Java多线程

一、线程简介

• 任务：要完成的一件事情

• 进程：操作系统中运行的程序就是进程（一个进程里面有多个线程）

• 线程：（单线程）一条道路执行

• 多线程：多条道路并行执行

• Process（进程）与Thread（线程）

  1、说起进程，就不得不说一下程序。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。

  2、而进程则是执行程序的一次执行过程，它是一个动态的概念。进程是系统资源分配的单位。

  3、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，真正的多线程是指由多个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，因为切换的很快，所以就有同时执行的错觉。

本章核心概念

• 线程就是独立的运行路径；
• 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的干扰的。
• 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。

二、线程实现（重点）

三种创建方式

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（了解）

Thread

学习提示：查看JDK帮助文档

1. 自定义线程类继承 Thread 类

2. 重写 run() 方法，编写线程执行体

3. 创建线程对象，调用 start() 方法启动线程

//继承 Thread 类
public class TestThread01 extends Thread {
    //重写 run() 方法线程体
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("子线程--" + i);
        }
    }
    //main 主线程
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个线程对象
        TestThread01 testThread01 = new TestThread01();
        // testThread01.run(); 按顺序运行，打印完run()内方法，再回主线程

        //调用start() 方法启动线程时，主线程和子线程同时交替进行，子线程打印会出现主线程打印之间。
        testThread01.start();

        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            System.out.println("主线程--" + i);
            //执行的顺序由CPU控制，随机的每次出来的结构都不一样
        }
    }
}

注意：线程开启不一定立即执行，由CPU调度执行

案例：下载图片

使用Commons-io-x.x.jar包，是针对IO流功能的工具类库。

下载图片步骤：
1、调用下载器方法
2、重写run方法
3、填入网址、名字并启动线程

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;    //保存的文件名

    public TestThread2(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() { //（2）使用多线程方法下载
        WebDownloader WebDownloader = new WebDownloader();
        WebDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件名为：" + name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        //（3）主方法内填入网址及名字，并运行
        TestThread2 t1= new TestThread2("url地址","1.jpg图片名");
        TestThread2 t2= new TestThread2("url地址","2.jpg图片名");
        TestThread2 t3= new TestThread2("url地址","3.jpg图片名");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

//下载器（1）
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

1. 定义 MyRunnable 类实现 Runnable 接口

2. 实现 run() 方法，编写线程执行体

3. 创建线程对象，调用 start() 方法启动线程

//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接口实现类，调用start方法
public class TestThread03 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("子线程--" + i);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
       //创建runnbale接口的实现类对象
        TestThread03 testThread03 = new TestThread03();
        /*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(testThread03);
        thread.start();*/
        new Thread(testThread03).start();

        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            System.out.println("主线程--" + i);
        }
    }
}

推荐使用Runnable接口，因为Java单继承的局限性

小结

• 继承Thread类：

  1. 子类继承Thread类具备多线程能力
  2. 启动线程：子类对象.start()
  3. 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，方便同一对象被多个线程使用

初识并发问题

//多个线程同时操作同一个对象
//抢票系统
public class TestThread04 extends Thread{
    private int ticketNums = 10;    //总票数

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (ticketNums <= 0){
                //当票数为0时，跳出循环
                break;
            }
            try {//模拟延时，并且捕获异常
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            //当while循环一次，票少一张；导入线程名字
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->拿到了第" + ticketNums-- + "票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread04 t1 = new TestThread04();
        new Thread(t1, "小明").start();
        new Thread(t1, "老师").start();
        new Thread(t1, "黄牛党").start();
    }
}

最后产生的结果即有相同票，又有0票和负数票

小明-->拿到了第10票
黄牛党-->拿到了第9票
老师-->拿到了第10票
老师-->拿到了第8票
黄牛党-->拿到了第7票
小明-->拿到了第6票
老师-->拿到了第5票
小明-->拿到了第4票
黄牛党-->拿到了第3票
老师-->拿到了第2票
小明-->拿到了第1票
黄牛党-->拿到了第0票
老师-->拿到了第-1票

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

例题：龟兔赛跑

/*
1.定义一个赢家
2.设定赛道
3.判断输赢
4.确定比赛是否结束
 */
public class Race implements Runnable{
    private static String winner;   //设定一个赢家

