多线程（Thread）

线程简介

普通方法调用和多线程调用

程序、线程、进程的区别

程序是数据和指令的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态概念。
而进程则是执行一次程序的过程，他是一个动态的过程。是系统资源分配的单位。
通常一个进程有若干个线程，至少也有一个线程，不然没有存在的意义。线程是CPU的调度和执行的单位。

核心概念

线程是独立执行的路径
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()方法称之为主线程，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进行安排调度，调度器与操作系统紧密相关，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

线程实现（重点）

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

//创建线程方式一：继承Thread类，重写run()方法，调用start开启线程
//注意线程开启不一定执行，由CPU调度执行	
public class TestTread01 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        //run方法线程体
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在看代码---------"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //main线程，主线程

        //创建一个线程对象
        TestTread01 testTread01 = new TestTread01();
        //调用start开启线程
        testTread01.start();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程=================="+i);
        }
    }
}

案例：网图下载

commons-io-2.6下载地址：https://mvnrepository.com/artifact/commons-io/commons-io/2.6

新建lib文件夹，右键Add as library

//练习Thread，实现多线程同步下载图片
public class TestThread02 extends Thread {
    private String name; //网络图片名称
    private String url; //网络图片地址

    public TestThread02(String name,String url){
        this.name =name;
        this.url = url;
    }
    @Override
    public void run() {
        WebDownlaoder webDownlaoder = new WebDownlaoder();
        webDownlaoder.dowloader(name,url);
        System.out.println("下载了文件名为："+name+"文件路径为："+url);

    }
    public static void main(String[] args) {
        TestThread02 t1 = new TestThread02("p1","https://i0.hdslb.com/bfs/sycp/creative_img/202106/ed7a38f96b6fc524ca1885b5f666c01a.jpg");
        TestThread02 t2 = new TestThread02("p2","https://i0.hdslb.com/bfs/sycp/creative_img/202106/c7b90812175dff93fa54cbabefb589ec.jpg");
        TestThread02 t3 = new TestThread02("p3","https://i0.hdslb.com/bfs/feed-admin/3ea111ff41f6850b8e679c49128054bfd0cc5166.jpg");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}
//下载器
class WebDownlaoder{
    //下载方式
    public void dowloader(String name,String url){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("IO异常，downloader方法出现问题");
        }
    }
}

Runnable

定义MyRunable类实现Runable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

//创建线程方式2：实现runable接口，重写run()方法，执行线程需要丢入runable接口实现类，调用start方法
public class TestRunable03 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        //run方法线程体
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我在看代码--------------"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        //创建runable接口的实现类对象
        TestRunable03 testRunable03 = new TestRunable03();
        //创建线程对象，通过线程对象来开启我们的线程，代理
//        Thread thread = new Thread(testRunable03);
//        thread.start();
        new Thread(testRunable03).start();

        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程============="+i);
        }
    }
}

小结
继承Thread类
- 子类继承Thread类具备多线程的功能
- 启动子线程，调用对象.start()方法
- 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

初始并发问题

案例：购买火车票

/多个线程同时操作同一个对象
//买火车票的例子
//发现问题，多个线程操作同一个对象的时候线程不安全，出现紊乱
public class TestThread04 implements Runnable{
    //票数
    private int tickNums  = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (tickNums <= 0) {
                break;
            }
            //模拟延时
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("休息一会！！！");
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿到了第"+tickNums--+"票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread04 ticket = new TestThread04();
        new Thread(ticket,"小明").start();
        new Thread(ticket,"教师").start();
        new Thread(ticket,"黄牛").start();
    }
}

案例：龟兔赛跑

首先来个赛道距离，然后要距离终点越来越近
判断比赛是否结束
打印出胜利者
龟兔赛跑开始
故事中是乌龟赢得，兔子需要先睡觉，所以我们来模拟兔子睡觉
乌龟赢得比赛

//模拟龟兔赛跑
public class TestThread05 implements Runnable{
    //胜利者
    private static  String winner;

