JAVASE——简单理解多线程

前言

文章目录

• • • • 前言
      • Thread类
      • • 图片下载
      • Runnable接口
      • • 图片下载
        • 龟兔赛跑
      • Callable接口
      • • 图片下载
      • 静态代理模式
      • Lamda表达式
      • 线程状态
      • • 线程方法
        • 线程停止
        • 线程休眠（sleep）
        • 线程礼让（yield）
        • 线程强制执行（join）
        • 线程状态
        • 线程优先级
        • 守护（daemon）线程
      • 线程同步
      • • 线程同步机制
        • 三大不安全案例
        • 同步方法及同步块
        • • 同步方法
          • 同步块
        • CopyOnWriteArrayList
        • 死锁
        • LocK锁
      • 线程协作
      • • 线程通信
        • 生产者与消费者问题
        • 线程池

Thread类

• 继承Thread类

  • 将一个类声明为一个Thread的子类，子类重写run类的方法Thread，然后分配并启动子类的实例
  • 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（）方法启动线程

• 创建线程方式1：继承Thread类，重写run（）方法，调用start开启线程

• 注意：线程开启不一定立即执行，由CPU调度执行

• 总结

  • 子类继承Thread类具备多线程能力
  • 启动线程：子类对象.start（）
  • 不建议使用，避免OOP单继承局限性

public class TestThread1 extends Thread{

    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) {
        //main线程， 主线程

        //创建一个线程对象
        TestThread1 testThread1 = new TestThread1();

        //调用start()方法开启线程
        testThread1.start();

        for(int i = 0;i < 1000;i++){
            System.out.println("我在看书---"+i);
        }
    }
}

图片下载

• 实现多线程同步下载图片

public class TestThread extends Thread{
    
    private String url;//网络图片地址
    private String name;//保存的文件名
    
    public TestThread(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }
    
    //下载图片线程的执行体
    public void run(){
        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) {
        TestThread t1 = new TestThread("","1.jpg");
        TestThread t2 = new TestThread("","2.jpg");
        TestThread t3 = new TestThread("","3.jpg");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.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接口

• 实现Runable接口：声明实现类Runnable接口。 那个类然后实现了run方法。 然后可以分配类的实例，在创建Thread时作为参数传递，并启动。

• 创建线程方式2：

  • 实现runable接口
  • 重写run方法，执行线程对象需要丢入runnable接口的实现类
  • 调用start（）

• 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Thread对象中

• 总结

  • 实现接口Runable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：避免了单继承的局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

public class TestThread1 implements Runnable{

    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
        TestThread1 testThread1 = new TestThread1();

        //创建线程对象，通过线程对象来开启我们的线程
        new Thread(testThread1).start();

        for(int i = 0;i < 1000;i++){
            System.out.println("我在看书---"+i);
        }
    }
}

图片下载

public class TestThread implements Runnable{
    
    private String url;//网络图片地址
    private String name;//保存的文件名
    
    public TestThread(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }
    
    //下载图片线程的执行体
    public void run(){
        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) {
        TestThread t1 = new TestThread("","1.jpg");
        TestThread t2 = new TestThread("","2.jpg");
        TestThread t3 = new TestThread("","3.jpg");
        
        new Thread(t1).start();
        new Thread(t2).start();
        new Thread(t3).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“);
        }
    }
}

龟兔赛跑

//模拟龟兔赛跑
public class Race 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(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            //判断比赛是否结束
            boolean flag = gameover(i);
            //如果比赛结束，就停止程序
            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) {//winner不为null，则说明存在胜利者
            return true;
        } else {
            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();
    }
}

Callable接口

• 线程创建方式三
  • 实现 callable接口
• callable的好处
  1. 可以定返回值
  2. 可以抛出异常
• 总结
  • 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(3)
  • 提交执行：Futureresult1=ser.submit（t1）
  • 获取结果：boolean r1=result1.get（）
  • 关闭服务：ser.shutdownNow（）

图片下载

public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
    private String url;  //网络图片地址
    private String name; //保存的文件名

    //构造器--实现调用
    public TestCallable(String url, String name) {
        this.url = url;
        this.name = name;

