多线程
多线程笔记
[TOC]
一、线程，进程，多线程
1.多任务：边吃饭边玩手机
现实生活中有很多这样同时做多件事情的例子，看起来是多个任务都在做，其实本质上我们的大脑在同一时间依旧只做了一件事。
2.多线程（Thread）：一条路多个道；游戏每个人都有一个账号，两个人同时玩一个游戏；编程main主函数和子函数同时运行
3.进程(Process)：在操作系统中运行的程序就是进程（一个进程可以有多个线程，如视频中同时听到声音，看图像，看弹幕等）
程序、进程、线程的关系
一个程序有一个进程，一个进程可以有多个线程，如视频同时有听声音，看图像，看弹幕，等等。
程序：是指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行含义，是一个静态概念。
进程：而进程是执行程序的一次执行过程，是动态的概念，是系统资源分配的单位。
线程： 在进程中，通常一个进程中可以包含若干个线程，当然一个进程中至少有一个线程，要不没有意义，线程是CPU调度和执行的单位。
注意：
很多多线程是模拟出来的，真正的多线程是指有多个cpu，即多核，如服务器。模拟多线程在一个cpu的情况下，在同一个时间点，cpu只能执行一个代码，因为切换的很快，所以就有同时执行的错觉。
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。
1.线程创建
三种创建方式
- Thread：Thread class ————>继承Thread类（重点）
- Runnable：Runnable接口 ————>实现Runnable接口（重点）
- Callable：Callable接口 ————>实现Callable接口（了解）
1.Thread
- 自定义线程类继承Thread类
- 重写run()方法，编写线程执行体
- 创建线程对象，调用start()方法，启动线程
注：线程不一定立即执行，由CUP安排调度
//创建线程方法一：继承Thread类，重写run()方法，调用start开启进程
//总结：注意，线程开启不一定立即执行，由CPU调度执行
public class TestThread extends Thread{
@Override
public void run(){
//run方法线程体
for (int i = 0; i < 5510; i++) {
System.out.println("我在听歌---------------------------------" + i);
}
}
//main线程，主线程
public static void main(String[] args) {
//创建一个线程对象
TestThread testThread = new TestThread();
//调用start()方法开启线程
testThread.start();
for (int i = 0; i < 11500; i++) {
System.out.println("在学习多线程---" + i);
}
}
}
1.练习：网图下载
- 导入外部包commons IO，并添加为库。
- 把下载好的commons IO包放到项目中
- 右键lib文件，选择Add as Library…
- 点击OK
- 查看
//继承Thread，实现多线程同步下载图片
public class TestThread1 extends Thread{
private String url; //网路图片地址
private String name; //保存的文件名
public static void main(String[] args) {
TestThread1 t1 = new TestThread1("地址","name.jpg");
TestThread1 t2 = new TestThread1("地址","name.jpg");
t1.start();
t2.start();
}
public TestThread1(String url,String name){
this.url = url;
this.name = name;
}
//下载图片线程的执行体
@Override
public void run(){
WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
webDownloader.downloader(url,name);
System.out.println("下载文件名为："+name);
}
}
//下载器
class WebDownloader{
//下载方法
public void downloader(String url,String name){
try {
FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("IO异常，downloader方法出现问题");
}
}
}
2.Runnable
1.实现Runnable （学习提示：查看JDK帮助文档）
- 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。
注：推荐使用Runnable对象，因为Java单继承的局限性。
public class TestRunnable implements Runnable{
public static void main(String[] args) {
//创建实现类对象
TestRunnable testRunnable = new TestRunnable();
//创建代理类对象
Thread thread = new Thread(testRunnable);
//启动
thread.start();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
System.out.println("我在学习多线程-------" + i);
}
}
@Override
public void run() {
//线程体
for (int i = 0; i < 110; i++) {
System.out.println("我在听歌-----------------------" + i);
}
}
}
Runnable实现网图下载
public class TestRunnable1 implements Runnable{
private String url; //网路图片地址
private String name; //保存的文件名
public static void main(String[] args) {
TestThread1 t1 = new TestThread1("地址","文件名");
TestThread1 t2 = new TestThread1("地址","文件名");
new Thread(t1).start();
new Thread(t2).start();
}
public TestRunnable1(String url, String name){
this.url = url;
this.name = name;
}
//下载图片线程的执行体
@Override
public void run(){
WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
webDownloader.downloader(url,name);
System.out.println("下载文件名为："+name);
}
}
//下载器
class WebDownloader1{
//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");
}
}
}
1.练习：买火车票
//多个线程同时操作一个对象
//买火车票例子
//发现问题：多个线程操作同一个资源的情况下，线程不安全，数据混乱。
public class TestRunnable3 implements Runnable{
//总票数
private int ticketNums = 10;
@Override
