线程 Thread

线程

普通方法调用和多线程

Process和Thread

程序是指令和数据的有序集合，是静态概念
进程Process是执行程序的一次执行过程，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多个线程，每个进程中至少有一个线程，线程是CPU调度和执行的单位

核心概念

线程是独立的执行路径
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(清理)
main()称为主线程，是系统的入口，用于执行整个程序
一个进程中，如开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排
对一份资源进行操作时，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

线程创建

Thread类(重点)

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()方法开启线程

package OOP.Demo;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class Thread01 extends Thread{
    //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：线程开启不一定立即执行，由CPU调度
    @Override
    public void run() {//重写run方法
        for (int i = 0; i <500 ; i++) {
            System.out.println("这里是线程01");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {//main线程，主线程
        //创建线程对象
        Thread01 t1 = new Thread01();
        //调用start();开启线程
        t1.start();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("这里是main");
        }
    }
}

例子：下载图片测试

package OOP.Demo;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

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

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class Thread02 extends Thread{

    private String Url;
    private String path;

    public Thread02(String Url,String path){
        this.Url = Url;
        this.path = path;
    }

    @Override
    public void run() {
        new WebDownloader().downloader(Url,path);
//        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
//        webDownloader.downloader(Url,path);
        System.out.println("下载了文件在："+path);
    }


    public static void main(String[] args) {
        Thread02 t1 = new Thread02("https://img2024.cnblogs.com/blog/3475380/202407/3475380-20240701154652288-1747217106.png","1.png");
        Thread02 t2 = new Thread02("https://img2024.cnblogs.com/blog/3475380/202407/3475380-20240701154705043-664732010.png","2.png");
        Thread02 t3 = new Thread02("https://img2024.cnblogs.com/blog/3475380/202407/3475380-20240701154710607-423679454.png","3.png");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}
class WebDownloader{
    public void downloader(String url,String path){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(path));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IOException");
        }
    }
}

Runnable接口(重点)

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

package OOP.Demo;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class Thread03 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <500 ; i++) {
            System.out.println("这里是线程01");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {//main线程，主线程
        //创建线程对象
        Thread03 t1 = new Thread03();
        //调用start();开启线程
        new Thread(t1).start();//区别在这

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("这里是main");
        }
    }
}

例子：购买火车票

package OOP.Demo;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */

//多个线程同时操作一个对象
//买火车票例
//发现问题：多个线程操作同一个资源，线程不安全，数据紊乱
public class Thread04 implements Runnable{

    //票数
    private int ticketNums = 10;
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if(ticketNums>0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"->拿到了第"+ticketNums--+"票");
            }else {
                break;
            }
            //模拟延时
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Thread04 t4 = new Thread04();

        new Thread(t4,"小红").start();
        new Thread(t4,"小米").start();
        new Thread(t4,"万恶的黄牛").start();
    }
}

例子：龟兔赛跑

package OOP.Demo;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class Race implements Runnable{

    static String winner = null;
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i%11 == 0) {
                try {
                    Thread.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (winner(i)){
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "跑了" + i + "步");
        }
    }
    public boolean winner(int steps){

        if(winner != null){
            return true;
        }
        if(steps >= 100){
            winner = Thread.currentThread().getName();
            System.out.println("胜者是：" + 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();
    }
}

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

创建执行服务：

ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);

提交执行：

Future<Boolean> result = ser.submit(t1);

获取结果：
```
boolean r = result.get();
```
关闭服务：
```
ser.shutdownNow();
```

例子：利用Callable改造下载图片案例

package OOP.Demo;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class Thread05 implements Callable<Integer> {

    private String Url;
    private String path;

    public Thread05(String Url,String path){
        this.Url = Url;
        this.path = path;
    }

    @Override
    public Integer call() {
        new WebDownloader().downloader(Url,path);
//        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
//        webDownloader.downloader(Url,path);
        System.out.println("下载了文件在："+path);
        return 0;
    }


