05-多线程详解
多线程详解
线程简介
普通方法run()的调用：只有主线程一条执行路径。
多线程调用start()方法：多条执行路径，主线程和子线程并行交替执行。
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。
Process进程：是执行程序的一次执行过程，是系统资源分配的单位，是一个动态概念。
Thread线程：通常在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，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。如果是模拟出来的多线程，即在一个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，为系统的入口，用于执行整个程序；
- 在一个线程中，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调度事件，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）
三种创建方法：
Thread class ——> 继承Thread类（重点）
Runnable接口 ——> 实现Runnable接口（重点）
Callable接口 ——> 实现Callable接口
Thread
//创建线程方式一：继承Thread类，重写run()方法，调用start开启线程
public class TestThread1 extends Thread{
@Override
public void run() {
//run方法线程体
for (int i = 0; i < 500; i++) {
System.out.println("我在看代码"+i);
}
}
public static void main(String[] args) {
//main线程，主线程
for (int i = 0; i < 500; i++) {
System.out.println("我在学习多线程"+i);
}
//创建一个线程对象
TestThread1 testThread1 = new TestThread1();
//调用start()方法开启线程
testThread1.start();
}
}
- 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shart（）方法启动线程
线程开启不一定立即执行，而是由CPU安排调度。
练习Thread：
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
//练习Thread，实现多线程同步下载图片
public class TestThread2 extends Thread{
private String url;//网络图片地址
private String name;//保持的文件名
public TestThread2(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("下载了文件名为"+name+"的图片");
}
public static void main(String[] args) {
TestThread2 testThread1 = new TestThread2("https://pic.3gbizhi.com/2020/0919/thumb_1680_0_20200919021644856.jpg","蜘蛛侠.jpg");
TestThread2 testThread2 = new TestThread2("https://pic.3gbizhi.com/2020/0916/thumb_1680_0_20200916062927828.jpg","灭霸.jpg");
TestThread2 testThread3 = new TestThread2("https://pic.3gbizhi.com/2020/1102/thumb_1680_0_20201102115703182.jpg","钢铁侠.jpg");
testThread1.start();
testThread2.start();
testThread3.start();
}
}
//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");
}
}
}
Runnable
//创建线程方式2：实现runnable接口，重写run方法，执行线程需要丢入runnable接口的实现类，调用start方法
public class TestThread3 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runnable接口的实现类对象
TestThread3 testThread3 = new TestThread3();
//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(testThread3);
// thread.start();
new Thread(testThread3).start();
for (int i = 0; i < 200; i++) {
System.out.println("我在学习多线程"+i);
}
}
}
- 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。
推荐使用Runnab方法，因为Java单继承的局限性。
小结：
| 继承Thread类 | 实现Runnable接口 |
|---|---|
| 子类继承Thread类具备多线程能力 | 实现接口Runnable具有多线程能力 |
| 启动线程：子类对象.start() | 启动线程：传入目标对象+Thread对象.start() |
| 不建议使用：避免OOP单继承局限性 | 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 |
//多个线程同时操作一个对象
//买火车票的例子
public class TestThread4 implements Runnable{
//票数
private int ticketNums = 10;
@Override
public void run() {
while (true){
if(ticketNums<=0){break;}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了第"+ticketNums+"票");
//模拟延时
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
ticketNums--;
}
}
public static void main(String[] args) {
TestThread4 ticket = new TestThread4();
new Thread(ticket,"张三").start();
new Thread(ticket,"李四").start();
new Thread(ticket,"王五").start();
}
}
发现问题：多个线程操作同一个资源的情况下，线程不安全，数据紊乱。
龟兔赛跑
//模拟龟兔赛跑
public class Race implements Runnable{
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(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//判断比赛是否结束
boolean flag = gameOver(i);
//比赛结束，停止程序
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) {
Race race= new Race();
new Thread(race,"兔子").start();
new Thread(race,"乌龟").start();
}
}
实现Callable接口（了解）
- 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); - 获取结构：boolean r1 = result.get();
- 关闭服务：ser.shutdownNow();
演示：利用callable改造下载图片案例
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;
//线程创建方式三：实现Callable接口
/*
collable的好处
1.可以定义返回值
2.可以抛出异常
*/
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
private String url;//网络图片地址
private String name;//保持的文件名
public TestCallable(String url,String name){
this.url = url;
this.name = name;
}
//下载图片线程的执行体
@Override
public Boolean call() {
WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
webDownloader.downloader(url,name);
System.out.println("下载了文件名为"+name+"的图片");
return true;
}
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
TestCallable t1 = new TestCallable("https://pic.3gbizhi.com/2020/0919/thumb_1680_0_20200919021644856.jpg","蜘蛛侠.jpg");
TestCallable t2 = new TestCallable("https://pic.3gbizhi.com/2020/0916/thumb_1680_0_20200916062927828.jpg","灭霸.jpg");
TestCallable t3 = new TestCallable("https://pic.3gbizhi.com/2020/1102/thumb_1680_0_20201102115703182.jpg","钢铁侠.jpg");
// 1. 创建执行服务：
ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
// 2. 提交执行：
Future<Boolean> result1 = ser.submit(t1);
Future<Boolean> result2 = ser.submit(t2);
Future<Boolean> result3 = ser.submit(t3);
// 3. 获取结构：
boolean r1 = result1.get();
boolean r2 = result2.get();
boolean r3 = result3.get();
System.out.println(r1);
System.out.println(r2);
System.out.println(r3);
// 4. 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");
}
}
}
静态代理
演示：实现静态代理对比Thread
//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，真实对象专注做自己的事情
public class StacticProxy {
public static void main(String[] args) {