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {//赛道
            //模拟兔子每10步睡一次觉，而乌龟本身速度就慢
            if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i % 10 == 0){
                try {
                    Thread.sleep(65);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (Thread.currentThread().getName().equals("乌龟")){
                try {
                    Thread.sleep(5);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            //判断比赛是否结束
            boolean flag = gameOver(i);
            //比赛结束就停止程序
            if (flag) {
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->跑了" + i + "步"); //打印步数
        }
    }
    //判断输赢
    private boolean gameOver(int steps){
        //假如winner不为空就说明已经有冠军
        if (winner != null){
            return true;
        }
        //假如steps>=100，则产生冠军
        if (steps >= 100) {
            winner = Thread.currentThread().getName();
            System.out.println("winner is " + winner);
            return true;
        }
        //否则比赛还没结束
        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（了解即可）

1. 实现Callable接口，需要返回值类型

2. 重写call方法，需要抛出异常

3. 创建目标对象

4. 创建执行服务：ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);

5. 提交执行：Future< Boolean >result1 = ser.submit(t1);

6. 获取结果：boolean r1 = result1.get();

7. 关闭服务：ser.shutdownNow();

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;
//线程创建方式三：实现calladle接口
/*
    1.实现Callable接口
    2.实现call方法
    3.创建执行服务
    4.提交执行
    5.获取结果
    6.关闭服务
 */
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
    private String url;
    private String name;

    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("下载了文件名为：" + name);
        return true;
    }
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        TestCallable T1= new TestCallable("url地址", "1.jpg图片名");
        TestCallable T2= new TestCallable("url地址", "2.jpg图片名");
        TestCallable T3= new TestCallable("url地址", "3.jpg图片名");
        //创建执行服务,new一个池子里面有三个线程
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
        //提交执行,返回三个值
        Future<Boolean> r1 = ser.submit(T1);
        Future<Boolean> r2 = ser.submit(T2);
        Future<Boolean> r3 = ser.submit(T3);
        //获取结果
        boolean rs1 = r1.get();
        boolean rs2 = r2.get();
        boolean rs3 = r3.get();
        //关闭
        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");
        }
    }
}

Callable的好处：
1、可以定义返回值
2、可以抛出异常

静态代理模式

使用婚婚庆公司的案例：
你：真是角色
婚庆公司：代理你，帮你处理结婚的事
结婚：都实现结婚接口即可

//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，做了“结婚前”和“结婚后”的事，而真实对象只需要“结婚”

/*
    好处：
        1. 代理对象可以做很多真实对象做不了的事情
        2. 真实对象专注做自己的事情
 */
public class StacticProxy {
    public static void main(String[] args) {
        You you = new You();

        new Thread(()-> System.out.println("我爱你")).start();

        new WeddingCompany(you).HappyMarry();
        /*
        多线程原理与静态代理模式很像
        Thread和WeddingCompany都是代理，都代理了真实对象
         */
        /*
        WeddingCompany wd = new WeddingCompany(you);
        wd.HappyMarry();
        */
    }

}

interface Marry{ //婚礼
    void HappyMarry();
}

 //真是角色，你去结婚
class You implements Marry{
    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("我要结婚了！！！");
    }
}
//代理角色，帮助你结婚
class WeddingCompany implements Marry{
    private Marry target;       //创建目标对象
    public WeddingCompany(Marry target) {
        this.target = target;  //导入值等于目标对象
    }
    @Override
    public void HappyMarry() {
       before();
       this.target.HappyMarry();    //目标对象进行结婚
       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

• 希腊字母表中排序第十一位的字母，英文名称为Lambda

• 避免匿名内部类定义过多

• 其实质属于函数式编程的概念

为什么要用Lambda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
• 去掉了一堆没有意义的代码，只留下核心的逻辑

函数式接口的定义：

• 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。

外部类，静态内部类，局部内部类，匿名内部类，Lambda表达式练习

public class TestLambda {
   /*静态内部类，static
   static class Love implements ILove {
        @Override
        public void love(int a) {
            System.out.println("I love you->" + a);
        }
    }*/

    public static void main(String[] args) {
        /*局部内部类，在main方法内
        class Love implements ILove {
            @Override
            public void love(int a) {
                System.out.println("I love you->" + a);
            }
        }
        ILove love = new Love();
        love.love(4);
        */
       /*匿名内部类，没有类名，直接new接口
       ILove love = new ILove() {
            @Override
            public void love(int a) {
                System.out.println("I love you->" + a);
            }
        };
        love.love(5);*/
        /*1.Lambda表达式
        ILove love =(int a) -> System.out.println("I love you->" + a);
        love.love(6);*/
        /*2.简化参数类型
        ILove love =(a) -> System.out.println("I love you->" + a);*/
        /*3.简化括号
        ILove love = a -> {System.out.println("I love you->" + a);};*/
        /*4.简化花括号
        ILove love = a -> System.out.println("I love you->" + a);*/