public void run() {
while (true){
if(ticketNums <= 0){
break;
}
//模拟延时
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//Thread.currentThread().getName()获取当前线程名称
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿到了第" + ticketNums --+"张票");
}
}
public static void main(String[] args) {
TestRunnable3 ticket = new TestRunnable3();
new Thread(ticket,"shakingChloe").start();
new Thread(ticket,"janiceMan").start();
new Thread(ticket,"黄牛党").start();
}
}
2.练习：龟兔赛跑
//模拟龟兔赛跑
public class TestRunnable5 implements Runnable{
//胜利者
private static String winner;
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <= 100; i++) {
//模拟兔子睡觉
if(Thread.currentThread().getName().equals("兔子")&& i%10 == 0){
try {
Thread.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//判断比赛是否结束
boolean flag = gameOver(i);
if(flag){
break;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->跑了"+i+"步");
}
}
//判断是否完成比赛
private boolean gameOver(int steps){
//判断是否有胜利者
if(winner != null){ //已经存在胜利者了
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) {
TestRunnable5 game = new TestRunnable5();
new Thread(game,"兔子").start();
new Thread(game,"乌龟").start();
}
}
3.小结
继承Thread类
- 子类继承Thread类具备多线程能力。
- 启动线程：子类对象.start();
- 不建议使用：避免OOP单继承局限性。
实现Runnable接口
1. 实现接口Runnable具有多线程能力。
2. 启动线程：传入目标对象+Thread对象.start();
3. 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。
4.callable
可以定义返回值可以抛出异常
- 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
- 创建执行服务：ExecutorService xx = Executors.newFixedThreadPool(2);
- 提交执行：Future r1 = ser.submit(t1);
- 获取结果：boolean rs1 = r1.get();
- 关闭服务：ser.shutdownNow();
//线程创建方式三：实现callable接口，重写call()方法。
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
private String url; //网路图片地址
private String name; //保存的文件名
public TestCallable(String url, String name) {
this.url = url;
this.name = name;
}
@Override
public Boolean call(){
WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
webDownloader.downloader(url,name);
System.out.println("下载文件名为："+name);
return true;
}
public static void main(String[] args) throws ExecutionException,InterruptedException {
TestCallable t1 = new TestCallable("地址","文件名");
TestCallable t2 = new TestCallable("地址","文件名");
//创建执行服务：
ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(2);
//提交执行
Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);
Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);
//获取结果
boolean rs1 = r1.get();
boolean rs2 = r2.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，downloader方法出现问题");
}
}
}
}
2.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
//真实对象专注自己的事情
public class StaticProxy {
public static void main(String[] args) {
You you = new You(); //结婚对象
WeddingCompany wc = new WeddingCompany(you);
wc.HappyMarry();
}
}
interface Marry{
void HappyMarry();
}
//真实角色，谁去结婚
class You implements Marry{
@Override
public void HappyMarry() {
System.out.println("BKLY即刻结婚！！！");
}
}
//代理角色，帮助你结婚（婚庆公司）
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();
after();
}
private void before() {
System.out.println("结婚前，布置婚礼现场。");
}
private void after() {
System.out.println("结婚后，收尾款。");
}
}
3.Lamda表达式
- Lamda是希腊字母表中排序第十一位字母，Lamda是简化程序的作用。
- 避免匿名内部类定义过多。
- 其实质属于函数式编程的概念。
有了函数式接口就可以用Lamda表达式创建该接口的对象。
理解Functional Interface（函数式接口）是学习Java8 lamda表达式的关键。
函数式接口定义：
1.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(); }2.对于函数式接口，我们可以通过lamda表达式来创建接口对象。
推导Lamdm表达式：