new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();//静态代理
new Thread(()-> System.out.println("我爱你")).start();//thread
}
}
interface Marry{
void HappyMarry();
}
//真实角色
class You implements Marry{
@Override
public void HappyMarry() {
System.out.println("明天就要结婚啦！");
}
}
//代理角色
class WeddingCompany implements Marry{
//代理->真实目标角色
private Marry target;
public WeddingCompany(Marry target){
this.target = target;
}
@Override
public void HappyMarry() {
before();
this.target.HappyMarry();//这个就是真实对象
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");
}
}
Lambda表达式
避免匿名内部类定义过多，其实质属于函数式编程的概念。
new Thread (()->System.out.println("多线程学习")).start();
函数式接口：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。
/*
推导lambda表达式
*/
public class TestLambda {
//3.静态内部类
static class Like2 implements ILike{
@Override
public void lambda() {
System.out.println("推导lambda--02");
}
}
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("推导lambda--03");
}
}
like = new Like3();
like.lambda();
//5.匿名内部类
like = new ILike() {
@Override
public void lambda() {
System.out.println("推导lambda--04");
}
};
like.lambda();
//6.用lambda简化
like=()->{
System.out.println("推导lambda--05");
};
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("推导lambda--01");
}
}
lambda表达式简化：
public class TestLambda2 {
public static void main(String[] args) {
//lambda简化
//前提：接口为函数式接口
ILove love=(int a)->{
System.out.println("i love you "+a);
};
love.love(1);
//简化1：去掉参数类型
ILove love1=(a)->{
System.out.println("i love you "+a);
};
love1.love(2);
//多个参数也可以去掉参数类型，要去掉就都去掉，必须加括号
//简化2：去掉括号
ILove love2=a->{
System.out.println("i love you "+a);
};
love2.love(3);
//简化3：去掉大括号
ILove love3=a->System.out.println("i love you "+a);
love3.love(4);
//lambda表达式只有一行代码的时候才能简化成1行，如果有多行，那么就用代码块包裹
}
}
interface ILove{
void love(int a);
}
线程状态
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眠 |
| 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，并执行其他线程 |
| 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 |
线程停止
- 不推荐使用JDK提供的stop()、destory()方法。（已废弃）
- 推荐线程自己停下来。
- 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。
//测试停止线程
//1.建议线程正常停止->利用次数，不建议死循环
//2.建议使用标志位->设置一个标志位
//3.不要使用stop或者destroy等过时或者JDK不建议使用的方法
public class TestStop implements Runnable{
//1.设置一个标志位
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，转换标志位
private void stop() {
this.flag = false;
}
public static void main(String[] args) {
TestStop testStop = new TestStop();
new Thread(testStop).start();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
System.out.println("main"+i++);
if (i>900){
//调用stop方法切换标志位，让线程停止
testStop.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
- 每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁
//模拟网络延时：放大问题的发生性
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//模拟倒计时
public class TestSleep {
public static void main(String[] args) {
try {
tenDown();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void tenDown() throws InterruptedException {
int num =10;
while (true){
Thread.sleep(1000);
System.out.println(num--);
if (num<=0){
break;
}
}
}
}
import java.util.Data;
import java.text.SimpleDateFormat;
//模拟倒计时
public class TestSleep {
public static void main(String[] args){
//打印当前系统时间
Data startTime = new Data(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 Data(System.currentTimeMillis());//更新当前时间
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//10秒钟的倒计时
// try {
// tenDown();
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
}
public static void tenDown() throws InterruptedException {
int num =10;
while (true){
Thread.sleep(1000);
System.out.println(num--);
if (num<=0){
break;
}
}
}
}
线程礼让
线程礼让，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换为就绪状态
让CPU重新调度，礼让不一定成功，看CPU心情
//测试礼让线程
//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();//礼让
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行");
}
}
礼让前：
礼让后：
Join（插队）
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
//测试join方法，想象成插队
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 {
//启动我们的线程
TestJoin testJoin = new TestJoin();
Thread thread = new Thread(testJoin);
thread.start();
//主线程
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
if(i==200){
thread.join();//插队
}
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 | 在Java虚拟机中执行的线程处于此状态 |
| BLOCKED | 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 |
一个线程可以在指定时间点处于一个状态，这些状态是不反应任何操作系统线程状态的虚拟机状态。
//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){
//只要线程不终止，就一直输出状态
Thread.sleep(100);
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0~10。
Thread.MIN_PRIORITY=1;
Thread.MAX_PRIORITY=10;
Thread.NORM_PRIORITY=5;
使用以下方法改变或获取优先级
getPriority.setPriority(int xxx)
//测试线程的优先级
public class TestPriority {
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);
//先设置优先级，再启动
t1.start();
t2.setPriority(1);
t2.start();
t3.setPriority(4);
t3.start();
t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);//MAX_PRIORITY=10
t4.start();
t5.setPriority(8);
t5.start();
t6.setPriority(9);
t6.start();
}
}
class MyPriority implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority());
}
}
守护线程daemon
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
虚拟机不用等待售后线程执行完毕
//测试守护线程
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);//默认为false，表示是用户线程，正常的线程都是用户线程...