    }

    //下载图片的执行体
    @Override
    public Boolean call() {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        //传入方法
        webDownloader.downloader(url, name);
        System.out.println("下载的文件名为" + name);
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        TestCallable t1 = new TestCallable("http://b-ssl.duitang.com/uploads/item/201704/21/20170421083329_3cxt8.png", "1.png");
        TestCallable t2 = new TestCallable("https://i02piccdn.sogoucdn.com/7e1dad42a62db2df", "2.png");
        TestCallable t3 = new TestCallable("https://i01piccdn.sogoucdn.com/f13b319fd77655ec", "3.png");

        //创建执行服务：
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
        //提交执行：
        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，down的方法出现问题！");
        }
    }

}

静态代理模式

• 概念

  • 真实对象和代理对象都要实现一个接口
  • 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 StaticProxy {
    public static void main(String[] args) {

        You you=new You();
        WeddingCompany weddingCompany=new WeddingCompany(you);
        //等价于new WeedingCompany（new you（））
        weddingCompany.HappyMarry();
    }
}

//功能接口
interface Marry{
    void HappyMarry();
}

//实现Marry的接口
//真实角色
class You implements Marry{
    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("你要结婚了吗?,看起来超开心的");
    }
}

//实现Marry的接口
//代理角色-婚庆公司
class  WeddingCompany implements Marry{

    //代理真实对象
    private Marry target;

    //构造方法
    public WeddingCompany(Marry target){
        this.target=target;
    }

    @Override
    public void HappyMarry() {
        before();
        this.target.HappyMarry();//这里是真实对象
        after();
    }
    private void before(){
        System.out.println("结婚之前，布置现场");

    }

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

    }
}

Lamda表达式

• λ希腊字母表中排序第十一位的字母，英文名称为Lambda
• 避免匿名内部定义过多
• 其实质属于函数式编程的概念
  • （params）->exoression[表达式]
  • （params）->statement[表达式]
  • （params）->[表达式]
  • a->System.out.println(“I Like lamdbda2”);
• 函数式接口（Functional Interface）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lamdba表达式来创建该接口对象
• 示例一

//推导Lambda表达式
public class TestLambda01 {
 //3.静态外部类（需要加static）
   static  class Like2 implements ILike
    {
        @Override
        public void lambda() {
            System.out.println("I Like lamdbda2");

        }
    }

    //定义好接口和实现类（实现接口）之后，写main方法
    public static void main(String[] args) {
        //函数式接口名称+自定义变量=new+实现类（实现接口）变量Like
        ILike like=new Like();
        like.lambda();

        //静态内部类
        //自定义变量名=new +实现类（实现接口）变量Like2
        like=new Like2();
        like.lambda();

        //4.局部内部类
        class Like3 implements ILike
        {
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("I Like lamdbda3");

            }
        }
        like=new Like3();
        like.lambda();

        //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 lambda() {
                System.out.println("I Like lamdbda4");
            }
        };
        like.lambda();

        //6.用lambda接简化
        like=()-> {
            System.out.println("I Like lamdbda5");
        };
        like.lambda();
    }
}

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

}

//2.实现类（实现接口）
//implements
class Like implements ILike
{
    @Override
    public void lambda() {
        System.out.println("I Like lamdbda1");

    }
}

• 示例二

public class TestLambda02 {
    public static void main(String[] args) {
        ILove love=null;

      //1.lambda简化
       /* ILove love=(int a)->{
                System.out.println("I Love You-->"+a);
        };

      //简化1.参数类型
        love=(a)->{
            System.out.println("I Love You-->"+a);
        };*/

        //简化2.简化括号
        love=(a,b)->{
            System.out.println("I Love You-->"+a+"-->"+b);
        };
         love.love(521,520);

        //简化3.去掉花括号
        love=(a,b)-> System.out.println("I Love You-->"+a+"-->"+b);
        love.love(521,520);
    }
}

//函数式式接口
interface ILove{
    void love(int a,int b);
}

• 总结
  1. lambda表达式只能有一行代码的情况下才能简化成为一行
  2. 如果有多行，那么就用代码块包裹（即花括号）
  3. 前提是 接口必须为函数式接口（只有一个方法）
  4. 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(a,b)