public class TestLambda { //3.静态内部类 static class Like2 implements ILike{ @Override public void Lambda() { System.out.println("I Like Lambda2"); } } public static void main(String[] args) { ILike like = new Like(); like.Lambda(); like = new Like2(); like.Lambda(); //4.局部内部类 class Like3 implements ILike{ @Override public void Lambda() { System.out.println("I Like Lambda3"); } } like = new Like3(); like.Lambda(); //5.匿名内部类,没有类的名称，必须借助接口或者父类 like = new ILike() { @Override public void Lambda() { System.out.println("I Like Lambda4"); } }; like.Lambda(); //6.用lambda简化 like = () ->{ System.out.println("I Like Lambda5"); }; like.Lambda(); } } //1.定义一个函数式接口 interface ILike{ void Lambda(); } //2.实现类 class Like implements ILike{ @Override public void Lambda() { System.out.println("I Like Lambda"); } }练习案例：
public class TestLambda01 { static class Love1 implements ILove{ @Override public void love(int a) { System.out.println("I Love You --> "+a); } } public static void main(String[] args) { ILove love = new Love(); love.love(2); love = new Love1(); love.love(3); class Love2 implements ILove{ @Override public void love(int a) { System.out.println("I Love You --> "+a); } } love = new Love2(); love.love(4); love = new ILove(){ @Override public void love(int a) { System.out.println("I Love You --> "+a); } }; love.love(5); //Lambda 简化1.参数类型（可以不写参数类型） love = (a) -> { System.out.println("I Love You --> " +a); }; love.love(520); //简化2.简化括号 love = a -> { System.out.println("I Love You --> " +a); }; love.love(521); //简化3.去掉花括号 love = a -> System.out.println("I Love You --> " +a); love.love(45); //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，如果有多行就必须要用代码块{}包裹起来 //前提是接口为函数式接口 //多个参数也可以去掉参数类型，要去掉就全都去掉，必须加上括号 } } interface ILove{ void love(int a); } class Love implements ILove{ @Override public void love(int a) { System.out.println("I Love You --> "+a); } }
4.线程停止
线程方法（图片来源：西部开源）
1.线程停止
- 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。
- 建议使用一个标示位进行终止变量，当flag=false，则终止线程运行。
//测试stop
//1.建议线程正常终止 ---> 利用次数，不建议死循环
//2.建议使用标示位 --->设置一个标示位
//3.不要使用stop或者destroy等过期或者JDK不建议使用的方法
public class TestStop implements Runnable{
//1.设置一个标示位
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，转换标示位
public void stop(){
this.flag = false;
}
public static void main(String[] args) {
TestStop ts = new TestStop();
new Thread(ts).start();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
System.out.println("main ---> "+i);
if(i == 900){
//调用stop方法切换标示位，让线程停止
ts.stop();
System.out.println("线程该停止了--------------------");
}
}
}
}
5.线程休眠（sleep）
sleep（时间）指定当前线程阻塞的毫秒数（1000毫秒=1秒）。
sleep存在异常InterruptedException。
sleep时间达到后线程进入就绪状态。
sleep可以模拟网络延时，倒计时等。
每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁。
作用：放大问题的发生性。避免多个线程操作一个对象，譬如买票小明拿走的十张票，其余人都没票。
模拟倒计时
//模拟倒计时 public class TestSleep { public static void main(String[] args) { try { tenDown(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } //模拟倒计时 public static void tenDown() throws InterruptedException { int num = 10; while (true){ Thread.sleep(1000); System.out.println(num--); if (num <= 0) { break; } } } }打印系统当前时间
public static void main(String[] args) { //打印当前系统时间 Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//获取系统当前时间 while (true){ try { Thread.sleep(1000); System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime)); startTime = new Date(System.currentTimeMillis()); //更新当前时间 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }
6.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。
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"); } }
1.线程强制执行（join）
Join合并线程，待此线程执行完成后，再执行其它线程，其它线程阻塞。