thread.start();//上帝守护线程启动
new Thread(you).start();//用户线程启动...
}
}
//上帝
class God implements Runnable{
@Override
public void run() {
while (true){
System.out.println("上帝保佑着你");
}
}
}
//你
class You implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <100; i++) {
System.out.println("你一生都开心的活着"+i);
}
System.out.println("Bye,World!");
}
}
线程同步（重点）
并发：同一个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。
线程同步，形成条件：队列+锁！！
锁机制synchronized：当一个线程获得对象的排它锁，独占资源，其它线程必须等待，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，会导致优先级导致引起性能问题
三大不安全案例：
import java.util.ArrayList;
//线程不安全的集合
public class UnsafeList {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
for (int n = 0; n < 10000; n++) {
new Thread(() -> {
// synchronized(list){
list.add(Thread.currentThread().getName());
// }
}).start();
}
System.out.println(list.size());
}
}
//不安全的取钱
public class UnsafeBank {
public static void main(String[] args) {
//账户
Account account = new Account(100,"劳动");
Drawing you = new Drawing(account,50,"你");
Drawing girlfriend = new Drawing(account,100,"girlsfriend");
you.start();
girlfriend.start();
}
}
//账户
class Account{
int money;//余额
String name;
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
//取了多少钱
int drawingHoney;
//现在手里有多少钱
int nowMoney;
public Drawing (Account account,int drawingHoney,String name){
super(name);
this.account = account;
this.drawingHoney = drawingHoney;
}
//取钱
@Override
public void run() {
//判断有没有钱
if(account.money-drawingHoney<0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够，取不了");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return;
}
//卡内余额=余额-取出的钱
account.money = account.money-drawingHoney;
//你手里的钱
nowMoney = nowMoney+drawingHoney;
System.out.println(account.name+"余额为："+account.money);
System.out.println(this.getName()+currentThread()+"手里的钱："+nowMoney);
}
}
//不安全的买票
//线程不安全，有负数
public class UnsafeBuyTicket {
public static void main(String[] args) {
BuyTicket station = new BuyTicket();
new Thread(station,"张三").start();
new Thread(station,"李四").start();
new Thread(station,"王五").start();
}
}
class BuyTicket implements Runnable{
//票
private int ticketNums = 10;
boolean flag =true;//外部停止方式
@Override
public void run() {
//买票
while (flag) {
try {
buy();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//private sysnchronized void buy() throws InterruptedException {
private void sysnchronized buy() throws InterruptedException {
if(ticketNums<=0){
flag=false;
return;
}
//模拟延时
Thread.sleep(100);
//买票
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);
}
}
同步方法
public synchronized void method(int args){}
缺陷：若将一个大的方法申明为synchronized将会影响效率。
同步块：
synchronized(Obj){} //sysnchronized 同步方法，锁的是this，锁的对象就是变化的量
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
//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());
}
}
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，就可能发生死锁的问题。
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，在未使用完之前，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
我们只需破解以上的一个或多个条件，就可以避免死锁发生。
//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 g1 = new Makeup(0,"楠楠");
Makeup g2 = new Makeup(0,"珠珠");
g1.start();
g2.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
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){
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");
Thread.sleep(2000);
synchronized (lipstick){
System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
}
}
}
}
Lock（锁）
java.util.concurrent.lock接口是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空间，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。
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 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();
}
}
}
}
线程通信问题
线程协作
生产者消费者模式
线程通信：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。
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，直到其它线程通知，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IIIegaIMonitorStateException。
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（标志位）
//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++) {
System.out.println("生产力"+i+"只鸡");
container.push(new Chicken(i));
}
}
}
//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，就需要等待消费者消费
if(count==chickens.length){
//通知消费者消费，等待生产
}
//如果没用满，我们就需要丢入产品
chickens[count]=chicken;
count++;
//可以通知消费者消费了
}
//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
}
//如果可以消费
count--;
Chicken chicken = chickens[count];
//吃完了，通知生产者生产
return chicken;
}
}
//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("中央新闻");
} else {
this.tv.play("少儿频道");
}
}
}
}
//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");
//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;
}
}
使用线程池
背景：经常被创建和销毁、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，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：线程没用任务时最多保持多久时间后会终止
-
ExecutorService：真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
-
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;
public class TestPool {
public static void main(String[] args) {
//1.1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.关闭链接
service.shutdown();
}
}
class MyThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
