多线程

普通方法调用和多线程

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Process与Thread

说起进程，有必要提一下程序。程序是指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念
而进程则是执行程序的一次执行过程，它是一个动态概念，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，且必须至少含有一个线程，不然没有存在的意义，线程是CPU调度和执行的单位。
注意：很多多线程都是模拟出来的，真正的多线程是指有多个CPU，即使多核，如服务器。如果模拟出来的多线程，即在一个CPU的情况下，同一个时间点，CPU智能执行一个代码，因为切换很快，所以会产生同时执行的错觉。

核心概念

线程是独立的执行的路径
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，线程的运行有调度器安排调度，调度器时域操作系统紧密相关的，先后顺序不能人为干预
对同一份资源操作时，会存在资源抢夺问题，需要加入并发控制
线程会带来额外开销，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的不一致

线程的创建

三种创建方式：

 1. Thread class     { 继承Thread类     （重点）}
 2. Runnable 接口     { 实现Runnable接口 （重点）}
 3. Callable 接口     { 实现Callable接口 （了解）}

Thread

Step1：自定义线程类继承Thread类
Step2：重写run()方法，编写线程执行体
Step3：创建线程对象，调用start()方法启动线程

Thread

package com.dong.demo1;

public class TestTread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在执行多线程"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestTread1 testTread1 = new TestTread1();
        testTread1.start();
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我在学习java"+i);
        }
    }
}

网图下载

package com.dong.demo1;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

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

public class TestTread2 extends Thread{
   private String url;
   private String name;

    public TestTread2(String url, String name) {
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        WedDownLoader wedDownLoader = new WedDownLoader();
        wedDownLoader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载的名字："+name);
    }
    public static void main(String[] args) {
        TestTread2 t1 = new TestTread2("https://gd4.alicdn.com/imgextra/i1/3415741774/O1CN011OyX5mKX41hnVtb_!!3415741774.jpg_400x400.jpg","0.jpg");
        TestTread2 t2 = new TestTread2("https://img.alicdn.com/bao/uploaded/i2/TB1WxmnXER1BeNjy0FmYXH0wVXa_M2.SS2_180x180.jpg","1.jpg");
        TestTread2 t3 = new TestTread2("https://img.alicdn.com/bao/uploaded/i1/3415741774/O1CN017H8drE1OyX8gTQwYs_!!3415741774.jpg_180x180.jpg","3.jpg");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

//下载器
class  WedDownLoader{
        //下载方法
    public void downloader(String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("io异常，downloader方法出现问题");
        }
    }
}

//结果
下载的名字：1.jpg
下载的名字：3.jpg
下载的名字：0.jpg

实现Runnable

定义 MyRunnable类 实现 Runnable接口
重写run()方法，编写线性执行体
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 com.dong.demo1;

public class TestTread3 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在执行多线程" + i);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        TestTread3 testTread3 = new TestTread3();
        new Thread(testTread3).start();
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我在学习java"+i);
        }
    }
}

小结

继承Thread类
- 子类继承Thread类具有多线程能力
- 启动线程：子类对象.start()
- 不建议使用：避免OOP单继承局限性
实现Runnable接口
- 实现接口Runnable具有多线程能力
- 启动线程：传入目标对象 + Thread对象.start()
- 推荐使用：避免单继承局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

//一份资料
StartThread4 station = new StratThread4();
//多个代理
new Thread(station,"小明").start();
new Thread(station,"小红").start();
new Thread(station,"老师").start();

初识并发

例子

package com.dong.demo1;

public class TestTread4 implements Runnable{
    private int ticketNums = 10;

    public TestTread4(int ticketNums) {
        this.ticketNums = ticketNums;
    }

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

    public static void main(String[] args) {
        TestTread4 testTread4 = new TestTread4(10);
        new Thread(testTread4,"小明").start();
        new Thread(testTread4,"老师").start();
        new Thread(testTread4,"黄牛").start();
    }
}

