多线程详解-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/OAOII/article/details/120396399

学习视频：【狂神说Java】多线程详解

多线程

一、多线程

多线程：多条执行路径，主线程与子线程并行交替执行（普通方法只有主线程一条路径）。

程序：指令和数据的有序集合，本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。

进程：在操作系统中运行的程序就是进程，即执行程序的一次执行过程，是一个动态的概念。

线程就是独立的执行路径
在程序运行时,即使自己没有创建线程,后台也会有多个线程,比如主线程,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,线程的运行是由调度器（cpu）安排调度的,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、线程创建

1.三种方式

（1）Thread类

//创建线程1：继承Thread类，重写run()，调用start开启线程
public class TestThread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for(int i=0;i<20;i++){
            System.out.println("子线程..."+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        //创建线程对象，调用start()开启线程
        TestThread1 testThread1 = new TestThread1();
        testThread1.start();
        //testThread1.run();

        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("主线程..."+i);
        }
    }
}

run方法：只有主线程一条执行路径。如上述代码，调用run()时，先执行完毕子线程，才会执行主线程。

start方法：多条执行路径，主线程和子线程并行交替执行。如上述代码，调用run()时，子线程和主线程交替执行，出现下面情况。

主线程...3
主线程...4
分线程...0
分线程...1
分线程...2
分线程...3
分线程...4
分线程...5
分线程...6
分线程...7
分线程...8
主线程...5
主线程...6

线程的运行是由 cpu 安排调度的，cpu 是与操作系统紧密相关的,先后顺序是不能人为干预的

【案例】网图下载

maven

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/commons-io/commons-io -->
<dependency>
    <groupId>commons-io</groupId>
    <artifactId>commons-io</artifactId>
    <version>2.6</version>
</dependency>

//案例：多线程同步下载图片
public class TestThread2 extends Thread{

    private String url;
    private String name;

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

    @Override
    public void run() {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件："+name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread2 t1 = new TestThread2("https://img-bss.youkuaiyun.com/1631512438574.png","img1.png");
        TestThread2 t2 = new TestThread2("https://img-bss.youkuaiyun.com/1626243501576.jpg","img2.jpg");
        TestThread2 t3 = new TestThread2("https://img-bss.youkuaiyun.com/1631253755428.png","img3.png");

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

class WebDownloader{
    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");
        }
    }
}
/*
下载了文件：img2.jpg
下载了文件：img3.png
下载了文件：img1.png
*/

（2）Runnable接口

与继承Thread类相似，这里使用Thread开启线程代理

推荐使用：避免单继承局限性，方便同一个对象被多个线程使用

public class TestThread3 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for(int i=0;i<20;i++){
            System.out.println("子线程..."+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        //创建runnable接口实现对象
        TestThread3 testThread3 = new TestThread3();

        //创建线程对象，通过线程对象开启线程，代理
        //Thread thread = new Thread(testThread3);
        //thread.start();
        new Thread(testThread3).start();

        for (int i = 0; i < 2000; i++) {
            System.out.println("主线程..."+i);
        }
    }
}

核心代码：

new Thread(testThread).start();

【案例】买火车票

public class TestThread4 implements Runnable {

    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()+"买到了第"+ticketNums--+"张票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread4 ticket = new TestThread4();

        new Thread(ticket,"A").start();
        new Thread(ticket,"B").start();
        new Thread(ticket,"C").start();
    }
}

A买到了第9张票
C买到了第8张票
B买到了第10张票
C买到了第6张票
A买到了第7张票
B买到了第5张票
A买到了第4张票
B买到了第3张票
C买到了第4张票
B买到了第2张票
C买到了第1张票
A买到了第2张票

多个线程操作同一个资源，线程不安全，出现数据紊乱。

【案例】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++) {
            if(Thread.currentThread().getName().equals("兔子")&&i==90){
                try {
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            boolean flag = gameOver(i);
            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){
        if(winner!=null){
            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();
    }
}

（3）Callable接口（了解）

//案例：多线程同步下载图片
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("https://img-bss.youkuaiyun.com/1631512438574.png","img1.png");
        TestCallable t2 = new TestCallable("https://img-bss.youkuaiyun.com/1626243501576.jpg","img2.jpg");
        TestCallable t3 = new TestCallable("https://img-bss.youkuaiyun.com/1631253755428.png","img3.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();
    }
}

class WebDownloader{
    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");
        }
    }
}

2.静态代理

静态代理模式：

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

优点：

代理对象可以做很多真实对象做不到的事
真实对象可以专注自己的事务

public class StaticProxy {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()-> System.out.println("start") ).start();
        new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();
    }
}

interface Marry{
    void HappyMarry();
}

//真实角色
class You implements Marry{
    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("HappyMarry");
    }
}

//代理角色
class WeddingCompany implements Marry{

    private Marry target;//真实对象

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

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

    private void before() {
        System.out.println("before");
    }

    private void after() {
        System.out.println("after");
    }
}

三、线程状态

1.五大状态

在这里插入图片描述

2.线程方法

方法	说明
setPriority(int newPriority)	更改线程优先级
static void sleep(long millis)	在指定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（不建议使用）
boolean isAlive()	测试线程是否处于活动状态