    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        Thread05 t1 = new Thread05("https://img2024.cnblogs.com/blog/3475380/202407/3475380-20240701154652288-1747217106.png","1.png");
        Thread05 t2 = new Thread05("https://img2024.cnblogs.com/blog/3475380/202407/3475380-20240701154705043-664732010.png","2.png");
        Thread05 t3 = new Thread05("https://img2024.cnblogs.com/blog/3475380/202407/3475380-20240701154710607-423679454.png","3.png");

//        t1.start();
//        t2.start();
//        t3.start();
        //创建服务
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
        //提交执行
        Future<Integer> f1 = ser.submit(t1);
        Future<Integer> f2 = ser.submit(t2);
        Future<Integer> f3 = ser.submit(t3);
        //获取结果
        Integer r1 = f1.get();
        Integer r2 = f2.get();
        Integer r3 = f3.get();
        //打印结果
        System.out.println(r1);
        System.out.println(r2);
        System.out.println(r3);
        //关闭服务
        ser.shutdownNow();
    }

}
//class WebDownloader{
//    public void downloader(String url,String path){
//        try {
//            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(path));
//        } catch (IOException e) {
//            e.printStackTrace();
//            System.out.println("IOException");
//        }
//    }
//}

Lambda表达式

函数式接口：

任何接口，如果只包含唯一的一个抽象方法，那么它就是函数式接口
```
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

package OOP.Demo;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class LambdaTest {
    //3、静态内部类
    static class ILove1 implements Love{
        @Override
        public void love() {
            System.out.println("I LOVE -->1");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //4、局部内部类
        class ILove2 implements Love{
            @Override
            public void love() {
                System.out.println("I LOVE -->2");
            }
        }
        ILove iLove3 = new ILove();
        //5、匿名内部类
        iLove3 = new ILove(){
            @Override
            public void love() {
                System.out.println("I LOVE -->3");
            }
        };
        //6、Lambda表达式
        Love iLove4 = ()-> { System.out.println("I LOVE -->4"); };

        ILove iLove = new ILove();
        ILove1 iLove1 = new ILove1();
        ILove2 iLove2 = new ILove2();
        iLove.love();
        iLove1.love();
        iLove2.love();
        iLove3.love();
        iLove4.love();
    }
}

//1、定义函数式接口
interface Love {
    void love();
}
//2、实现类
class ILove implements Love{
    @Override
    public void love() {
        System.out.println("I LOVE -->0");
    }
}

Lambda简化

总结

lambda表达式只有一行代码的情况下，才能简化为一行，如有多行，需要花括号包裹
使用lambda表达式的前提是接口为函数式接口
多个参数也可以去掉参数类型（要去就都去掉），用括号包裹

package OOP.Demo;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class LambdaTest {
    public static void main(String[] args) {
        //Lambda表达式
        Love iLove = ()-> { System.out.println("I LOVE -->0"); };
        //Lambda简化
        Love1 iLove1 = a ->  System.out.println("I LOVE -->" + a);

        Love2 iLove2 = (a,b) -> {
            System.out.println("I LOVE -->" + a);
            System.out.println("I LOVE -->" + b);
        };

        iLove.love();
        iLove1.love1(1);
        iLove2.love2(2,3);
    }
}

//1、定义函数式接口
interface Love {
    void love();
}
interface Love1{
    void love1(int a);
}
interface Love2{
    void love2(int a, int b);
}

静态代理模式（线程的底部原理）

总结：

真实对象和代理对象都要实现同一个接口
代理对象必须要代理真实对象

好处：

代理对象可以做很多真实对象做不了的事情
真实对象专注做自己的事情

package OOP.Demo;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class StaticProxy {
    public static void main(String[] args) {
        Person person = new Person();
        MarryCompany marryCompany = new MarryCompany(person);
        marryCompany.marry();
        //线程启动，也相当与静态代理
        new Thread(()-> System.out.println("这是一个线程")).start();
        new MarryCompany(new Person()).marry();
    }
}

interface Marry{
    void marry();
}
class Person implements Marry{
    @Override
    public void marry() {
        System.out.println("找到漂亮老婆结婚啦！！！");
    }
}
class MarryCompany implements Marry{

    Person person;

    public MarryCompany(Person person) {
        this.person = person;
    }
    @Override
    public void marry() {
        before();
        person.marry();
        after();
    }
    public void before(){
        System.out.println("婚庆人员在布置现场");
    }
    public void after(){
        System.out.println("婚礼结束了，打钱");
    }
}

线程五大状态

创建状态
就绪状态
运行状态
阻塞状态
死亡状态

停止线程

不推荐使用JDK提供的stop()、destroy()方法。(已废弃)
推荐线程自己停下来
使用一个标志位当作终止变量：当flag = false，终止线程运行

package OOP.Demo01;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class TestStop implements Runnable {