        ILove love =(a, b, c) -> {System.out.println("I love you->" + a + b + c);};

        love.love(520, 1314, "love");
    }
}
interface ILove{
    void love(int a, int b, String c);
}
/*外部类
class Love implements ILove{
    @Override
    public void love(int a) {
        System.out.println("I love you->" + a);
    }
}*/

总结：
1、Lambda表达式可以简化方法、简化参数类型、简化括号、简化花括号。
2、前提是接口为函数式接口
3、Lambda表达式只能有一行代码（函数式接口）的情况下才能简化成为一条，如果有多行，那么就用代码块包裹{}
4、多个参数也可以去掉参数类型，但要去掉就都去掉，必须加上括号

三、线程状态

五大状态：

常用方法：

停止线程

• 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

• 建议使用一个标志位进行终止变量当flag = false，则终止线程运行。

/*
    测试stop
    1.建议线程正常停止-->利用次数，不建议死循环（死循环也要限制运行速度，防止cpu卡死）
    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;
    //多线程方法
    @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
    public void stop() {
        this.flag = false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        //开启多线程
        TestStop ts = new TestStop();
        new Thread(ts).start();

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("main" + i);
            if (i == 900){
                //3.调用stop方法切换标志位，让线程停止
                ts.stop();
                System.out.println("线程该停止了");
            }
        }
    }
}

线程休眠【sleep】

• sleep(时间)指出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可以模拟网络延迟，倒计时等

• 每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁

模拟延迟

//模拟延迟
//特点：放大问题的发生性
try {
    Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}

模拟倒计时

//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;
         }
     }
 }

线程礼让【yield】

• 礼让线程，就是让当前正在运行的线程暂停，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

//测试礼让线程
//礼让不一定成功
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");
    }
}

中途加入【Join】

• 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，想象为插队
public class TestJoin implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        //子线程
        for (int i = 0; i < 300; i++) {
            System.out.println("线程VIP来了！！" + i);
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //启动线程
        TestJoin testJoin = new TestJoin();
        Thread thread = new Thread(testJoin);
        thread.start();

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            if (i == 400) {
                thread.join();
            }
            System.out.println("main" + i);
        }
    }
}

主线程和子线程并发随机运行，当 i==400 时，子线程强制运行， 待子线程运行完毕后，主线程才接着运行。

线程状态观测【State】

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 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（死亡之后的线程就不能再启动了）

一个线程可以在给定时间点处于一个状态。这些状态是不反映任何操作系统线程状态的虚拟机状态。

public class TestState {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            //主线程运行模式
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("主线程/");
            }
        });
        //观察状态
        Thread.State state = thread.getState();
        System.out.println("新生+" + state);  //new 新生
        //观察启动后
        thread.start();     //启动线程
        state = thread.getState();
        System.out.println("启动+" + state);  //run
        //监控，主线程只要不死亡，就一直运行监控
        while (state != Thread.State.TERMINATED) {    //多线程.状态.终止状态
            Thread.sleep(100);
                state = thread.getState();          //更新线程状态
                System.out.println("观察+" + state);  //输出状态
        }
    }
}

停止之后的线程，不能再次运行

线程优先级【Priority】

• 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1~10

  Thread.MIN_PRIORITY = 1;

  Thread.MAX_PRIORITY = 10;

  Thread.NORM_PRIORITY = 5;

• 使用以下方式获取或改变优先级

  getPriority() setPriority(int xxx)

//测试线程优先级
public class TestPriority {
    public static void main(String[] args) {
        //主线程优先级打印
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + Thread.currentThread().getPriority());
        //设置6种优先级别
        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);

        t1.start();     //子程序默认优先级

        //先设置优先级，再设置启动
        t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);    //MAX_PRIORITY最高级10
        t2.start();

        t3.setPriority(1);
        t3.start();

        t4.setPriority(3);
        t4.start();

        t5.setPriority(6);
        t5.start();

        t6.setPriority(8);
        t6.start();
    }
}
class MyPriority implements Runnable{
    //子线程优先级打印
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + Thread.currentThread().getPriority());
    }
}

结果：

main-->5
Thread-1-->10
Thread-5-->8
Thread-0-->5
Thread-4-->6
Thread-3-->3
Thread-2-->1

结果Thread-0和Thread-4证明，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，都是看CPU的调度.（性能倒置）

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

• 虚拟机不用等待守护线程执行完毕

• 如，后代记录操作日志，监控内存，垃圾回收等待…

//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);     //默认是false表示是用户线程，正常线程都是用户线程