//测试Join方法（想象为插队） public class TestJoin 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 { //启动我们的线程 TestJoin tj = new TestJoin(); Thread thread = new Thread(tj); thread.start(); //主线程 for (int i = 0; i < 500; i++) { if(i == 200){ thread.join(); //插队 } System.out.println("main" + i); } } }
7.线程状态观测
//观察测试线程的状态
public class TestState {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread = new Thread(()-> {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
try {
Thread.sleep(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); //Run
while (state != Thread.State.TERMINATED){
Thread.sleep(100);
state = thread.getState();
System.out.println(state);
}
//thread.start(); //死亡之后的线程不能再次启动！
}
}
8.线程的优先级（Priority）
Java提供一个线程调度器来监控程序启动后进入就绪状态的所有线程，线程调度器按照优先级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（默认是5）
使用以下方式改变或获取优先级
getPriority() setPriority(int xx)
优先级的设定建议再start()调度前。
优先级低只是意味着获得调度的概率低，并不是优先级低就不会被调用，看CPU心情调度。
public class TestPriority { public static void main(String[] args) { //主线程默认优先级 5 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ---> 优先级是："+Thread.currentThread().getPriority()); MyPriority myPriority = new MyPriority(); Thread thread = new Thread(myPriority,"折"); Thread thread2 = new Thread(myPriority,"🐟"); Thread thread3 = new Thread(myPriority,"🦊"); Thread thread4 = new Thread(myPriority,"🍠"); Thread thread5 = new Thread(myPriority,"🐯"); Thread thread6 = new Thread(myPriority,"⚽️"); Thread thread7 = new Thread(myPriority,"🐂"); Thread thread8 = new Thread(myPriority,"❄️"); //没设置优先级默认是5 thread.start(); //先设置优先级再启动 thread2.setPriority(3); thread2.start(); thread3.setPriority(2); thread3.start(); thread4.setPriority(9); thread4.start(); thread5.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY); //MAX_PRIORITY = 10 thread5.start(); thread6.setPriority(2); thread6.start(); thread7.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY); //MIN_PRIORITY = 1 thread7.start(); thread8.setPriority(8); thread8.start(); } } class MyPriority implements Runnable{ @Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ---> 优先级是："+Thread.currentThread().getPriority()); } }``` ### 13.守护（daemon）线程线程分为用户线程和守护线程。
虚拟机必须确保用户线程执行完毕。
虚拟机不用等待守护线程执行完毕。
如，后台记录操作日志，监控内存，垃圾回收等待。
```java
/**@author yxf
*/
public class TestDaemon {
public static void main(String[] args) {
God god = new God();
You you = new You();Thread thread = new Thread(god);
thread.setDaemon(true); //默认是false表示是用户线程，正常的线程都是用户线程。。。thread.start(); // 启动守护线程
new Thread(you).start(); //启动用户线程
}
}
//上帝 – 守护线程
class God implements Runnable{@Override
public void run() {while (true){ System.out.println("上帝保佑着你"); }}
}
//你 – 用户线程
class You implements Runnable{@Override
public void run() {for (int i = 0; i < 100; i++) { System.out.println("苟活着" + i); } System.out.println("good boy---------");}
}
9.线程同步
并发：同一个对象被多个线程同时操作。
线程同步
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。这是好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：队列+锁才能保证安全性。锁机制：synchronized
1.存在以下问题
- 一个线程持有锁会导致其它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。
2.三大不安全
不安全的买票，有负数和重复的数
不安全银行
//不安全的取钱 //两个人取银行取钱，账户 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,"本人"); Drawing girlFriend = new Drawing(account,100,"girlFriend"); you.start(); girlFriend.start(); } } //账户 class Account{ int money; //余额 String name; //卡名 public Account(int money,String name){ this.money = money; this.name = name; } } //银行：模拟取款 class Drawing extends Thread{ Account account; //账户 int drawingMoney; //取了多少钱 int nowMoney; //现在手里有多少钱 public Drawing(Account account,int drawingMoney,String name){ super(name); this.account = account; this.drawingMoney = drawingMoney; } //取钱 @Override public void run(){ //判断有没有钱 if(account.money - drawingMoney < 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "余额不足"); 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 = 手上的钱 + 取出来的钱 nowMoney = nowMoney + drawingMoney; System.out.println(account.name +"---> 余额为：" + account.money); //Thread.currentThread().getName() = getName System.out.println(this.getName() + "手里的钱：" + nowMoney); } }3.不安全的列表