    @Override
    public void run() {

        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            //模拟兔子休息
            if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子")&&i%10==0) {
                try {
                    Thread.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    System.out.println("兔子疯了！！！");
                }
            }
            //判断比赛是否结束
            boolean falg =gameOver(i);
            //如果比赛结束，就停止了
            if (falg) {
                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) { //已经存咋胜利者
            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) {
        TestThread05 testThread05 = new TestThread05();
        new Thread(testThread05,"兔子").start();
        new Thread(testThread05,"乌龟").start();
    }
}

Callable

实现Callable接口，需要返回值
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 result1 = ser.submit(t1);
获取结果：boolean rs1 = result1.get();
关闭任务：ser.shutdownNow();

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;


public class Callable implements java.util.concurrent.Callable<Boolean> {

    private String name; //网络图片名称
    private String url; //网络图片地址

    public Callable(String name,String url){
        this.name =name;
        this.url = url;
    }
    //下载图片线程执行体
    @Override
    public Boolean call() {
        WebDownlaoder webDownlaoder = new WebDownlaoder();
        webDownlaoder.dowloader(name,url);
        System.out.println("下载了文件名为："+name+"文件路径为："+url);
        return true;
    }
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        Callable t1 = new Callable("p1","https://i0.hdslb.com/bfs/sycp/creative_img/202106/ed7a38f96b6fc524ca1885b5f666c01a.jpg");
        Callable t2 = new Callable("p2","https://i0.hdslb.com/bfs/sycp/creative_img/202106/c7b90812175dff93fa54cbabefb589ec.jpg");
        Callable t3 = new Callable("p3","https://i0.hdslb.com/bfs/feed-admin/3ea111ff41f6850b8e679c49128054bfd0cc5166.jpg");
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
        Future<Boolean> result1 = ser.submit(t1);
        Future<Boolean> result2 = ser.submit(t2);
        Future<Boolean> result3 = ser.submit(t3);
        boolean rs1 = result1.get();
        boolean rs2 = result2.get();
        boolean rs3 = result3.get();
        ser.shutdownNow();
    }
}

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

静态代理

真实对象和代理对象要继承同一个接口
代理对象要代理真实角色

public class Statice {
    public static void main(String[] args) {
        Wed wed = new Wed(new You());
        wed.HappyMarry();
    }
}

interface Marry{
    void HappyMarry();
}
//真实角色，你去结婚
class You implements Marry{

    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("超开心！！！");
    }
}
//代理角色
class Wed implements Marry{
    private Marry target;

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

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

    private void after() {
        System.out.println("结婚之后，收尾款");
    }

    private void before() {
        System.out.println("结婚之前，布置现场");
    }
}

Lamda表达式

为什么使用Lamda表达式
- 避免匿名内部类定义过多
- 可以让你的代码看起来很简洁
- 去掉一堆没有意义的代码，只留下核心逻辑
理解Function Interface(函数式接口)是学习lamda表达式的关键所在
函数式接口定义
- 任何接口，如果只包含唯一一个抽象方法，那么他就是一个函数式接口。
- 对于函数式接口，我们可以通过lamda表达式来创建该接口对象

/*
* 推导lamda表达式
* */
public class TestLamda01 {
    //3.静态内部类
    static class Like2 implements ILike{
        @Override
        public void lamda() {
            System.out.println("i like lamda2");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ILike like = new Like();
        like.lamda();

        like = new Like2();
        like.lamda();

        //4.局部内部类
        class Like3 implements ILike {
            @Override
            public void lamda() {
                System.out.println("i like lamda3");
            }
        }
        Like3 like3 = new Like3();
        like3.lamda();

        //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 lamda() {
                System.out.println("i like lamda4");
            }
        };
        like.lamda();

        //6.用lamda表达式简化
        like = ()->{
            System.out.println("i like lamda5");
        };
        like.lamda();
    }
}