        //启动
        thread.start();
        new Thread(you).start();
    }
}
//上帝
class God implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("无量天尊");
        }
    }
}
//你
class You implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 36500; i++) {
            System.out.println("快乐生活每一天！" + i);
        }
        System.out.println("=====goodbye!World!=====");
    }
}

四、线程的同步

多个线程操作同一个资源

并发：同一个对象被多个线程同时操作

• 现实生活中我们常用排队去解决并发现象
• 而线程中，会将多个需要同时访问的线程装进对象等待池中形成列队，等待前面线程使用完毕后，下个线程再使用。

同步形成条件：队列 + 锁

锁机制【synchronized】

锁机制存在以下问题：

• 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起
• 在多线程竞争中，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

不安全买票

//不安全买票
//线程不安全有负数和重复购票
public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        //取票人
        BuyTicket station = new BuyTicket();
        new Thread(station, "你").start();
        new Thread(station, "我").start();
        new Thread(station, "他").start();
    }
}
class BuyTicket implements Runnable{
    //买票系统
    //票
    private int ticketNums = 20;
    //停止条件
    boolean flag = true;
    @Override
    public void run() {
        //根据flag判断，循环买票
        while (flag) {
            try {
                buy();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    //取票并打印
    private void buy() throws InterruptedException {
        //当票<=0时，停止循环，并修改flag判断
        if (ticketNums <= 0){
            flag = false;
            return;
        }
        Thread.sleep(100);
        //否则打印，名字+第几张票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->第" + (ticketNums--) + "票");
    }
}

不安全的取钱

//不安全的取钱
public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account(100, "结婚基金");
        Drawing you = new Drawing(account, 50, "你");
        Drawing girlFiend = new Drawing(account, 100, "girlFiend");
        you.start();
        girlFiend.start();
    }
}
//个人账号+余额
class Account{
    int Mymoney;  //余额
    String Myname;  //账号
    public Account(int Mymoney, String Myname) {
        this.Mymoney = Mymoney;
        this.Myname = Myname;
    }
}
//银行
class Drawing extends Thread{
    Account account;    //账号
    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;
    }

    @Override
    public void run() {
        if (account.Mymoney - drawingMoney < 0){
            System.out.println("余额不足！");
            return;
        }
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        account.Mymoney = account.Mymoney - drawingMoney;
        nowMoney = nowMoney + drawingMoney;
        //Thread.currentThread().getName() = this.getName()
        System.out.println(this.getName() + "手里的钱:" + nowMoney);
        System.out.println(account.Myname + "余额:" + account.Mymoney);
    }
}

线程不安全的集合

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 < 10000; i++) {
            new Thread(() -> list.add(Thread.currentThread().getName())).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

同步方法和同步块

• 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。

一、同步方法：public synchronized void method(int args ){}

• sychronized 方法控制对“对象”的方法，每个对象对应一把锁，每个 sychronized 方法都必须获得调用该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，直到该方法返回才能释放锁，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，才能继续执行。

缺陷：若将一个大的方法申明为 synchronized 将会影响效率

方法里面需要修改的内容才需要锁，锁的太多，浪费资源

二、同步块：synchroized(Obj){}

Obj 称为：同步监视器

• Obj(增删改查的对象) 可以是任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监视器
• 同步方法中无需制定同步监视器，因为同步方法的同步监视器是 this，就是这个对象本身，或是 class

同步监视器的执行过程

1. 第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中代码
2. 第二个线程访问，发现同步监视器被锁定，无法访问
3. 第一个线程访问完毕，解锁同步监视器
4. 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

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());
    }
}

死锁

多个线程各自占有一些共享资源，并且互相等待其他线程占有的资源才能运行，而导致两个或多个线程都在等待对方释放资源，都停止执行的情况。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 q1 = new Makeup(0, "灰姑娘");
        Makeup q2 = new Makeup(1, "白雪公主");
        q1.start();
        q2.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
    //构造器
    Makeup(int choice, String girlName){
        this.choice = choice;
        this.girlName = girlName;
    }
    //run方法
    @Override
    public void run() {
        try {
            makeup();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    //化妆，互相持有对象的锁，就是需要拿到对分的资源
    private void makeup() throws InterruptedException {
        if (choice == 0){
            synchronized (lipstick){    //获得口红
                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");}
            }
            synchronized (mirror){
                System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");
            }
        }else {
            synchronized (mirror) {    //获得口红
                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");}
            }
            synchronized (lipstick) {
                System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");
            }
        }
        //将对方的锁移出代码块，防止死锁
    }
}