线程状态

线程方法

线程停止

• 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
• 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
    public 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，停止线程
                testStop.stop();
                System.out.println("线程已到900，停止");
            }
        }
    }
}

线程休眠（sleep）

• sleep（时间）指定当前线程堵塞的毫秒数（1000ms=1s）
• 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

public class TestSleep implements  Runnable{
    //票数
    private int ticketNums = 10;
    @Override
    public void run() {
        while(true)
        {
            if(ticketNums<=0) {
                break;
            }
            //模拟延时
            
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿到了第"+ticketNums--+"票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestSleep ticket=new TestSleep();

        //随机输出
        new Thread(ticket,"小明").start();
        new Thread(ticket,"老师").start();
        new Thread(ticket,"黄牛党").start();
    }
}

• 实现倒计时与获取系统时间

//模拟倒计时
public class TestSleep02 {
    public static void main(String[] args) {
        //模拟倒计时
        //tenDown();

        //打印当前系统时间
       Date startTime = new Date(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 Date(System.currentTimeMillis());//更新系统当前时间
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
  
    public static void tenDown(){
        int num=10;
        while(true){

            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            System.out.println(num--);
            if(num<=0)
            {
                break;
            }

        }
    }
}

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
• 将线程从运行状态转为就绪状态
• 让CPU重新调整，礼让不一定成功！看CPU心情

//测试礼让线程
public class TestYield {
    public static void main(String[] args) {
        MyYield myYield=new MyYield();

        //启动线程
        new Thread(myYield,"a").start();
        new Thread(myYield,"b").start();
    }
}

//需要一个线程类
class MyYield implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始执行");
        Thread.yield();//线程礼让
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行");

    }
}

线程强制执行（join）

• Join合并线程，待此线程执行成功后，再执行其他线程，其他线程阻塞（可以想象成插队）

//测试Join
public class TestJoin implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("vip贵宾来了，请让路！"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //启动线程
        TestJoin testJoin=new TestJoin();
        Thread thread=new Thread(testJoin);
        thread.start();
        //主线程
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            if(i==200){
                try {
                    thread.join();//插队
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("main"+i);
        }    
    }
}

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。

//观察测试线程的状态
public class TestState {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread=new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("123123");
        });

        //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

            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            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）
• 优先级的设定建议在start（）调度前
• 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，这需要看CPU的调度（性能倒置）.

守护（daemon）线程

• 线程分为用户线程和守护线程
  • setDaemon只有两个值 true/false
  • 默认为false 表示用户线程，正常的线程都是用户线程
• 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
• 例子：后台记录操作日志，监控内存，垃圾回收等

//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);

        //启动守护线程
        thread.start();


        new Thread(you).start();//用户线程启动
    }
}

//守护线程
class  God  implements  Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while(true)
        {
            System.out.println("佛祖保佑你！");
        }

    }
}

//用户线程
class You 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 world!=======");
    }
}

线程同步

线程同步机制

• 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个等待机制，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

• 线程同步存在的缺陷

  • 由于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，为了保证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它锁，独占资源，其他线程必须等待，使用后释放锁即可
  • 线程同步存在以下问题
    • 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起
    • 在多个线程竞争下，加锁，释放锁就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

• 案例一

//不安全购票
//线程不安全，有0和负数输出
public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket station=new BuyTicket();

        new Thread( station,"花花001").start();
        new Thread( station,"花花002").start();
        new Thread( station,"花花003").start();

    }
}

//需要一个购票方法(是一个多线程)
class BuyTicket implements Runnable{
    //需要票数
    private int ticketNums=10;
    boolean flag=true;//外部停止方式
    
    @Override
    public void run() {
        while (flag){
            buy();

        }

    }
    
    //创建买票方法
    private  void buy(){
        //判断是否有票
        if (ticketNums<=0)
        {
            flag=false;
            return;
        }
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);
    }
}

• 案例二

//不安全取钱
//需要两个人去银行取钱-->需要账户
public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        //账户
        Account account=new Account(100,"结婚资金");
        Drawing you=new Drawing(account,50,"你");
        Drawing yougirlfriend=new Drawing(account,100,"yougirlfriend");
        you.start();
        yougirlfriend.start();
    }
}

