多线程详解下（21.CopyOnWriteArrayList22.死锁23.Lock锁24.生产者消费者问题25.管程法26.信号灯法27.线程池28.总结）

21.CopyOnWriteArrayList

//测试JUC安全类型的集合
//CopyOnWriteArrayList这个类是别人写好的，直接用，不用锁，本身是安全的
public class TextJUC {
    public static void main(String[] args) {
        CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
        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());
    }
}

22.死锁

• 多个线程各自占有一些共享资源，并且相互等待其他线程占有的资源才能运行，而导致两个或多个线程都在等待对方释放资源，都停止执行的情形。某一个同步块同时拥有两个以上的对象的锁时，就会发生死锁的问题

• 死锁

//死锁：多个线程相互抱着对方需要的资源，然后形成僵持
public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Makeup g1 = new Makeup(0, "灰姑娘");
        Makeup g2 = new Makeup(1, "白雪公主");
​
        g1.start();
        g2.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() {
        //化妆
        try {
            makeup();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
​
    //化妆，互相持有对方的锁，就是需要拿到对方的资源
    private void makeup() throws InterruptedException {
        if (choice == 0){
            synchronized (lipstick){//获得口红的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
                Thread.sleep(1000);
​
                synchronized (mirror){//一秒钟后想获得镜子的锁
                    System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
                }
            }
        }else {
            synchronized (mirror){//获得口红的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);
​
                synchronized (lipstick){//一秒钟后想获得镜子的锁
                    System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
                }
            }
        }
​
    }
}

• 解决死锁

public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Makeup g1 = new Makeup(0, "灰姑娘");
        Makeup g2 = new Makeup(1, "白雪公主");
​
        g1.start();
        g2.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() {
        //化妆
        try {
            makeup();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
​
    //化妆，互相持有对方的锁，就是需要拿到对方的资源
    private void makeup() throws InterruptedException {
        if (choice == 0){
            synchronized (lipstick){//获得口红的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
                Thread.sleep(1000);
​
​
            }
            synchronized (mirror){//一秒钟后想获得镜子的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
            }
        }else {
            synchronized (mirror){//获得口红的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);
​
​
            }
            synchronized (lipstick){//一秒钟后想获得镜子的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
            }
        }
​
    }
}

• 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被阻塞时，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. 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等资源关系

注: 上面列出了四个死锁必要条件，我们只要先办法破其中的任意一个或多个条件就可以避免死锁发生

23.Lock锁

1Lock锁

• 从JDK5.0开始，java提供了更强大的线程同步机制-------通过显示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.ReentrantLock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Loke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，可以显示加锁、释放锁

2测试Lock锁

• 测试前

//测试Lock锁
public class TestLock {
    public static void main(String[] args) {
        TestLock2 testLock2 = new TestLock2();
​
        new Thread(testLock2).start();
        new Thread(testLock2).start();
        new Thread(testLock2).start();
    }
}
​
class TestLock2 implements Runnable{
​
    int ticketNums = 10;
​
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (ticketNums>0){
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(ticketNums--);
            }else {
                break;
            }
        }
    }
}

• 测试后

//测试Lock锁
public class TestLock {
    public static void main(String[] args) {
        TestLock2 testLock2 = new TestLock2();
​
        new Thread(testLock2).start();
        new Thread(testLock2).start();
        new Thread(testLock2).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 {
                lock.lock();//加锁
                if (ticketNums>0){
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(ticketNums--);
                }else {
                    break;
                }
            }finally {
                //解锁
                lock.unlock();
            }
​
        }
    }
}

24.生产者消费者问题

1线程通信

• 应用场景：生产者和消费者的问题

  1. 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

  2. 如果仓库中没有产品，则生产者将产品放入仓库库，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

  3. 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

  

2线程通信-分析

• 这是一个线程同步问题，生产者和消费者共同享受一个资源，并且生产者和消费者之间相互依赖，互为条件

  1. 对于生产者，没有生产产品之前，要通知消费者等待，而生产了产品之后，有需要马上通知消费者消费

  2. 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

  3. 在生产者和消费者问题中，仅有synchronized 是不够的

     • synchronized可阻止并发更新同一个共享资源，实现同步

     • synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）

3java提供了几个方法解决线程之间的通信问题

• 解决方式一：

  • 并发协作模式“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，消费者从缓冲区中拿出数据

• 解决方法二：

  • 并发协作模式“生产者/消费者模式”----->信号灯

25.管程法

//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 container = new SynContainer();
​
        new Productor(container).start();
        new Consumer(container).start();
    }
​
}
​
//生产者
class Productor extends Thread{
    SynContainer container;
​
    public Productor(SynContainer container){
        this.container= container;
    }
​
    //生产
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; 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 = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消费了-----》"+container.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 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，我们就需要丢入产品
        chickens[count] = chicken;
        count++;
​
        //可以通知消费者消费
        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];
​
        //吃完了，通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }
​
}

26.信号灯法

//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 = 0; i < 20; i++) {
            if (i%2==0){
                this.tv.Play("快乐大本营播放中");
            }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++) {
            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();//通知唤醒
        this.voice=voice;
        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"+voice);
        //通知演员表演
        this.notifyAll();
        this.flag = !this.flag;
    }
​
}

27.线程池

• 使用线程池

  • 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：提前创建号多个线程，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：

    1. 提高影响速度（减少了创建新线程的时间）

    2. 降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）

    3. 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

  • JDK5.0起提供了线程池相关API：ExecutorService和Executor

  • ExecutorService：真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor

    • void execute(Reunnable command):执行任务/命令，没有放回值，一般用来执行Runnable

    • <T>Future<T> submit(Callable<T> task):执行任务，有返回值，一般用来执行Callable

    • void shutdown():关闭连接池

  • Executor：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

//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());
​
        //2.关闭连接
        service.shutdown();
    }
}
​
class MyThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

28.总结

//回顾总线程的创建
public class ThreadNew {
​
    public static void main(String[] args) {
        new MyThread1().start();
​
        new Thread(new MyThread2()).start();
​
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(new MyThread3());
        new Thread(futureTask).start();
​
        try {
            Integer integer = futureTask.get();
            System.out.println(integer);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
​
//1.继承Thread类
class MyThread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("MyThread1");
    }
}
​
//2.实现Runnable接口
class MyThread2 implements Runnable{
​
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("MyThread2");
    }
}
​
//3.实现Callable接口
class MyThread3 implements Callable<Integer>{
​
    @Override
    public  Integer call() throws Exception {
        System.out.println("MyThread3");
        return 100;
    }
}