    //设置标志位
    private boolean flag = true;
    @Override
    public void run() {
        int i = 1;
        while (flag) System.out.println("Thread is running  "+ i++);
    }
    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 thread is running  "+ i);
            if ( i == 900) {
                //调用stop()方法切换标志位，停止线程
                testStop.stop();
                System.out.println("Thread is stopped");
            }
        }
    }
    //设置一个公开的方法停止线程，转换标志位
    public void stop(){
        this.flag = false;
    }
}

线程休眠 Sleep

sleep指定当前线程阻塞的毫秒数
sleep存在异常InterruptedException；需要抛出
sleep时间达到后进入就绪状态
sleep可以模拟网络时延，倒计时等
每个对象都有一个锁，sleep不会释放锁

package OOP.Demo01;

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

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
//倒计时/输出系统时间
public class TestSleep01 {
    public static void main(String[] args) {
//        try {
//            tenDown();
//        } catch (InterruptedException e) {
//            e.printStackTrace();
//        }
        Date date = new Date(System.currentTimeMillis());//获取当前系统时间
        while (true){
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(date));//格式化时间
                date = new Date(System.currentTimeMillis());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    public static void tenDown() throws InterruptedException {
        int i = 10;
        while (true){
            if (i > 0){
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(i--);
            }else {
                break;
            }
        }
    }
}

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
让线程从运行状态转为就绪状态
礼让不一定成功，看CPU重新调度

package OOP.Demo01;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
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 "+ Thread.currentThread().getName()+" Start");
        Thread.yield();
        System.out.println("Thread "+ Thread.currentThread().getName()+" End");
    }
}

线程强制执行 Join

Join合并线程，待此线程执行完后再执行其他线程，其他线程阻塞
相当于插队

package OOP.Demo01;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class TestJoin implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("大小姐驾到，统统闪开" + i );
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TestJoin t = new TestJoin();
        Thread t1 = new Thread(t);
        t1.start();

        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            if (i == 200) t1.join();
            System.out.println("主线程在执行" + i );
        }
    }
}

观测线程状态 State

package OOP.Demo01;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class TestState {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(()->{
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            System.out.println("---------------------");
        });

        Thread.State state = thread.getState();
        System.out.println(state);//NEW
        //开启线程
        thread.start();
        state = thread.getState();
        System.out.println(state);//RUN

        while (state != Thread.State.TERMINATED) {
            Thread.sleep(100);
            state = thread.getState();
            System.out.println(state);
        }
    }
}

线程优先级 Priority

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 1-10
- Thread.MIN_PRIORITY = 1
- Thread.NORM_PRIORITY = 5
- Thread.MAX_PRIORITY = 10
使用以下方法改变和获取优先级
- setPriority(int xxx)
- getPriority()

优先级的设定一般放在start()调度前

守护线程 Deamon

线程分为用户线程和守护线程
虚拟机必须确保用户线程执行完毕
虚拟机不用等待守护线程执行完毕

如：后台记录操作日志、监控内存、垃圾回收等待

package OOP.Demo01;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class TestDeamon {

    public static void main(String[] args) {
        God god = new God();
        Person person = new Person();

        Thread t1 = new Thread(god);
        t1.setDaemon(true);//默认为false，用户线程
        t1.start();

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

class God implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            System.out.println("God  bless you");
        }
    }
}

class Person implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("----I Was Born----");
        for (int i = 0; i < 36500; i++) {
            System.out.println("I have a happy day");
        }
        System.out.println("----Goodbye My Love----");
    }
}

线程同步

现实生活中，都会遇到“同一个资源，多个人想使用”的问题，解决办法是排队，一个一个来
处理多线程问题，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还想修改这个对象，这时候我们就需要线程同步。线程同步其实就是一种等待机制，多个需要同时访问此对象的线程进入这个 对象的等待池 形成队列，等待前面线程使用完毕，下一个线程再使用

队列和锁

线程同步形成条件：队列+锁

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。

但是会存在以下问题：
- 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起
- 在多线程的竞争下，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
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，synchronized关键字：synchronized方法和synchronized块