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<String>(); for (int i = 0; i < 50000; i++) { new Thread(() -> { list.add(Thread.currentThread().getName()); }).start(); } try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(list.size()); } }
3.同步
由于我们可以通过private关键字来保证睡的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，直到该方法返回菜释放锁，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，继续执行。
- 缺陷：若将一个大的当法声明为 synchronized 将会影响小路。
同步快
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控器，因为不不方法的同步监视器就是this，就是这个对象本身，或者class。
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，发现同监视器没有锁，然后锁定并访问。
同步方法和同步块解决三大不安全案例
买火车票
//同步方法解决不安全买票 public class UnsafeTicket { public static void main(String[] args) { BuyTicket ticket = new BuyTicket(); new Thread(ticket,"shakingChloe").start(); new Thread(ticket,"janiceMan").start(); new Thread(ticket,"黄牛党").start(); } } class BuyTicket implements Runnable{ //总票数 private int ticketNums = 10; //外部停止方式 boolean flag = true; @Override public void run() { while (flag){ //模拟延时 try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } buy(); } } //synchronized 同步方法，锁的是this private synchronized void buy(){ //判断是否邮票 if(ticketNums <= 0){ flag = false; return; } //买票 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿到了第" + ticketNums --+"张票"); } }银行取钱
//synchronized 同步块 解决不安全取钱 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,"本人"); Drawing girlFriend = new Drawing(account,100,"girlFriend"); you.start(); girlFriend.start(); } } //账户 class Account{ int money; //余额 String name; //卡名 public Account(int money,String name){ this.money = money; this.name = name; } } //银行：模拟取款 class Drawing extends Thread{ Account account; //账户 int drawingMoney; //取了多少钱 int nowMoney; //现在手里有多少钱 public Drawing(Account account,int drawingMoney,String name){ super(name); this.account = account; this.drawingMoney = drawingMoney; } //取钱 //synchronized 默认是this @Override public void run(){ //锁的对象就是变化的量，需要增删改的对象 synchronized (account){ //判断有没有钱 if(account.money - drawingMoney < 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "余额不足"); 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 = 手上的钱 + 取出来的钱 nowMoney = nowMoney + drawingMoney; System.out.println(account.name +"---> 余额为：" + account.money); //Thread.currentThread().getName() = getName System.out.println(this.getName() + "手里的钱：" + nowMoney); } } }不安全集合
import java.util.ArrayList; import java.util.List; //synchronized 同步块解决线程不安全的集合 public class UnsafeList { public static void main(String[] args) { List<String> list = new ArrayList<String>(); for (int i = 0; i < 80000; 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()); } }
扩展：
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
//测试JUC安全类型的集合
public class TestJUC {
public static void main(String[] args) {
CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
new Thread(() ->{
list.add(Thread.currentThread().getName());
}).start();
}
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(list.size());
}
}
4.死锁
多个线程各自占有一些共享资源，并且互相等待其它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。
public class DeadLock {