//1.定义一个函数式接口
interface ILike{
    void lamda();
}

//2.实现类
 class Like implements ILike {
    @Override
    public void lamda() {
        System.out.println("i like lamda");
    }
}

public class TestLamda02 {
    public static void main(String[] args) {
        //简化1:不带括号
//        ILove love= a->{
//            System.out.println("l love you"+a);
//        };
//        love.love(4);
        //简化2：带括号
//        ILove love=(a)->{
//            System.out.println("l love you"+a);
//        };
//        love.love(4);
        //简化3：去掉花括号
        ILove love=(a)->System.out.println("l love you"+a);
        love.love(4);
    }
}

interface ILove{
    void love(int a);
}

class Love implements ILove{
    @Override
    public void love(int a) {
        System.out.println("i love you 1-->"+a);
    }
}

lamda表达式只能有一行代码的情况下才能简化成一行，如果有多行，需要用代码块包裹
前提接口是函数式接口
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

线程状态（五大状态）

创建状态、就绪状态、阻塞状态、运行状态、死亡状态

线程停止（stop）

不推荐JDK提供的stop()、destory()方法
推荐线程自己停下来
建议使用一个标志位终止变量，当falg=false，则终止线程运行

//测试stop
//建议线程正常停止-->利用次数，不建议死循环
//建议使用标志位--->设置一个标志位
//不要使用stop或者destroy等过时或者jdk不建议使用的方法
public class ThreadStop implements Runnable{
    //线程中定义线程体使用的标识
    private boolean falg = true;
    //重写run()方法
    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while (falg){
            System.out.println("run-------------thread"+i++);
        }
    }
    //设置一个公开的方法停止线程，转换标志位
    public void stop(){
        this.falg = false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        ThreadStop threadStop = new ThreadStop();
        new Thread(threadStop).start();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
          System.out.println("main线程"+i);
            if (i == 900) {
                //调用stop方法，切换标志位让线程停止
                threadStop.stop();
                System.out.println("线程终止了");
            }
        }
    }
}

线程休眠（sleep）

sleep（时间）指定当前线程阻塞的毫秒数；
sleep存在异常InterruptedException
sleep时间到达后线程进入就绪状态
sleep可以模拟网络延时，倒计时等
每一个线程都有一个锁，sleep不会释放锁

演示：计时

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

//模拟倒计时
public class ThreadSleep {
   public static void tenDown() throws InterruptedException{
       int num = 10;
       while (true){
           Thread.sleep(1000);
           System.out.println("倒计时=====》"+num--);
           if(num<=0){
               break;
           }
       }
   }
    public static void main(String[] args) {
//        try {
//            tenDown();
//        } catch (InterruptedException e) {
//            System.out.println("出问题啦！！！");
//        }
        //打印当前系统时间
        Date date = new Date(System.currentTimeMillis()); //获取系统当前时间
        while (true){
            try {
                System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(date));
                date = new Date(System.currentTimeMillis()); //更新当前时间
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("系统时间出问题啦！！！");
            }
        }
    }
}

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
将线程从运行状态变为就绪状态
让CPU重新调度，礼让不一定成功，看CPU心情

//测试礼让线程
//不一定成功，看CPU心情
public class ThreadYield {
    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();//礼让
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行");
    }
}

线程强制执行（join）

Join合并线程，带此线程执行完成后，在执行其他线程，其他线程阻塞
类似于插队

//测试Join方法，想象成插队
public class ThreadJoin implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("线程VIP来插队了"+i);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        //启动我们的线程
        ThreadJoin threadJoin = new ThreadJoin();
        Thread thread = new Thread(threadJoin);
        thread.start();
        //主线程
        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            if (i == 100) {
                try {
                    thread.join(); //来插队了
                } catch (InterruptedException e) {
                    System.out.println("太厉害，插队没成功");
                }
            }
            System.out.println("main"+i);
        }
    }
}

观测线程状态

public class ThreadState {
    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();
                }
            }
        });
        //观察状态
        Thread.State state =thread.getState();
        System.out.println(state);

        //观察启动后
        thread.start(); //启动线程
        state =thread.getState();
        while (state != Thread.State.TERMINATED){ //只要线程不终止，就一直输出状态
            Thread.sleep(1000);
            state =thread.getState(); //更新线程状态
            System.out.println(state);//输出状态
        }
    }
}

