.out.println(state);//输出状态
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

6.线程的优先级

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那个线程来执行。
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)
  注意点：优先级低只是获得调度的概率低,并不优先级低就不会被调度了.这都是看CPU的调度
  代码示例

package com.sanduo.annotation.demo03.state;
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);
        Thread t5 = new Thread(myPriority);
        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();
    }
}
class MyPriority implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority());
    }
}

7.线程守护

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,后台操作日志记录，监控内存，垃圾回收等待.
setDaemon(true) ，默认是false表示用户线程，正常的线程都是用户线程

代码示例

package com.sanduo.annotation.demo03.state;
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 线程启动
    }
}
class God implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("上帝一直保佑你");
        }
    }
}
class You implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 36500; i++) {
            System.out.println("你一直开心的活着");
        }
        System.out.println("goodbye world!~~~~~~~~~");
    }
}

4.线程同步机制

发生在多个线程操作同一个资源

并发：同一个对象被多个线程同时操作
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对象。这个时候就需要线程同步。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，等待前面线程使用完毕，下一个线程在使用
由于同一进程的多个线程共享一块存储空间，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他锁，独占资源，其他线程必须等待，使用后释放即可。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，枷锁，释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，引发性能问题；
- 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.

1.三个不安全的案例

1.不安全买票

package com.sanduo.annotation.demo03.syn;
//不安全的买票
//线程不安全，有负数
public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket station = new BuyTicket();
        new Thread(station,"苦逼的我").start();
        new Thread(station,"牛逼的你").start();
        new Thread(station,"可恶的黄牛").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(200);
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);
    }
}

2.不安全取钱

package com.sanduo.annotation.demo03.syn;

// 不安全取钱 两个人去银行取钱
public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        //账户
        Account account = new Account(100, "结婚基金");
        Drawing you = new Drawing(account, 50, "你");
        Drawing girlFriend = new Drawing(account, 100, "老婆");
        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：模拟取钱
class Drawing extends Thread {
    Account account;//账户
    //取了多少前
    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() {
        //判断是否有钱
        if (account.money - drawingMoney < 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "钱不够，取不了");
            return;
        }
        // sleep可以放大问题的发生性
        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() == this.getName()
        System.out.println(this.getName() + "手里的钱：" + nowMoney);
    }
}

3.不安全线程

package com.sanduo.annotation.demo03.syn;
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<>();
        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());
    }
}

2.同步方法以及同步块

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，所有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，他包括两种用法：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锁才能执行，否则线程会阻塞，方法一旦执行，就独占锁，知道方法返回才释放，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，继续执行

//缺陷：若将一个打的方法申明为synchronized 将会影响效率

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
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. 第一个线程访问，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

3 案例优化

买车票

package com.sanduo.annotation.demo03.syn;
//不安全的买票
//线程不安全，有负数
public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket station = new BuyTicket();
        new Thread(station,"苦逼的我").start();
        new Thread(station,"牛逼的你").start();
        new Thread(station,"可恶的黄牛").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();
            }
        }
    }
    // 锁的对象就是 BuyTicket对象
    private synchronized void buy() throws InterruptedException {
        //判断是否有票
        if(ticketNums<=0){
            flag = false;
            return;
        }
        //模拟延时
        Thread.sleep(200);
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);
    }
}

银行取钱

    package com.sanduo.annotation.demo03.syn;

    // 不安全取钱 两个人去银行取钱
    public class UnsafeBank {
        public static void main(String[] args) {
            //账户
            Account account = new Account(100, "结婚基金");
            Drawing you = new Drawing(account, 50, "你");
            Drawing girlFriend = new Drawing(account, 100, "老婆");
            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：模拟取钱
    class Drawing extends Thread {
        Account account;//账户
        //取了多少前
        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() {
            // 锁的对象就是需要变化的量，需要增删改查的量
            synchronized (account){
                //判断是否有钱
                if (account.money - drawingMoney < 0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "钱不够，取不了");
                    return;
                }
                // sleep可以放大问题的发生性
                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() == this.getName()
                System.out.println(this.getName() + "手里的钱：" + nowMoney);
            }
        }
    }

安全线程

package com.sanduo.annotation.demo03.syn;

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<>();
        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());
    }
}

3.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
多个线程互相抱着对方需要的资源，然后形成僵持

死锁的避免方法

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，在未使用完成之前，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
只要想办法破环其中任意一个或多个条件就可以避免死锁发生

代码示例

package com.sanduo.annotation.demo03.syn;
public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        new Makeup(0,"灰姑娘").start();
        new Makeup(0,"白雪公主").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;//使用资源的人
    public Makeup(int choice, String girlName){
        this.choice = choice;
        this.girlName = girlName;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            Makeup();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    // 化妆，互相至此有
    private void Makeup() throws InterruptedException {
        if(choice==0){
            synchronized (lipstick){//获得口红的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得了口红的锁");
                Thread.sleep(1000);
            }
            synchronized (mirror){//获得了镜子的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得了镜子的锁");
                Thread.sleep(1000);
            }
        }else{
            synchronized (mirror){//获得了镜子的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得了镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);
            }
            synchronized (lipstick){//获得口红的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得了口红的锁");
            }
        }
    }
}

4.lock锁

从JDK5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义锁对象来说实现同步。同步锁使用Lock对象充当。
java.util.concurrent.locks.Lock接口式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，每次只能有一个对象对Lock对象枷锁，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，在现实线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以显式枷锁，释放锁。