结果：
        老师-->拿到了第：9票
        黄牛-->拿到了第：10票
        小明-->拿到了第：8票
        老师-->拿到了第：7票
        黄牛-->拿到了第：6票
        小明-->拿到了第：5票
        小明-->拿到了第：4票
        黄牛-->拿到了第：4票
        老师-->拿到了第：4票
        老师-->拿到了第：3票
        小明-->拿到了第：3票
        黄牛-->拿到了第：3票
        老师-->拿到了第：1票
        小明-->拿到了第：0票
        黄牛-->拿到了第：2票

Process finished with exit code 0

总结：
- 上述结果中有重复的例子，这就属于多个线程并发问题

龟兔赛跑案例

package com.dong.demo1;

public class Race implements Runnable{
    private static String winner;
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            boolean gameover = gameover(i);
            if (gameover){
                break;
            }
            if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i % 10 == 0 ){
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->跑了"+i+"步");
        }
    }
    private boolean gameover(int steps){
        if (winner != null){
            return true;
        } {
            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();

    }
}

结果：
        乌龟-->跑了0步
        乌龟-->...
    	兔子-->....
        乌龟-->跑了99步
        winner is 乌龟
       

Process finished with exit code 0

实现Callable接口

1．实现Callable接口，需要返回值类型

2．重写call方法，需要抛出异常

3．创建目标对象

4．创建执行服务:ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);

5.提交执行:Future result1 = ser.submit(t1);

6．获取结果: boolean r1 = result1.get()

7.关闭服务:ser.shutdownNow();

package com.dong.demo2;

import com.dong.demo1.TestTread2;
import org.apache.commons.io.FileUtils;

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

public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
    private String url;
    private String name;

    public TestCallable(String url, String name) {
        this.url = url;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public Boolean call() throws Exception {
       WedDownLoader wedDownLoader = new WedDownLoader();
        wedDownLoader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载的名字："+name);
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        TestCallable t1 = new TestCallable("https://gd4.alicdn.com/imgextra/i1/3415741774/O1CN011OyX5mKX41hnVtb_!!3415741774.jpg_400x400.jpg","0.jpg");
        TestCallable t2 = new TestCallable("https://img.alicdn.com/bao/uploaded/i2/TB1WxmnXER1BeNjy0FmYXH0wVXa_M2.SS2_180x180.jpg","1.jpg");
        TestCallable t3 = new TestCallable("https://img.alicdn.com/bao/uploaded/i1/3415741774/O1CN017H8drE1OyX8gTQwYs_!!3415741774.jpg_180x180.jpg","3.jpg");
        //创建执行服务:ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);\
            ///提交执行:Future<Boolean> result1 = ser.submit(t1);
        Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);
        Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);
        Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);
        ///获取结果: boolean r1 = result1.get()
        boolean rs1 = r1.get();
        boolean rs2 = r2.get();
        boolean rs3 = r3.get();
        System.out.println(rs1);
        System.out.println(rs2);
        System.out.println(rs3);
        ///关闭服务:ser.shutdownNow();
        ser.shutdownNow();
    }
}
//下载器
class  WedDownLoader{
    //下载方法
    public void downloader(String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("io异常，downloader方法出现问题");
        }
    }
}

静态代理模式

package com.dong.demo3;

public class StaticProxy {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()->System.out.println("我爱你")).start();
        new WeddingCompany(new My()).HappyMarry();
    }
}
interface Marry{
    public void HappyMarry();
}
class My implements Marry{
    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("我要结婚了");
    }
}
class WeddingCompany implements Marry{
    private Marry target;

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

    @Override
    public void HappyMarry() {
        GoodMoring();
        this.target.HappyMarry();
        after();
    }

    private void after() {
        System.out.println("结婚后");
    }

    private void GoodMoring() {
        System.out.println("结婚前");
    }
}

Lambda表达式

实质属于函数式编程的概念

作用

避免匿名内部类定义过多
使代码看起来简介
简化代码，只留下核心逻辑

函数式接口

定义：任何接口，如果只包含唯一一个抽象方法，那么它就是一个函数式接口

public interface Runnable{
public abstract void run();