线程优先级

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得所有线程，线程调度器按照优先级决定应该调度哪个线程来执行
线程优先级用数字表示，范围从1~10
- Thread.MIN_PRIORITY=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.sww.Thread;
//测试线程得优先级
public class ThreadPriority {
    public static void main(String[] args) {
        //主线程默认优先级
        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);
        Thread t7 = new Thread(myPriority);
        Thread t8 = new Thread(myPriority);
        Thread t9 = new Thread(myPriority);
        Thread t10 = new Thread(myPriority);
        //先设置优先级在启动
        t1.start();
        t2.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
        t2.start();
        t3.setPriority(2);
        t3.start();
        t4.setPriority(3);
        t4.start();
        t5.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        t5.start();
        t6.setPriority(5);
        t6.start();
        t7.setPriority(6);
        t7.start();
        t8.setPriority(7);
        t8.start();
        t9.setPriority(8);
        t9.start();
        t10.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        t10.start();
    }
}
class MyPriority implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+Thread.currentThread().getPriority());
    }
}

守护线程

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、垃圾回收等

//测试守护线程
//上帝守护你
public class ThreadDaemon {
    public static void main(String[] args) {
        God god = new God();
        Your your = new Your();
        Thread thread = new Thread(god);
        thread.setDaemon(true); //默认是false表示用户线程，正常线程都是用户线程...
        thread.start();//上帝守护线程启动
        new Thread(your).start(); //你用户线程启动。。。
    }
}
//上帝
class God implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
       while (true){
           System.out.println("上帝保佑你");
       }
    }
}
//你
class Your implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 36500; i++) {
            System.out.println("你一生都开心的活着");
        }
        System.out.println("=========goodbye!word===========");
    }
}

线程同步（重点）

多个线程操作同一个资源
线程同步就是一种等待机制，多个需要同时访问，多个需要同时访问，此对象的访问进入这个对象的等待池，形成队列，等待前面线程使用完毕，下一个在使用
有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，为了确保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他锁，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：
- 一个线程持有锁会导致其他所欲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。

三大不安全案例

//不安全的买票
//线程不安全有负数
public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();
        new Thread(buyTicket,"s1").start();
        new Thread(buyTicket,"s2").start();
        new Thread(buyTicket,"s3").start();
        new Thread(buyTicket,"s4").start();
    }
}
class BuyTicket implements Runnable{
    //票
    private int ticketNums = 50;
    boolean flag = true; //外部停止访问

    @Override
    public void run() {
        //买票
        while (flag){
            buy();
        }
    }
    public void buy(){
        //判断是否有票
        if (ticketNums <= 0) {
            System.out.println("票已经买完了！");
            flag = false;
            return;
        }
        //模拟延时
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("买票系统出故障了");
        }
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"买了第"+ticketNums--+"张票");
    }
}

package com.sww.syn;
//不安全的取钱
//两个人去银行取钱
public class UnSafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        //账户
        Account account = new Account(1000,"零花钱");
        Drawing you = new Drawing(account,200,"你");
        Drawing girl = new Drawing(account,900,"女朋友");
        you.start();
        girl.start();
    }
}
//账户
class Account{
    int money; //余额
    String name; //姓名

    public Account(int money, String name) {
        this.money = money;
        this.name = name;
    }
}
//银行：模拟取钱
class Drawing extends Thread{
    Account account; //账户
    int drawing; //取了多少钱
    int nowMoney; //现在手里剩余多少钱
    public Drawing(Account account,int drawing,String name){
        super(name);
        this.account = account;
        this.drawing = drawing;
    }

    @Override
    public void run() {
        //判断有没有钱
        if (account.money-drawing <= 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"没有钱拉，穷逼！！！");
            return;
        }
        //sleep可以放大问题的发生性
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("系统出故障了");
        }
        //卡内余额
        account.money = account.money-drawing;
        //你手里的钱
        nowMoney = nowMoney+drawing;
        System.out.println(account.name+"余额："+account.money);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"手里的钱"+nowMoney);
    }
}

import java.util.ArrayList;