代码示例

package com.sanduo.annotation.demo03.gaoji;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class TestReentrantLock {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();
        new Thread(buyTicket).start();
        new Thread(buyTicket).start();
        new Thread(buyTicket).start();
    }
}
class BuyTicket implements Runnable{
    private int ticketNums = 10;
    private boolean flag = true;
    // 自定义锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    @Override
    public void run() {
        //买票
        while (flag){
            try {
                buy();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    // 锁的对象就是 BuyTicket对象
    private  void buy() throws InterruptedException {
        try {
            lock.lock();
            //判断是否有票
            if(ticketNums <= 0){
                flag = false;
                return;
            }
            //模拟延时
            Thread.sleep(200);
            //买票
            System.out.println(ticketNums--);
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

synchronized与Lock的对比

Lock是显式锁（手动开启和关闭，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。并且具有更友好的扩展性（提供更多子类）
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）

5.线程协作

1.管程法

说明

生产者：负责生产数据的模块（可能式方法，对象，线程，进程）；
消费者：负责处理数据的模块（可能式方法，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“缓存区”
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

代码示例

package com.sanduo.annotation.demo03.gaoji;
//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 TestPC {
    public static void main(String[] args) {
        SynContainter synContainter = new SynContainter();
        new Productor(synContainter).start();
        new Consumer(synContainter).start();
    }
}
//生产者
class Productor extends Thread{
    SynContainter containter;
    public Productor(SynContainter containter){
        this.containter = containter;
    }
    //生产
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            containter.push(new Chicken(i));
            System.out.println("生产了"+i+"只鸡");
        }
    }
}
//消费者
class Consumer extends Thread{
    SynContainter containter;
    public Consumer(SynContainter containter){
        this.containter = containter;
    }
    //消费
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消费了-->"+containter.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 SynContainter{
    // 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){
            //通知消费者消费，生产者等待
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //如果没有满，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){
            //等待生产者生产，消费者等待
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //如果可以消费
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];
        //通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }
}

2.信号灯法

代码示例1：演员观众

package com.sanduo.annotation.demo03.gaoji;
//测试生产者消费者问题2：信号灯法，标致位解决
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("《无线超于班》");
            }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++) {
            this.tv.watch();
        }
    }
}
//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){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("演员表演了："+voice);
        //通知观众观看
        this.notifyAll();
        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);
        // 通知演员表演
        this.notifyAll();
        this.flag = !this.flag;
    }
}

代码示例2：产品经理程序员

package com.sanduo.annotation.demo03.gaoji;
//测试生产者消费者问题2：信号灯法，标致位解决
public class TestPc3 {
    public static void main(String[] args) {
        Need need = new Need();
        new PM(need).start();
        new RD(need).start();
    }
}
// 生产者-->产品经理
class PM extends Thread{
    Need need;
    public PM(Need need){
        this.need = need;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            if(i%2==0){
                this.need.push("需求");
            }else{
                this.need.push("BUG");
            }
        }
    }
}
//消费者-->程序员
class RD extends Thread{
    Need need;
    public RD(Need need){
        this.need = need;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            this.need.pop();
        }
    }
}
//产品-->需求
class Need{
    //产品经理出需求，程序员等待 T
    //程序员做需求，产品经理等待 F
    String name;
    boolean flag = true;
    //出需求
    public synchronized void push(String name){
        if(!flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("产品经理提出："+name);
        this.name = name;
        this.notifyAll();
        this.flag = !this.flag;
    }
    //做需求
    public synchronized void pop(){
        if(flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("程序员完成："+name);
        this.notifyAll();
        this.flag = !this.flag;
    }
}

3.线程池

说明

背景：经常创建和销毁，使用量特别大量的资源，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，使用虎直接获取，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
- 提供响应速度（减少了创建线程的时间）
- 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久的时间后会终止
JDK5.0起提供了线程相关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
- Future sumbit(Callable task):执行任务，有返回值，一般用来执行Callable
- void shutdown():关闭连接池
Executours：工具类、线程池的工厂类，用户创建并返回不同类型的线程池

代码示例

package com.sanduo.annotation.demo03.gaoji;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class TestPool {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.shutdown();
    }
}
class MyThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

posted @ 2022-12-22 16:33 bilzzard 阅读(106) 评论(0) 收藏举报

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林雨禾个人博客

Java多线程

1.核心概念

2.创建线程

1.继承Thread类

案例:多线程下载图片

1.导入conmmons-io 包

2.代码分析

2.实现Runnable接口

3.继承Thread类与实现Runnable接口比较

4.初识并发

案例：龟兔赛跑

5.实现Callable接口

6.静态代理

案例:结婚

7.Lamda表达式

为什么要使用Lambda表达式

总结

代码示例

3.线程状态

1.线程停止

2.线程休眠_sleep

3.线程礼让_yield

4.线程强制执行

5.线程状态

6.线程的优先级

7.线程守护

4.线程同步机制

1.三个不安全的案例

1.不安全买票

2.不安全取钱

3.不安全线程

2.同步方法以及同步块

1.同步方法

2.同步块

3 案例优化

买车票

银行取钱

安全线程

3.死锁

死锁的避免方法

代码示例

4.lock锁

代码示例

synchronized与Lock的对比

5.线程协作

1.管程法

说明

代码示例

2.信号灯法

代码示例1：演员观众

代码示例2：产品经理程序员

3.线程池

说明

代码示例

公告