//账户
class Account{
    int money;//余额
    String name;//卡号
    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
    int drawingMoney; //取了多少钱
    int nowMoney;  //现手里的钱
    public Drawing(Account account, int drawingMoney,String name){
        super(name);
        this.account=account;
        this.drawingMoney=drawingMoney;
    }
    @Override    //取钱
    public void run() {
        if(account.money-drawingMoney<0){//判断账户是否有余额
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"余额不足！");
            return;
        }
        try {
            Thread.sleep(1000); //sleep放大问题的发生性
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        account.money= account.money-drawingMoney;//卡内余额=余额-你取的钱
        nowMoney=nowMoney+drawingMoney;  //你手里的钱
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"手里的钱："+nowMoney);
        System.out.println(account.name+"余额为："+account.money);
        //这里this.getName()等价于Thread.currentThread().getName()
    }
}

• 案例三

//线程不安全的集合
public class UnsafeList {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list=new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println(list.size());

    }
}

同步方法及同步块

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 synchronizeed void method（int args）{}

• synchronized 方法控制对“对象”的访问，每个对象对应一把锁
  • 每个synchronized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，直到该方法返回才释放锁，后面被堵塞的线程才能获得这个锁，继续执行
  • 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）{}

• Obj称之为同步监视器

  • 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，就是这个对象的本身，或者class

• 同步监视器的执行过程

  • 第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中的代码

  • 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

• 运用同步解决三大不安全案例

• 案例一

//不安全购票
//线程不安全，有0和负数输出
public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket station=new BuyTicket();

        new Thread( station,"花花001").start();
        new Thread( station,"花花002").start();
        new Thread( station,"花花003").start();

    }
}

//需要一个购票方法(是一个多线程)
class BuyTicket implements Runnable{
    //需要票数
    private int ticketNums=10;
    boolean flag=true;//外部停止方式

    @Override
    public void run() {
        while (flag){
            buy();
        }
    }

    //创建买票方法
    //synchronized  同步方法，锁的是this（BuyTicket）
    private synchronized  void buy(){
        //判断是否有票
        if (ticketNums<=0)
        {
            flag=false;
            return;
        }

        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);
    }
}

• 案例二

//不安全取钱
//需要两个人去银行取钱-->需要账户
public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        //账户
        Account account=new Account(100,"结婚资金");
        Drawing you=new Drawing(account,50,"你");
        Drawing yougirlfriend=new Drawing(account,100,"yougirlfriend");
        you.start();
        yougirlfriend.start();
    }
}

//账户
class Account{
    int money;//余额
    String name;//卡号
    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
    int drawingMoney; //取了多少钱
    int nowMoney;  //现手里的钱
    public Drawing(Account account, int drawingMoney,String name){
        super(name);
        this.account=account;
        this.drawingMoney=drawingMoney;
    }
    
    @Override    
    //取钱
    // synchronized  默认的锁是this.
    //锁的对象就是变化的量，即需要增删改的量
    public void run() {
        synchronized(account){
            if(account.money-drawingMoney<0){//判断账户是否有余额
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"无法取钱，余额不足！");
                return;
            }
            try {
                Thread.sleep(1000); //sleep放大问题的发生性
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            account.money= account.money-drawingMoney;//卡内余额=余额-你取的钱
            nowMoney=nowMoney+drawingMoney;  //你手里的钱
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"手里的钱："+nowMoney);
            System.out.println(account.name+"余额为："+account.money);
            //这里this.getName()等价于Thread.currentThread().getName()

        }
    }
}

• 案例三

//线程不安全的集合
public class UnsafeList {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list=new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; 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());

    }
}

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(2000);
        } 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，就可能会发生（死锁）的问题.

package thread;
//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,"灰姑凉");
        Makeup g2=new Makeup(1,"白姑凉");
        g1.start();
        g2.start();
    }
}