//线程不安全集合
public class Unsafelist {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Object> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } 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){}

synchronzied方法控制对“对象”的访问，每个对象对应一把锁，每个synchronized方法必须获得调用该方法对象的锁才能执行，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：若将一个方法声明synchronized将会影响效率。
方法里需要修改的内容才需要锁，锁的太多，浪费资源

同步块

同步块：synchronized(Obj){}
Obj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，因为同步方法中的同步监视器就是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

package com.sww.syn;
//不安全的买票
//线程不安全有负数
public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();
        new Thread(buyTicket,"s1").start();
        new Thread(buyTicket,"s2").start();
        new Thread(buyTicket,"s3").start();
        new Thread(buyTicket,"s4").start();
    }
}
class BuyTicket implements Runnable{
    //票
    private int ticketNums = 10;
    boolean flag = true; //外部停止访问

    @Override
    public void run() {
        //买票
        while (flag){
            buy();
        }
    }
    //synchronized同步方法，锁的是this
    public void buy(){
        //判断是否有票
        if (ticketNums <= 0) {
            System.out.println("票已经买完了！");
            flag = false;
            return;
        }
        //模拟延时
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("买票系统出故障了");
        }
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"买了第"+ticketNums--+"张票");
    }
}

package com.sww.syn;
//不安全的取钱
//两个人去银行取钱
public class UnSafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        //账户
        Account account = new Account(1000,"零花钱");
        Drawing you = new Drawing(account,200,"你");
        Drawing girl = new Drawing(account,900,"女朋友");
        you.start();
        girl.start();
    }
}
//账户
class Account{
    int money; //余额
    String name; //姓名

    public Account(int money, String name) {
        this.money = money;
        this.name = name;
    }
}
//银行：模拟取钱
class Drawing extends Thread{
    Account account; //账户
    int drawing; //取了多少钱
    int nowMoney; //现在手里剩余多少钱
    public Drawing(Account account,int drawing,String name){
        super(name);
        this.account = account;
        this.drawing = drawing;
    }
//synchronized默认锁的是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-drawing <= 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"没有钱拉，穷逼！！！");
                return;
            }
            //sleep可以放大问题的发生性
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("系统出故障了");
            }
            //卡内余额
            account.money = account.money-drawing;
            //你手里的钱
            nowMoney = nowMoney+drawing;
            System.out.println(account.name+"余额："+account.money);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"手里的钱"+nowMoney);
        }
    }
}

import java.util.ArrayList;
//线程不安全集合
public class Unsafelist {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Object> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            new Thread(()->{
                synchronized (list){
                    list.add(Thread.currentThread().getName());
                }
            }).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

//测试JUC安全类型的集合
public class ThreadJUC {
    public static void main(String[] args) {
        CopyOnWriteArrayList list = new CopyOnWriteArrayList<String>();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

死锁

多线程同时占有一些共享资源，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，都停止执行的形式，某一个同步块同时拥有两个以上的锁时，就可能发生死锁的问题。

//死锁：多个线程互相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 makeUp = new MakeUp(0,"小红");
        MakeUp makeUp2 = new MakeUp(1,"小静");

        makeUp.start();
        makeUp2.start();
    }
}
//口红
class Lipstick{

}
//镜子
class Mirror{

}

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
        makeUp();
    }
    //化妆，互相持有对方的锁，就是需要拿到对方的资源
    private void makeUp(){
        if (choice == 0) {
            synchronized (lipstick){ //获得口红的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
            synchronized (mirror){ //一秒钟后获得镜子
                System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
            }
        }else {
            synchronized (mirror){ //获得镜子的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
            synchronized (lipstick){ //一秒钟后获得口红
                System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
            }
        }
    }
}

