Java多线程编程（四）——死锁问题
死锁
什么是死锁？
线程死锁是指由于两个或者多个线程互相持有对方所需要的资源，导致这些线程处于等待状态，无法前往执行
什么情况下会产生死锁？
（1）资源有限
（2）同步嵌套
这里我们使用的是Lambda的写法
Coding：
package 多线程.ThreadDemo09_死锁;
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Object objA = new Object();
Object objB = new Object();
new Thread(()->{
while(true){
synchronized (objA){
//线程一
synchronized (objB){
System.out.println("小康同学正在走路");
}
}
}
}).start();
new Thread(()->{
while(true){
synchronized (objB){
//线程二
synchronized (objA){
System.out.println("小薇同学正在走路");
}
}
}
}).start();
}
}显然，假设 线程一 先获取了CPU资源，代码运行到第10行，线程一发现objA锁是开的，则进去，objA锁上，然后时间片到，CPU使用权切换到 线程二 ，代码运行到第21行，线程二发现objB是开的，则进去，objB锁上，此时死锁发生！（即objA锁 与 objB锁同时锁上了）
代码常规写法（不使用Lambda）
Coding：
public class MyRunnable implements Runnable{
Object a = new Object();
Object b = new Object();
@Override
public void run() {
if ("小明".equals(Thread.currentThread().getName())) {
while(true) {
synchronized (a) {
synchronized (b) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在走路");
}
}
}
}
if ("小红".equals(Thread.currentThread().getName())) {
while(true) {
synchronized (b) {
synchronized (a) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在走路");
}
}
}
}
}
}
public class Demo2 {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable mr = new MyRunnable();
Thread t1 = new Thread(mr);
Thread t2 = new Thread(mr);
t1.setName("小明");
t2.setName("小红");
t1.start();
t2.start();
}
}如何解决？
其中一种方法就是引入 生产者与消费者问题
生产者与消费者
什么是生产者与消费者？
生产者消费者模式是一个十分经典的多线程协作的模式，弄懂生产者消费者问题能够让我们对多线程编程的理解更加深刻。
所谓生产者消费者问题，实际上主要是包含了两类线程：
一类是生产者线程用于生产数据
一类是消费者线程用于消费数据
为了解耦生产者和消费者的关系，通常会采用共享的数据区域，就像是一个仓库
生产者生产数据之后直接放置在共享数据区中，并不需要关心消费者的行为
消费者只需要从共享数据区中去获取数据，并不需要关心生产者的行为
Object类的等待和唤醒方法
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| void wait() | 导致当前线程等待，直到另一个线程调用该对象的 notify()方法或 notifyAll()方法 |
| void notify() | 唤醒正在等待对象监视器的单个线程 |
| void notifyAll() | 唤醒正在等待对象监视器的所有线程 |
生产者-消费者案例（唤醒机制）
基本写法
-
桌子类(Desk)：定义表示包子数量的变量,定义锁对象变量,定义标记桌子上有无包子的变量
-
生产者类(Cooker)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务
1.判断是否有包子,决定当前线程是否执行
2.如果有包子,就进入等待状态,如果没有包子,继续执行,生产包子
3.生产包子之后,更新桌子上包子状态,唤醒消费者消费包子
-
消费者类(Foodie)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务
1.判断是否有包子,决定当前线程是否执行
2.如果没有包子,就进入等待状态,如果有包子,就消费包子
3.消费包子后,更新桌子上包子状态,唤醒生产者生产包子
-
测试类(Demo)：里面有main方法，main方法中的代码步骤如下
创建生产者线程和消费者线程对象
分别开启两个线程
Coding：
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
/*消费者步骤：
1，判断桌子上是否有汉堡包。
2，如果没有就等待。
3，如果有就开吃
4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了
叫醒等待的生产者继续生产
汉堡包的总数量减一*/
/*生产者步骤：
1，判断桌子上是否有汉堡包
如果有就等待，如果没有才生产。
2，把汉堡包放在桌子上。
3，叫醒等待的消费者开吃。*/
Foodie f = new Foodie();
Cooker c = new Cooker();
f.start();
c.start();
}
}public class Desk {
//定义一个标记
//true 就表示桌子上有汉堡包的,此时允许吃货执行
//false 就表示桌子上没有汉堡包的,此时允许厨师执行
public static boolean flag = false;
//汉堡包的总数量
public static int count = 10;
//锁对象
//使用final关键字 表示lock一经设定，就不再更改
public static final Object lock = new Object();
}public class Foodie extends Thread {
@Override
public void run() {
/**
* 1，判断桌子上是否有汉堡包。
* 2，如果没有就等待。
* 3，如果有就开吃
* 4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了
* 叫醒等待的生产者继续生产
* 汉堡包的总数量减一
*/
while(true){
//锁对象 Desk.lock
synchronized (Desk.lock){
if(Desk.count == 0){
break;
}else{
//判断桌子上是否有汉堡包
if(Desk.flag){
//有
System.out.println("吃货在吃汉堡包");
Desk.flag = false;
Desk.lock.notifyAll();
Desk.count--;
}else{
//没有就等待
//使用什么对象当做锁,那么就必须用这个对象去调用等待和唤醒的方法.