}

对于函数式接口，我们可以通过lambda表达式来创建该接口的对象

package com.dong.lambda0;

public class LambdaTeat1 {
    //静态内部类
   static class  Like2 implements LLike{
        @Override
        public void lambda() {
            System.out.println("i like lambda2");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        LLike like = new Like();
        like.lambda();
        like = new Like2();
        like.lambda();
        //局部内部类
        class  Like3 implements LLike{
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("i like lambda3");
            }
        }
        like = new Like3();
        like.lambda();
        //匿名内部类
        like = new LLike() {
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("i like lambda4");
            }
        };
        like.lambda();
        //Lambda表达式
        like = () ->{ System.out.println("i like lambda5"); };
        like.lambda();
        like = () -> System.out.println("i like lambda6"); 
        like.lambda();
    }
}
interface LLike {
    void lambda();
}
class Like implements LLike{
    @Override
    public void lambda() {
        System.out.println("i like lambda");
    }
}

总结：

lambda表达式只能有一行代码的情况下才能简化成为一行，如果有多行，那么就用代码块包裹。
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，要去掉就都去掉，必须加上括号。

线程的状态

线程的的五大状态：创建、就绪、运行、阻塞、死亡

创建：Thread t = new Thread()，线程对象一旦进入创建就进入到了新生状态。
就绪：当调用start()方法，线程立即进入就绪状态，但不意味着立即调度执行。
运行：进入运行状态，线程才真正执行线程体的代码块。
阻塞当调用sleep，wait或同步锁定时，线程进入阻塞状态，就是代码不在往下执行，阻塞事件接触后，重新进入就绪状态，等待CPU调度执行。
死亡：线程中断或者结束。一旦进入死亡状态，就不能再次启动。

线程方法

方法	说明
setPriority(int newPriority)	更改线程的优先级
static void sleep(long millis)	在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休
void join()	等待该线程终止
static void yield)	暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他
void interrupt()	中断线程，别用这个方式
boolean isAlive()	测试线程是否处于活动状态

停止线程

不推荐使用JDK提供的stop()
destroy()方法。【已废弃】
推荐线程自己停止下来
建议使用一个标志位进行终止变量当flag=false，则终止线程运行。

package com.dong.demo4;

public class state implements Runnable{
    private boolean flag = true;
    @Override
    public void run() {
            int i = 0;
            while (flag){
                System.out.println("run.....Thread"+i++);
            }
    }
    public void stop(){
        this.flag = false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        state state = new state();
        new Thread(state).start();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("main" + i);
            if (i==900){
                state.stop();
                System.out.println("线程停止");
            }
        }
    }
}

线程休眠

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。

//模拟延时
package com.dong.demo4;

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

public class SleepTest implements Runnable{
    private int num = 10;

    public SleepTest(int num) {
        this.num = num;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(num--);
           if (num<=0){
               break;
           }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
//        SleepTest sleepTest = new SleepTest(10);
//        new Thread(sleepTest).start();
        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());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

线程礼让

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

package com.dong.demo4;

public class TestYield 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");
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestYield testYield = new TestYield();
        new Thread(testYield,"A").start();
        new Thread(testYield,"B").start();
    }
}

线程强制执行

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

package com.dong.demo4;

public class Testjoin implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("线程VIP来了："+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Testjoin testjoin = new Testjoin();
        Thread thread = new Thread(testjoin);
        thread.start();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            if (i==200){

                    thread.join();
            }
            System.out.println("main :"+i);
        }
    }
}

线程状态观测

Thread.State
- 线程状态。线程可以处于以下状态之一:
  - NEW:尚未启动的线程处于此状态。
  - RUNNABLE:被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态。
  - WAITING:正在等待另一个线程执行特定动作的线程处于此状态。
  - TIMED_WAITING:正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程处于此状态。
  - TERMINATED:已退出的线程处于此状态。

package com.dong.demo4;