步骤：
1、创建“口红、镜子”对象
2、创建多线程，保证资源只有一份，使用static
3、创建变量“选择权、使用人”，并生成构造器
4、创建同步块，并持有对方的锁
5、重写run方法
6、启动使用人

死锁避免方法：

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，不能强制剥夺
• 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等资源关系

上面列出了死锁的四个必要条件，我们只要想办法破其中的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.Lock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和对 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（可重入锁）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
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{
    //设定票数
    int ticketNums = 10;
    //定义Lock锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    //private 私人的；final 锁定，不能再做修改与指向

    @Override
    public void run() {
        //票数递减
        while (true){
            try {   //（try-finally）lock加锁的方式
                lock.lock();    //启动加锁
                //假如有票就减，没票就退出循环
                if (ticketNums > 0){
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(ticketNums--);
                }else {
                    break;
                }
            }finally {
                //解锁
                lock.unlock();
                //如果有异常，unlock 需要写到 finally 里；但是一般也可以直接写入 finally 里。
            }
        }
    }
}

synchronized 与 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，出了作用域自动释放

• Lock 只有代码块锁；synchronized 有代码块锁和方法锁

• 使用 Lock 锁，JVM 将花费较少的时间来调度线程，线程更好。并且具有更好的扩展性（提供更多的子类）

• 优先使用顺序： Lock > 同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源）> 同步方法（在方法体外）

五、线程通信

线程协作（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仓库，消费者将仓库中产品取走消费

• 如果仓库中没有产品，则生产者将产品放入仓库，否者停止生产并等待，直到仓储中的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，直到仓库中再次放入产品为止

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，而生产了产品之后，又需要马上通知消费者消费

• 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

• 在生产者消费者问题中，仅有 synchronized 是不够的

  • synchronized 可阻止并发更新同一个共享资源，实现了同步
  • synchronized 不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）

解决方法（生产者和消费者问题）:

1. 管程法

1. 生产者：负责生产数据的模块（可以是方法，对象，线程，进程）

2. 消费者：负责处理数据的模块（可能是方法，对象，线程，进程）

3. 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**

/*
    1. 创建产品、生产者、消费者、缓冲区
    2.缓冲区、容器、生产者、消费者
 */
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 {
    //构造器
    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("生产了" + i + "只鸡");
            container.push(new Chicken(i));
        }
    }
}
//消费者
class Consumer extends Thread{
    SynContainer container;
    public Consumer(SynContainer container){
        this.container = container;
    }

    @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;
    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){ //同步方法
        //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,生产等待
            try {
                this.wait();    //生产等待
            } 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.notifyAll();   //通知消费者，并解除消费者等待
    }
    //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();
            }
        }
        //可以消费
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];

        //吃完了，通知生产者生产
        this.notifyAll();   //解除生产者的等待
        return chicken;
    }
}

this.wait();等待；

this.notifyAll();通知，解除等待

2. 信号灯法

设定一个 boolean 值当 true 时生产，false 时取货。

//生产者、消费者问题-->信号灯法，标志物解决
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 ;         //需要一个共同的对象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
class TV{
    String voice;
    boolean flag = true;
    //演员表演，观众等待 T
    //观众等待，演员表演 F

    //表演
    public synchronized void play(String voice){
        if (!flag){    //取反
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("演员在表演：" + voice);
        //同时观众观看
        this.notifyAll();
        this.voice = voice;     //更新揭幕，让观众可以看到当前节目
        this.flag = !flag;      //表演完，取反，变为false
    }
    //观看
    public synchronized void watch(){
        if (flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("观众在观看：" + voice);   //观看了更新的节目
        //通知演员表演
        this.notifyAll();
        this.flag = !flag;      //观看完取反，变为true
    }
}

六、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。类似生活中的公共交通工具。

• 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

maximumPoolSiz：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

• 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

  • < 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

• 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.创建服务，创建线程池
        //new FixedThreadPool 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());

        //关闭线程池
        service.shutdown();
    }
}

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

总结

三种线程创建方法

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

//回顾总结线程的创建
public class ThreadNew {
    public static void main(String[] args) {
        new MyThread1().start();
        new Thread(new MyThread2()).start();
        //  扩展，另外的启动方式
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(new MyThread3());
        new Thread(futureTask).start();
        //打印返回值
        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("1.继承Thread类");
    }
}
//2.实现Runnable接口
class MyThread2 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("2.实现Runnable接口");
    }
}
//3.实现Callable接口
class MyThread3 implements Callable<Integer>{
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("3.实现Callable接口，并返回值");
        return 100;
    }
}