```
//同步方法
public synchronized void methon(int args){}
```
synchronized方法控制对“对象”的访问，每个对象对应一把锁，每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行，否则线程会阻塞。方法一旦执行，就独占该锁，直到该方法返回，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，继续执行。

缺陷：若将一个大的方法声明为synchronized将影响效率

同步块：synchronized(obj){ }
- obj被称为同步监视器
  - 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，执行其中的代码
  2. 第二个线程访问，发现同步监视器别锁定，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
方法里需要修改的内容才加锁，锁得太多，浪费资源

例子：取钱

package OOP.syn;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Account account = new Account("零花钱",1000);

        new Drawing(account,300,"小花").start();
        new Drawing(account,800,"小草").start();

    }
}

class Account {
    private String id;
    private int balance ;
    public Account(String id, int balance) {
        this.id = id;
        this.balance = balance;
    }
    public String getId() {
        return id;
    }
    public int getBalance(){
        return balance;
    }

    public void setBalance(int balance) {
        this.balance = balance;
    }

    public void setId(String id) {
        this.id = id;
    }
}
class Drawing extends Thread {
    private Account account;//账户
    int drawingMoney;//要取的钱
    int nowMoney;//现在的钱

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

    //取钱
    @Override
    public void run() {
        //synchronized块，锁了()里的
        synchronized (account) {
            //判断有没有钱
            if (account.getBalance() - drawingMoney < 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "余额不足" );
                return;
            }
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            //卡内余额
            account.setBalance(account.getBalance() - drawingMoney);
            System.out.println("当前余额："+account.getBalance());

            //手里的钱
            nowMoney += drawingMoney;
            System.out.println(this.getName()+"手里的钱："+nowMoney);
        }

    }
}

例子：买票

package OOP.syn;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
//线程不安全，有重复
public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();
        new Thread(buyTicket,"小红").start();
        new Thread(buyTicket,"黄牛").start();
        new Thread(buyTicket,"大白").start();
    }
}

class BuyTicket implements Runnable{
    //票
    private int tickets = 10;
    //停止标准
    boolean flag = true;

    @Override
    public void run() {
        while(flag){
            try {
                Thread.sleep(100);
                buy();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }

    //synchronized 同步方法，锁this
    private synchronized void buy(){
        //判断是否有票
        if(tickets <= 0){
            flag = false;
            return;
        }
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到" + tickets--);
    }
}

例子：List和CopyOnWriteArrayList

package OOP.syn;

import java.util.ArrayList;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class UnsafeList {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        CopyOnWriteArrayList<String> list1 = new CopyOnWriteArrayList<String>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                //synchronized块 锁list
                synchronized (list) {
                    list.add(Thread.currentThread().getName());
                }
                list1.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        Thread.sleep(1000);
        System.out.println(list.size());
        System.out.println(list1.size());
    }
}

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

package OOP.syn;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        MakeUp g1 = new MakeUp(MakeUp.lipstick,MakeUp.mirror,"花姑娘",0);
        MakeUp g2 = new MakeUp(MakeUp.lipstick,MakeUp.mirror,"黑姑娘",1);

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

}
class Mirror{

}
class MakeUp extends Thread{

    //需要的资源只有一份，用static
    static Lipstick lipstick = new Lipstick();
    static Mirror mirror = new Mirror();
    //选择
    int choice = 0 ;
    //使用化妆品的人
    String name ;
    MakeUp(Lipstick lipstick , Mirror mirror ,String name,int choice){
        super(name);
        this.lipstick = lipstick;
        this.mirror = mirror;
        this.choice = choice;
    }
    @Override
    public void run() {
        //化妆
        try {
            makeup();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    //化妆，互相持有对方的锁，拿到对方的资源
    private void makeup() throws InterruptedException {
        if (choice == 0){
            synchronized (mirror){
                System.out.println(this.getName() + "获得mirror的锁");
                sleep(1000);
                synchronized (lipstick){
                    System.out.println(this.getName() + "获得lipstick的锁");