try {
Desk.lock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}
}package 多线程.ThreadDemo10_生消;
public class Cooker extends Thread {
/**
* 生产者步骤：
* 1，判断桌子上是否有汉堡包
* 如果有就等待，如果没有才生产。
* 2，把汉堡包放在桌子上。
* 3，叫醒等待的消费者开吃。
*/
@Override
public void run() {
while(true){
synchronized (Desk.lock){
if(Desk.count == 0){
break;
}else{
if(!Desk.flag){
//生产
System.out.println("厨师正在生产汉堡包");
Desk.flag = true;
Desk.lock.notifyAll();
}else{
try {
Desk.lock.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}
}代码书写技巧与“套路”：
1. while(true)死循环
2. synchronized 锁,锁对象要唯一
3. 判断,共享数据是否结束. 结束
4. 判断,共享数据是否结束. 没有结束
代码优化：
-
将Desk类中的变量,采用面向对象的方式封装起来
-
生产者和消费者类中构造方法接收Desk类对象,之后在run方法中进行使用
-
创建生产者和消费者线程对象,构造方法中传入Desk类对象
-
开启两个线程
Coding：
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Desk desk = new Desk();
Foodie f = new Foodie(desk);
Cooker c = new Cooker(desk);
f.start();
c.start();
}
}public class Desk {
//定义一个标记
private boolean flag;
//汉堡包的总数量
private int count;
//锁对象
private final Object lock = new Object();
public Desk() {
this(false,10);
// 在空参内部调用带参,对成员变量进行赋值,之后就可以直接使用成员变量了
}
public Desk(boolean flag, int count) {
this.flag = flag;
this.count = count;
}
//boolean的不是 getFlag() 而是 isFlag()
public boolean isFlag() {
return flag;
}
public void setFlag(boolean flag) {
this.flag = flag;
}
public int getCount() {
return count;
}
public void setCount(int count) {
this.count = count;
}
//final修饰的没有Setter方法
public Object getLock() {
return lock;
}
@Override
public String toString() {
return "Desk{" +
"flag=" + flag +
", count=" + count +
", lock=" + lock +
'}';
}
}
public class Cooker extends Thread {
private Desk desk;
public Cooker(Desk desk) {
this.desk = desk;
}
@Override
public void run() {
while(true){
synchronized (desk.getLock()){
if(desk.getCount() == 0){
break;
}else{
//System.out.println("验证一下是否执行了");
if(!desk.isFlag()){
//生产
System.out.println("厨师正在生产汉堡包");
desk.setFlag(true);
desk.getLock().notifyAll();
}else{
try {
desk.getLock().wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}
}
public class Foodie extends Thread {
private Desk desk;
public Foodie(Desk desk) {
this.desk = desk;
}
@Override
public void run() {
while(true){
synchronized (desk.getLock()){
if(desk.getCount() == 0){
break;
}else{
//System.out.println("验证一下是否执行了");
if(desk.isFlag()){
//有
System.out.println("吃货在吃汉堡包");
desk.setFlag(false);
desk.getLock().notifyAll();
desk.setCount(desk.getCount() - 1);
}else{
//没有就等待
//使用什么对象当做锁,那么就必须用这个对象去调用等待和唤醒的方法.
try {
desk.getLock().wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}
}
阻塞队列（唤醒机制）
继承结构
基本实现
常见BlockingQueue:
ArrayBlockingQueue: 底层是数组,有界
LinkedBlockingQueue: 底层是链表,无界.但不是真正的无界,最大为int的最大值
BlockingQueue的核心方法:
put(anObject): 将参数放入队列,如果放不进去会阻塞
take(): 取出第一个数据,取不到会阻塞
示例代码：
public class Demo02 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建阻塞队列的对象,容量为 1
ArrayBlockingQueue<String> arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(1);
// 存储元素
arrayBlockingQueue.put("汉堡包");
// 取元素
System.out.println(arrayBlockingQueue.take());
System.out.println(arrayBlockingQueue.take()); // 取不到会阻塞
//这一句不会执行，因为上一句code阻塞了
System.out.println("程序结束了");
}
}put 与 take底层逻辑
源码如下：
put的底层
public void put(E e) throws InterruptedException {
Objects.requireNonNull(e);
ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
try {
while(this.count == this.items.length) {
this.notFull.await();
}
this.enqueue(e);
} finally {
lock.unlock();
}
}take的底层
public E take() throws InterruptedException {
ReentrantLock lock = this.lock;
lock.lockInterruptibly();
Object var2;
try {
while(this.count == 0) {
this.notEmpty.await();
}
var2 = this.dequeue();
} finally {
lock.unlock();
}
return var2;
}显然在take与put方法中，都有获取锁lock与释放锁unlock，保证等待与唤醒机制的运行。
阅读下章可见
Java多线程编程（五）——线程池
https://blog.csdn.net/weixin_43715214/article/details/122401766