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
        thread.start();//启动线程
        state = thread.getState();
        System.out.println(state);
        while (state!=Thread.State.TERMINATED){//只要线程不终止，就一直输出状态
            try {
                Thread.sleep(1000);
                state = thread.getState();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(state);//输出状态
        }
    }
}

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哪个线程来执行。
线程的优先级用数字表示，范围从1~10.
- Thread.MIN_PRIQRITY= 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)

package com.dong.demo4;

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);
        Thread t6 = new Thread(myPriority);
        t1.start();
        t2.setPriority(1);
        t2.start();
        t3.setPriority(4);
        t3.start();
        t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        t4.start();
        t5.setPriority(7);
        t5.start();
        t6.setPriority(8);
        t6.start();
    }
}
class MyPriority implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+Thread.currentThread().getPriority());
    }
}

main:5
Thread-0:5
Thread-1:1
Thread-2:4
Thread-3:10
Thread-4:7
Thread-5:8

Process finished with exit code 0

守护线程（Damon）

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 com.dong.demo4;

public class TestDaemon {
    public static void main(String[] args) {
        God god = new God();
        You you = new You();
        Thread thread1 = new Thread(god);
        thread1.setDaemon(true);//设置守护线程
        thread1.start();//守护线程启动
        new Thread(you).start();//用户线程启动
    }
}
class You implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 36500; i++) {
            System.out.println("开心的的活着");
        }
        System.out.println("=====good bye=====");
    }
}
class God implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
       while (true){
           System.out.println("God守护");
       }
    }
}

线程同步

多个线程操作同一个资源
由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间，在带来方便的同时,也带来了访问冲突问题﹐为了保证数据在方法中被访问时的正确性,在访问时加入锁机制synchronized ,当一个线程获得对象的排它锁﹐独占资源，其他线程必须等待，使用后释放锁即可.存在以下问题:
- —个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起;
- 在多线程竞争下﹐加锁﹐释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时,引起性能问题;
- 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁会导致优先级倒置﹐引起性能问题.

并发

同一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

三个不安全的例子

//模拟买票
package com.dong.syn;

public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        Buyticket buyticket = new Buyticket();
        new Thread(buyticket,"我").start();
        new Thread(buyticket,"你").start();
        new Thread(buyticket,"黄牛").start();

    }
}
class Buyticket implements Runnable{
    private int ticketNum = 10;
    private boolean flag = true;

    @Override
    public void run() {
        //买票
        while (flag){
            Buy();
        }
    }
    private void Buy(){

            if (ticketNum<=0){
                flag = false;
                return;
            }
            //模拟延时
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿第："+ticketNum-- +" 张票");
    }

}

//模拟银行取钱
package com.dong.syn;

import java.awt.*;

public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account(100,"基金");
        Bank you = new Bank(account,50,"你");
        Bank girl = new Bank(account,100,"girl");
        you.start();
        girl.start();

    }
}
//账户 卡号
class Account{
    int money;
    String name;

    public Account(int money, String name) {
        this.money = money;
        this.name = name;
    }
}
class Bank extends Thread{
    Account account;
    //取了多少钱
    int numsMoner ;
    //手里还剩多少钱
    int nowMoney;

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

    @Override
    public void run() {
        //判断账户还有没有钱
        if(account.money<0){
            System.out.println(this.getName()+"钱不够了，取不了！");
            return;
        }
        try {
            //模拟延时，放大问题的安全性
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        account.money = account.money - numsMoner;//余额
        nowMoney = nowMoney + numsMoner;//手里的钱
        System.out.println(account.name+"卡里的钱剩余："+account.money);
        System.out.println(this.getName()+"手里的钱："+nowMoney);
    }
}

package com.dong.syn;

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

public class Unsafelist {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<String>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