                }
            }
        } else {
            synchronized (lipstick){
                System.out.println(this.getName() + "获得lipstick的锁");
                sleep(1000);
                synchronized (mirror){
                    System.out.println(this.getName() + "获得mirror的锁");
                }
            }
        }
    }
    //破除死锁
//    private void makeup() throws InterruptedException {
//        if (choice == 0){
//            synchronized (mirror){
//                System.out.println(this.getName() + "获得mirror的锁");
//                sleep(1000);
//                }
//            synchronized (lipstick){
//                System.out.println(this.getName() + "获得lipstick的锁");
//            }
//        } else {
//            synchronized (lipstick){
//                System.out.println(this.getName() + "获得lipstick的锁");
//                sleep(1000);
//                }
//            synchronized (mirror){
//                System.out.println(this.getName() + "获得mirror的锁");
//            }
//        }
//    }
}

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. 请求并保持：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放
3. 非剥夺：进程已经获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺
4. 循环等待：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待关系
我们只要想办法破除其中任意一个或多个条件就能避免死锁

Lock锁

ReentrantLock 可重入锁

class A{
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    public void m(){
        try{
            lock.lock();
            ...
            代码块
            ...
        } finally{
            lock.unlock();
            //如果同步代码有异常，要将unlock()写入finally语句块
        }
    }
}

例子：买票

package OOP.syn;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
//线程不安全，有重复
public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();
        new Thread(buyTicket,"小红").start();
        new Thread(buyTicket,"黄牛").start();
        new Thread(buyTicket,"大白").start();
    }
}

class BuyTicket implements Runnable{
    //票
    private int tickets = 10;
    //停止标准
    boolean flag = true;
    //定义Lock锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    @Override
    public void run() {
        while(flag){
            try {
                lock.lock();
                Thread.sleep(100);
                buy();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }
    //synchronized 同步方法，锁this
    private  void buy(){
        //判断是否有票
        if(tickets <= 0){
            flag = false;
            return;
        }
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到" + tickets--);
    }
}

synchronized与Lock对比：

Lock是显式锁(手动开启和关闭) synchronized是隐式锁，出了作用域自动释放
Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁
使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有更好的拓展性
优先使用顺序：
- Lock > 同步代码块 > 同步方法

线程通信

生产者消费者问题

假设仓库能存放一些产品，生产者将生产出来的产品放入仓库，消费者从仓库中取走产品消费
如果仓库中产品没有满，则生产者将产品放入仓库，否则停止生产并等待，直到仓库中库存不满
如果仓库中有库存，则消费者可以将产品取走消费，否则停止消费并等待，直到仓库中有库存

这是一个线程同步问题，生产者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。

解决方法一

并发协助模型“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，它们之间有个缓冲区（生产者将生产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据）

package OOP.syn;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
//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) {
        SynContainer synContainer = new SynContainer();

        Producter producter = new Producter(synContainer);
        Consumer consumer = new Consumer(synContainer);

        new Thread(producter).start();
        new Thread(consumer).start();

    }
}
//生产者
class Producter implements Runnable{
    SynContainer container;
    public Producter(SynContainer container){
        this.container = container;
    }

    //生产
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 20; i++) {
            try {
                System.out.println("生产了--->第" + i + "只鸡");
                container.push(new Chicken(i));
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}
//消费者
class Consumer implements Runnable{
    SynContainer container;
    public Consumer(SynContainer container){
        this.container = container;
    }

    //消费
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 20; i++) {
            try {
                System.out.println("消费了--->第" + container.pop().id + "只鸡");
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}
//产品
class Chicken{
    int id ;
    public Chicken(int id) {
        this.id = id;
    }
}
//缓冲区
class SynContainer {
    //创建容器
    static Chicken[] chickens = new Chicken[10];
    //计数器
    int count = 0;
    //生产者放入产品
    public synchronized void push(Chicken chicken) throws InterruptedException {
        //如果容器满了，等待消费者消费
        if (count == chickens.length) {