public static void main(String[] args) {
Makeup makeup = new Makeup(0,"白雪公主");
Makeup makeup1 = new Makeup(1,"毒皇后");
makeup.start();
makeup1.start();
}
}
//口红
class Lipstick{
}
//镜子
class Mirror{
}
//化妆
class Makeup extends Thread{
//需要的资源只有一份，用static来保证只有一份
static Lipstick lipstick = new Lipstick();
static Mirror mirror = new Mirror();
int choice; //选择
String girlName; //使用化妆品的人
Makeup(int choice,String girlName){
this.choice = choice;
this.girlName = girlName;
}
@Override
public void run() {
try {
Makeup();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//化妆，互相持有对方的锁，就是需要拿到对方的资源
private void Makeup() throws InterruptedException {
if(choice == 0){
synchronized (lipstick){
//获得口红的锁
System.out.println(this.girlName+" 拿到了口红的锁");
Thread.sleep(1000);
synchronized (mirror){
//一秒钟后获得镜子
System.out.println(this.girlName+" 拿到了镜子的锁");
}
}
}else {
synchronized (mirror){
//获得镜子的锁
System.out.println(this.girlName+" 拿到了镜子的锁");
Thread.sleep(2000);
synchronized (lipstick){
//两秒钟后获得口红的锁
System.out.println(this.girlName+" 拿到了口红的锁");
}
}
}
}
}
解决死锁办法：不能同时抱两把锁
public class DeadLock {
public static void main(String[] args) {
Makeup makeup = new Makeup(0,"白雪公主");
Makeup makeup1 = new Makeup(1,"毒皇后");
makeup.start();
makeup1.start();
}
}
//口红
class Lipstick{
}
//镜子
class Mirror{
}
//化妆
class Makeup extends Thread{
//需要的资源只有一份，用static来保证只有一份
static Lipstick lipstick = new Lipstick();
static Mirror mirror = new Mirror();
int choice; //选择
String girlName; //使用化妆品的人
Makeup(int choice,String girlName){
this.choice = choice;
this.girlName = girlName;
}
@Override
public void run() {
try {
Makeup();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//化妆，互相持有对方的锁，就是需要拿到对方的资源
private void Makeup() throws InterruptedException {
if(choice == 0){
synchronized (lipstick){
//获得口红的锁
System.out.println(this.girlName+" 拿到了口红的锁");
Thread.sleep(1000);
}
synchronized (mirror){
//一秒钟后获得镜子
System.out.println(this.girlName+" 拿到了镜子的锁");
}
}else {
synchronized (mirror){
//获得镜子的锁
System.out.println(this.girlName+" 拿到了镜子的锁");
Thread.sleep(2000);
}
synchronized (lipstick){
//两秒钟后获得口红的锁
System.out.println(this.girlName+" 拿到了口红的锁");
}
}
}
}
1.死锁避免方法
产生死锁的四个必要条件：
1.互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
2.请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
3.不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺。
4.虚幻等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
5.Lock（锁）
ReentrantLock（可重入锁）类实现了Lock，它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以现实加锁，释放锁。
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class TestLock { public static void main(String[] args) { TestLock2 lock = new TestLock2(); new Thread(lock,"shaking").start(); new Thread(lock,"xky").start(); new Thread(lock,"BLACK CUPID").start(); } } class TestLock2 implements Runnable{ int ticketNums = 10; //定义lock锁 private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); @Override public void run() { while (true){ try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } try { lock.lock(); //加锁 if (ticketNums > 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了第"+ticketNums--+"张票"); }else { break; } }finally { lock.unlock(); //解锁 } } } }synchronized和Lock的对比
Lock是显示锁（手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁）synchronized是隐式锁，除了作用域自动释放。
Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁。
使用Lock锁，JVM将话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（提供更多子类）。
优先使用顺序：
- Lock > 同步代码块（已经进入了方法体，fenpei了相应资源） > 同步方法（在方法体之外）。
6.线程协作
线程通信-分析
这是一个线程同步问题，生产者和消费者共享同一个资源，并且生产者和消费者之间相互依赖，互为条件。
synchronized可以阻止并发更新同一个资源，实现同步。
synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）。
Java中提供了及格方法解决线程之间的通信问题
| 方法名 | 作用 |
| —————— | ———————————————————— |
| wait() | 表示线程一致等待，知道其他线程通知，与sleep不同，会释放锁 |
| wait(long timeout) | 指定等待的毫秒数 |
| notify() | 唤醒一个处于等待状态的线程 |
| notifyAll() | 唤醒同一个对象上所有调用wait()方法的线程，优先级别高的线程优先调度 |注意：均是Object类的方法，都只能在同步方法或者同步代码块中使用，否则会抛出异常lllegalMonitorStateException
利用缓冲区解决（管程法）：生产者放入数据，消费者取出数据
//测试：生产者消费者模型-->利用缓冲区解决：管执法 //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 Producers(container).start(); new Consumer(container).start(); } } //生产者 class Producers extends Thread{ SynContainer container; public Producers(SynContainer container){ this.container = container; } //生产 @Override public void run() { for (int i = 1; i <= 100; i++) { container.push(new Chicken(i)); System.out.println("生产了"+i+"只鸡"); } } } //消费者 class Consumer extends Thread{ SynContainer container; public Consumer(SynContainer container){ this.container = container; } //消费 @Override public void run() { for (int i = 1; i <= 100; i++) { System.out.println("消费了-->"+container.pop().id+"只鸡"); } } } //产品 class Chicken{ int id; //生产编号 public Chicken(int id) { this.id = id; } } //缓冲区 class SynContainer{ //需要一个容器大小 Chicken[] chickens = new Chicken[10]; //容器计数器 int count = 0; //生产者放入产品 public synchronized void push(Chicken chicken){ //如果容器满了，就需要等待消费者消费 if (count == chickens.length) { //通知消费者消费，生产等待 try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } //如果没有满，我们就需要丢入产品 chickens[count] = chicken; count++; //可以通知消费者消费了 this.notify(); } //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]; //吃完了，通知生产者生产 this.notify(); return chicken; } }并发协作：信号灯,标志位解决
//测试生产者消费者问题2：信号灯法，标志位解决 public class TestPC2 { public static void main(String[] args) { TV tv = new TV(); new Player(tv).start(); new Watcher(tv).start(); } } //生产者 --> 演员 class Player extends Thread{ TV tv; public Player(TV tv){ this.tv = tv; } @Override public void run() { for (int i = 1; i <= 34; i++) { if(i%2==0){ this.tv.play("亲爱的小孩"); }else { this.tv.play("非日常派对"); } } } } //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 = 1; i <= 34; i++) { tv.watch(); } } } //产品 --> 影视作品 class TV{ //演员在拍摄的时候，观众等待 T //电影上映观众观看，演员等待或者拍别的电影 F String videoName; //影视作品名称 boolean flag = true; //表演 public synchronized void play(String videoName){ if (!flag) { try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println("爱奇艺同步更新：" + videoName); //通知观众观看 this.notify(); //通知唤醒 this.videoName = videoName; this.flag = !this.flag; } //观看 public synchronized void watch(){ if (flag){ try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println("观看了："+videoName); //通知更新（催更！！！） this.notify(); this.flag = !this.flag; } }
7.线程池
- 背景：经常创建和销毁/使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大。
- 思路：提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁/实现重复利用。
- 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时间后会终
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。
import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; //测试线程池 public class TestPool { public static void main(String[] args) { //1.创建服务，创建线程池 //newFixedThreadPool 参数为：线程池大小 ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10); //执行 service.execute(new MyThread()); service.execute(new MyThread()); service.execute(new MyThread()); service.execute(new MyThread()); service.execute(new MyThread()); //2.关闭连接 service.shutdown(); } } class MyThread implements Runnable{ @Override public void run() { System.out.println("=========="); } }
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