同步方法

由于我们可以通过private关键字来保证数据对象只能被方法访问﹐所以我们只需要针对方法提出一套机制﹐这套机制就是synchronized关键字，它包括两种用法:synchronized方法和synchronized 块.
- 同步方法:public synchronized void method(int args){}
synchronized方法控制对“对象”的访问,每个对象对应一把锁,每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行﹐否则线程会阻塞，方法一旦执行﹐就独占该锁，直到该方法返回才释放锁﹐后面被阻塞的线程才能获得这个锁,继续执行
- 缺陷:若将一个大的方法申明为synchronized将会影响效率

同步块

同步块:synchronized (Obj){}
Obj称之为同步监视器
- Obj可以是任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监视器
- 同步方法中无需指定同步监视器﹐因为同步方法的同步监视器就是this ,就是这个对象本身，或者是class[反射中讲解]
同步监视器的执行过程
- 第一个线程访问，锁定同步监视器﹐执行其中代码．
- 第二个线程访问﹐发现同步监视器被锁定﹐无法访问．
- 第一个线程访问完毕,解锁同步监视器．
- 第二个线程访问,发现同步监视器没有锁﹐然后锁定并访问

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 com.dong.demo5;

public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Makeup m1 = new Makeup(0,"灰姑娘");
        Makeup m2 = new Makeup(0,"白雪公主");
        m1.start();
        m2.start();
    }
}
class Mirroy{

}
class Lipstick{

}
class Makeup extends Thread{
    static Mirroy mirroy = new Mirroy();
    static Lipstick lipstick = new Lipstick();
    int choice;
    String name;

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

    @Override
    public void run() {
        try {
            makeup();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    private void makeup() throws InterruptedException {
        if (choice == 0){
            synchronized (mirroy){
                System.out.println(this.name+"这是镜子的锁");
                Thread.sleep(1000);
            }
            synchronized (lipstick){
                System.out.println(this.name+"这是口红的锁");
            }
        }else {
            synchronized (lipstick){
                System.out.println(this.name+"这是口红的锁");
                Thread.sleep(2000);
            }
            synchronized (mirroy){
                System.out.println(this.name+"这是镜子的锁");
            }
        }
    }
}

死锁如何避免

产生死锁的四个必要条件
- 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。
- 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
- 不剥夺条件:进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
- 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
上面列出了死锁的四个必要条件，我们只要想办法破其中的任意一个或多个条件就可以避免死锁发生

Lock锁

从JDK 5.0开始(Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当
java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象
ReentrantLock类实现了Lock，它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁。

package com.dong.demo5;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TesrLock {
    public static void main(String[] args) {
        TestLock testLock = new TestLock();
        new Thread(testLock).start();
        new Thread(testLock).start();
        new Thread(testLock).start();
    }
}
class TestLock implements Runnable{
    int ticket = 10;
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    @Override
    public void run() {

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

        }
    }
}

synchronized 与Lock的对比

Lock是显式锁（手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁) synchrorged是隐式)，出了作用域自动释放
Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁
使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有更好的扩展性(提供更多的子类)
优先使用顺序:
- Lock >同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源)>同步方法（在方法体之外)

线程协作

线程通信

应用场景：生产者和消费者问题
- 假设仓库中只能存放一件产品，生产者将生产出来的产品放入仓库,消费者将仓库中产品取走消费.
- 如果仓库中没有产品,则生产者将产品放入仓库﹐否则停止生产并等待，直到仓库中的产品被消费者取走为止．
- 如果仓库中放有产品﹐则消费者可以将产品取走消费﹐否则停止消费并等待，直到仓库中再次放入产品为止.