            //通知消费者消费
            this.wait();
        }
        //没满，放入产品
        chickens[count] = chicken;
        count++;
        //通知消费者消费
        this.notifyAll();
    }
    //消费者消费产品
    public synchronized Chicken pop() throws InterruptedException {
        //如果没有产品，等待生产者生产
        if (count == 0) {
            this.wait();
        }
        //有库存，消费产品
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];
        //通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }
}

解决方法二

并发协助模型“生产者/消费者模式” --->信号灯法

package OOP.syn;

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class TestPC2 {
    public static void main(String[] args) {
        Pie pie = new Pie();
        Producter1 producter1 = new Producter1(pie);
        Consumer1 consumer1 = new Consumer1(pie);
        new Thread(producter1).start();
        new Thread(consumer1).start();
    }
}
class Producter1 implements Runnable{
    Pie pie ;
    public Producter1(Pie pie) {
        this.pie = pie;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            switch (i%3){
                case 0:
                    pie.product("菠萝");
                    break;
                case 1:
                    pie.product("苹果");
                    break;
                case 2:
                    pie.product("香蕉");
                    break;
            }
        }
    }
}
class Consumer1 implements Runnable{
    Pie pie ;
    public Consumer1(Pie pie) {
        this.pie = pie;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            pie.consume();
        }

    }
}
class Pie{
    String name;
    boolean flag = true;

    //生产
    public synchronized void product(String name){
        if(!flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
        System.out.println("制作了一个" + name + "派");
        this.name = name;
        this.flag = !this.flag;
        this.notifyAll();

    }
    //消费
    public synchronized void consume(){
        if(flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
        System.out.println("购买了一个" + name + "派");
        this.flag = !this.flag;
        this.notifyAll();

    }
}

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，对性能的影响很大
思路：提前创建好对各线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完后放回池中。

可以避免频繁的创建销毁、实现重复利用。类似公共交通工具
好处：
- 提高响应速度(减少了创建新线程的时间)
- 较低资源消耗(重复利用线程池中线程，不需要每次都创建)
- 便于线程管理()
  - coreRoolSize：核心池大小
  - maximumPoolSize：最大线程数
  - keepAliveTime：线程没有任务时最多存活时间
ExecutorService：真正的线程池接口
- 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()：关闭线程池

Executors：工具类、线程池的工厂类，用于创建和返回不同类型的线程池

ExecutorService service = Executes.newFixedThreadPool(int nums/*要创建的线程数*/);
service.execute(Thread/*要启动的线程*/);
service.shutdown();//关闭

package OOP.syn;

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

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class TestPool {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);

        //启动线程
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());

        //关闭线程
        service.shutdown();
    }
}
class MyThread implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

package OOP.syn;

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

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class TestPool {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);

        //启动线程
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());

        //关闭线程
        service.shutdown();
    }
}
class MyThread implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

package OOP.syn;

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

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class TestPool {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);

        //启动线程
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());

        //关闭线程
        service.shutdown();
    }
}
class MyThread implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

package OOP.syn;

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

/**
 * @version: java version 1.8
 * @Author: 14
 */
public class TestPool {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);

        //启动线程
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());

        //关闭线程
        service.shutdown();
    }
}
class MyThread implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

posted @ 2024-07-03 23:10 十四2001 阅读(36) 评论(0) 收藏举报

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线程 Thread

线程

普通方法调用和多线程

Process和Thread

核心概念

线程创建

Thread类(重点)

Runnable接口(重点)

Callable接口

Lambda表达式

静态代理模式（线程的底部原理）

线程五大状态

停止线程

线程休眠 Sleep

线程礼让 Yield

线程强制执行 Join

观测线程状态 State

线程优先级 Priority

守护线程 Deamon

线程同步

队列和锁

死锁

Lock锁

线程通信

生产者消费者问题

解决方法一

解决方法二

线程池

公告