死锁避免的方法

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：一个资源因请求资源而阻塞时，对获得的资源保持不放
- 不剥夺条件：进程以获得的资源，在未使用之前不能强行剥夺
- 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾头尾相接循环等待资源关系
上面死锁条件，我们只要先办法破解其中任意一个或多个条件就可以避免死锁发生

Lock锁

从JDK5.0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进行同步。同步锁使用Lock对象来充当
Java.util.concurrent.locks.Lock接口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Kock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应该先得到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.sww.lock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

//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();
                if (ticketNums > 0) {
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        System.out.println("出问题拉");
                    }
                    System.out.println(ticketNums--);
                }else {
                    break;
                }
            }finally {
                //解锁
                lock.unlock();
            }

        }
    }
}

synchronized与Lock的对比

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

线程协作（生产消费者问题）

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是仓库，消费者将仓库中的产品取走消费。
- 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，知道仓库中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，知道仓库中放入产品为止。

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。

对于生产者，没有生产产品之前，要通知消费者等待，而产品生产之后，需要马上通知消费者消费
对于消费者而言，在消费之后需要通知生产者以结束消费，需要生产新的产品以提供消费
在生产消费问题中，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通信问题

方法名	作用
wait()	表示线程一直等待，知道其他线程通知，与sleep（）不同，会释放锁
wait(long timeout)	指定等待毫秒数
notify()	唤醒一处等待状态的线程
notifyAll()	唤醒同一个对象上所有调用wait()方法的线程，优先级高的线程优先调度

解决方式1

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

//测试生产消费问题，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 Cunsomer(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 < 1000; i++) {
            container.push(new Chicken(i));
            System.out.println("生产了"+i+"只鸡");
        }
    }
}
//消费者
class Cunsomer extends Thread{
    SynContainer container;
    public Cunsomer(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){
        //如果商品满了就需要等待消费者消费
        if (count == chickens.length) {
            //通知消费者，生产等待
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("内存溢出了");
            }
        }
        //如果商品没有满，我们就需要丢入产品
        chickens[count] = chicken;
        count++;
        //可以通知消费者消费了
        this.notifyAll();
    }
    //消费者取走产品
    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
        }
        //如果可以消费
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];
        //消费完毕，通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }
}

解决方式2

并发协作模式“生产者/消费者模式”----->信号灯法

package com.sww.lock;
//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("节目1播放中");
            }else{
                this.tv.play("节目2");
            }
        }
    }
}
//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;//表演节目
    boolean flag = true;
    //表演
    public synchronized void play(String voice){
        if (!flag == true) {
            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 == true) {
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("出错了");
            }
        }
        System.out.println("通知观众观看了："+voice);
        //通知演员
        this.notifyAll();
        this.flag = !this.flag;
    }
}

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：提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回线程池中。可以避免频繁创建销毁、实现重利用。
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，不需要每次都创建)
- 便于线程管理(....)
  - corePoolSize:核心池的大小
  - maximumPoolSize:最大线程
  - 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

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
        //2.newFixedThreadPool(10):参数为线程池的大小
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        //执行
        executorService.execute(new MyThread());
        executorService.execute(new MyThread());
        executorService.execute(new MyThread());
        executorService.execute(new MyThread());
        executorService.execute(new MyThread());
        //2.关闭连接
        executorService.shutdownNow();

    }
}
class MyThread implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

posted @ 2021-07-21 23:41 苏必胜666 阅读(290) 评论(0) 收藏举报

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苏必胜666

一个小白初学者

多线程（Thread）

多线程（Thread）

线程简介

普通方法调用和多线程调用

程序、线程、进程的区别

核心概念

线程实现（重点）

Thread

Runnable

初始并发问题

Callable

静态代理

Lamda表达式

线程状态（五大状态）

线程停止（stop）

线程休眠（sleep）

线程礼让（yield）

线程强制执行（join）

观测线程状态

线程优先级

守护线程

线程同步（重点）

三大不安全案例

同步方法

同步块

死锁

死锁避免的方法

Lock锁

synchronized与Lock的对比

线程协作（生产消费者问题）

线程通信分析

解决方式1

解决方式2

线程池

使用线程池

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