//口红
class Lipstick{
}

//镜子
class Mirror{
}

//化妆
class  Makeup extends Thread{
      //需要的资源只有一份，用static来保证只有一份
    static Lipstick lipstic=new Lipstick();
    static Mirror mirror=new Mirror();

    int choice; //选择
    String girlname;//使用化妆品的人
    //使用构造器
    Makeup(int choice,String girlname){
        this.choice=choice;
        this.girlname=girlname;
    }

    //继承Thread类型 就需要重写run方法
    @Override
    public void run() {
        try {
            makeup();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //化妆
    }
    //化妆,互相持有对方的锁，需要拿到对方的资源
    private void makeup(){
        if(choice==0)
        {
            synchronized (lipstic){//获得口红的锁
                System.out.println(this.girlname+"获得口红的锁");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            //解决死锁的方法将下边的synchronized (mirror)拿出if语句即可
            synchronized (mirror){//一秒钟后想获得镜子
                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 (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
             //解决死锁的方法将下边的synchronized (lipstic)拿出else语句即可
            synchronized (lipstic) {//一秒钟后想获得口红
                System.out.println(this.girlname + "获得口红的锁");
            }
        }

    }
}

• 产生死锁的条件
  • 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堵塞时，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：若干进行之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系.
• 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——通过显式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
• 格式

//语法
class  A{
    private  final  ReentrantLock lock=new ReentrantLock();
    public  void  mainone(){
        try{
            lock.lock();
            //保证线程安全的代码
        }finally {
            lock.unlock();
            //如果finally同步代码有异常，要将unlock（）写入语句块
        }
    }
}

• 案例

//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（可重入锁）
    private final   ReentrantLock lock =new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
       while(true)
       {
           try{
           	   lock.lock();//加锁
               if(ticketNums>0){
                   try {
                       Thread.sleep(1000);
                   } catch (InterruptedException e) {
                       e.printStackTrace();
                   }
                   System.out.println(ticketNums--);
               }else{
                   break;
               }
       		}finally{
               //解锁
               lock.unlock();
       		}
       }
    }
}

• synchronized与Lock的对比
  • Lock是显式锁（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，性能更好，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>同步方法

线程协作

线程通信

• 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IIIegaMonitorStateExcepion

生产者与消费者问题

• 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;
    }
    //需要生产方法
    @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;
    }

    //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;//需要产品编号.
    //构造方法 alt+insert
    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]; 
    int count = 0;//容器计数器
    //生产者放入产品 （synchronized 实现同步）
    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) {
            //这是就需要通知消费者，生产等待
         try{
              this.wait();
             }catch (InterruptedException e){
              e.printStackTrace();
               }
        }
        //如果没有满，我们就需要放入产品
        chickens[count] = chicken;
        count++;
        //可以通知消费者消费了
        this.notifyAll();
    }


    //消费者消费产品
    public synchronized Chicken pop(){
    //判断能否消费
        if (count == 0) {
            //等待生产者生产，消费者等待
           try{
               this.wait();
           }catch (InterruptedException e){
               e.printStackTrace();
           }
        }
        //如果可以消费
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];
        //吃完了，通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }
}

• 信号灯法

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){  //构造方法
        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){  //构造方法
        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  True
    //观众观看，演员等待   False
    String  voice;//表演的节目
    boolean flag=true;//设置标志位，判断演员是否表演

    //表演
    public synchronized  void  play(String voice){
        if(!flag){ //若观众观看的时候，演员需等待 this.wait();
            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){  //若演员表演的时候。观众需等待 this.wait();
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("观众观看了："+voice);

        //观众观看完通知演员表演
        this.notifyAll();
        this.flag=!this.flag;
    }
}

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，使用完后放回池中

• 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
    • maximumPoolSize：最大线程数
    • keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止

• 重点

  • JDK5.0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ThreadPoolExcutor

  • 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 ask)：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，用于创建并返回不用类型的线程池

//测试线程池
public class TestPool {
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建服务，创建线程池
        //newFixedThreadPool 参数为线程池的大小
        ExecutorService service= Executors.newFixedThreadPool(10);

        //执行
        service.execute(new MyTread());
        service.execute(new MyTread());
        service.execute(new MyTread());
        service.execute(new MyTread());

        //2.关闭连接池
        service.shutdown();

    }
}

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

    }
}