分析

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

对于生产者,没有生产产品之，要通知消费者等待﹒而生产了产品之后﹐又需要马上通知消费者消费
对于消费者，在消费之后，要通知生产者已经结束消费﹐需要生产新的产品以供消费.
在生产者消费者问题中﹐仅有synchronized是不够的
- synchronized可阻止并发更新同一个共享资源,实现了同步
- synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递(通信)
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()	表示线程一直等待，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

解决方式1

并发协作模型“生产者/消费者模式”--->管程法

生产者:负责生产数据的模块(可能是方法﹐对象﹐线程，进程);
消费者:负责处理数据的模块(可能是方法﹐对象﹐线程,进程);
缓冲区:消费者不能直接使用生产者的数据﹐他们之间有个“缓冲区“生产者将生产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据

解决方式2

并发协作模型“生产者/消费者模式”--->信号灯法

//管程法
package com.dong.demo5;

//生产者、消费者、产品、缓冲区
public class TestPc {
    public static void main(String[] args) {
        SynContainer container = new SynContainer();
        new Productor(container).start();
        new Consumer(container).start();
    }
}
//生产者
class Productor extends Thread{
    SynContainer synContainer;
    public Productor(SynContainer synContainer){
        this.synContainer = synContainer;
    }

    public Productor() {

    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            synContainer.push(new Chicken(i));
            System.out.println("生产了： "+i+" 只鸡");
        }
    }
}
//消费者
class Consumer extends Thread{
    SynContainer synContainer;
    public Consumer(SynContainer synContainer){
        this.synContainer = synContainer;
    }

    public Consumer() {

    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消费了： "+synContainer.pop().id+" 只鸡");
        }
    }
}
//产品
class Chicken {
        int id;

    public Chicken(int id) {
        this.id = id;
    }
}
//缓冲区
class SynContainer {
    //容器
    Chicken[] chickens = new Chicken[10];
    //计数器
    int count = 0;
    //生产
    public synchronized void push(Chicken chicken){
        //如果容器满了就要通知消费者
        if(count == chickens.length-1){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //如果容器没满，就要生产
        chickens[count] = chicken;
        count++;
        this.notifyAll();
    }
    //消费
    public synchronized Chicken pop(){
        //判断是否可以消费
        if (count == 0 ){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //吃
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }
}

 package com.dong.demo5;

public class TestPc2 {
    public static void main(String[] args) {
        TV tv = new TV();
        new Palyer(tv).start();
        new Watcher(tv).start();
    }
}
class Palyer extends Thread{
    TV tv;
    public Palyer(TV tv){
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            if (i%2==0){
               this.tv.paly("王牌对王牌");
            }else{
                this.tv.paly("广告");
            }
        }
    }
}
class Watcher extends Thread{
    TV tv;
    public Watcher(TV tv){
        this.tv = tv;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            tv.watch();
        }
    }
}
class TV{
    String voice;
    boolean flag = true;
    public synchronized void paly(String voice){
        if (!flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("演员表演了: "+voice);
        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);
        this.notifyAll();
        this.flag = !this.flag;
    }
}

线程池

背景:经常创建和销毁、使用辈特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大。
思路:提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。
好处:
- 提高响应速度（减少了创建新线程的时间)
- 降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建)
- 便于线程管理(...)
  - corePoolSize:核心池的大小
  - maximumPoolSize:最大线程数
  - keepAliveTime:线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
JDK 5.0起提供了线程池相关API: ExecutorService和Executors
ExecutorService:真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
- void execute(Runnable command):执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable
- Future submit(Callable task):执行任务，有返回值，一般又来执行Callable
- void shutdown():关闭连接池

Executors:工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池

package com.dong.demo5;

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 @ 2021-04-09 00:39 斯卡哈阅读(68) 评论(0) 收藏举报

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斯卡哈

多线程

多线程

普通方法调用和多线程

Process与Thread

核心概念

线程的创建

Thread

网图下载

实现Runnable

小结

初识并发

龟兔赛跑案例

实现Callable接口

静态代理模式

Lambda表达式

函数式接口

线程的状态

线程方法

停止线程

线程休眠

线程礼让

线程强制执行

线程状态观测

线程的优先级

守护线程（Damon）

线程同步

并发

三个不安全的例子

同步方法

同步块

死锁

死锁如何避免

Lock锁

synchronized 与Lock的对比

线程协作

线程通信

分析

解决方式1

解决方式2

线程池

公告