3.停止线程

不推荐使用stop() destroy()方法，可以使用标志位 flag=false 终止线程。

public class TestStop implements Runnable{
    private boolean flag = true;

    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while (flag){
            System.out.println("run..Thread"+i++);
        }
    }

    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) {
                testStop.stop();
                System.out.println("stop...");
            }
        }
    }
}

4.线程休眠

public class TestSleep2{

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //tenDown();
        getTime();
    }

    //打印当前系统时间
    public static void getTime() throws InterruptedException {
        Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());

        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));
            startTime = new Date(System.currentTimeMillis());
        }
    }

    //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;
        }
    }
}

5.线程礼让

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化为就绪状态
让CPU重新调度，但礼让不一定成功，看CPU心情

//礼让线程
public class TestYied {

    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();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行");
    }
}

6.线程强行执行

join的线程直接开始执行，其他线程阻塞。

public class TestJoin implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("run..."+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TestJoin testJoin = new TestJoin();
        Thread thread = new Thread(testJoin);
        thread.start();

        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            if(i==200){
                thread.join();
            }
            System.out.println("main..."+i);
        }
    }
}

7.观测线程状态

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。

public class TestState {

    public static Thread.State state;
    public static Thread thread;

    public static void getState(){
        state = thread.getState();
        System.out.println(state);
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        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
        getState();

        //观察启动后
        thread.start();
        getState();

        while (state!=Thread.State.TERMINATED){//只要线程不终止，一直循环
            Thread.sleep(100);
            getState();
        }

        //thread.start();   //报错：死亡后的线程不能启动
    }
}
/*
NEW
RUNNABLE
TIMED_WAITING
...
TIMED_WAITING
----------
TERMINATED
*/

8.线程的优先级

Java提供一个线程调度器监控程序中所有就绪状态的线程，线程调度会按照优先级决定调度哪个线程执行。

线程优先级用数字1-10表示 (Thread.MIN_PRIORITY=1,Thread.NORM_PRIORITY=5,Thread.MAX_PRIORITY=10)

改变优先级：getPriority().setPriority(int xxx)

public class TestPriority {
    public static void main(String[] args) {
        //主线程优先级
        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);

        t1.start();

        t2.setPriority(1);
        t2.start();

        t3.setPriority(4);
        t3.start();

        t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);//MAX_PRIORITY=10
        t4.start();

        //t5.setPriority(-1);   //报错：优先级的范围是1-10
        //t5.start();
    }
}

class MyPriority implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority());
    }
}

9.守护线程

线程分为用户线程和守护线程(daemon)
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，监控内存，垃圾回收等…）

public class TestDaemon {
    public static void main(String[] args) {
        Daemon daemon = new Daemon();
        Userthread userthread = new Userthread();
        
        Thread thread = new Thread(daemon);
        thread.setDaemon(true); //默认false是用户线程，正常线程都是用户线程
        thread.start();
        
        new Thread(userthread).start();
    }
}

//守护线程
class Daemon implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("Daemon...");
        }
    }
}

//用户线程
class Userthread implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("alive...");
        }
        System.out.println("dead...");
    }
}

四、线程同步

1.同步方法

为解决访问冲突，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他锁，独占资源，其他线程必须等待。

存在问题：

一个线程持有排他锁，其他所有需要此锁的线程挂起
多线程竞争下，加锁、释放锁导致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，导致优先级倒置，引起性能问题

【不安全案例】买火车票

public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {

        BuyTicket station = new BuyTicket();

        new Thread(station,"小明").start();
        new Thread(station,"张三").start();
        new Thread(station,"黄牛").start();
    }
}

class BuyTicket implements Runnable {
    private int ticketNums = 10;
    boolean flag = true;

    @Override
    public void run() {
        while (flag) {
            try {
                buy();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    private void buy() throws InterruptedException {
        //判断是否有票
        if(ticketNums <= 0){
            this.flag = false;
            return;
        }
        //模拟延时
        Thread.sleep(100);
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);
    }
}
/*
张三拿到10
黄牛拿到8
小明拿到9
张三拿到7
小明拿到6
黄牛拿到5
张三拿到4
黄牛拿到3
小明拿到4
小明拿到2
张三拿到2
黄牛拿到2
张三拿到0
黄牛拿到-1
小明拿到1

线程不安全：出现了重复、-1等错误情况。
*/

synchronized方法都必须获得调用该方法的锁才能执行，否则线程会阻塞，方法一旦执行，就会独占该锁，直到该方法返回才会释放该锁，后面被阻塞的线程才能获得该锁，继续执行。

缺陷：若将一个大的方法声明为 synchronized 将会影响效率。

【安全案例1】买火车票

//synchronized 同步方法
private synchronized void buy() throws InterruptedException {
        //判断是否有票
        if(ticketNums <= 0){
            this.flag = false;
            return;
        }
        //模拟延时
        Thread.sleep(100);
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);
}

【安全案例2】银行取钱

public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account(100,"money");
        Drawing a = new Drawing(account, 50, "a");
        Drawing b = new Drawing(account, 100, "b");

        a.start();
        b.start();
    }
}

//账户
class Account{
    int money;
    String name;

    public Account(int money, String name){
        this.money = money;
        this.name = name;
    }
}

//模拟取钱
class Drawing extends Thread{
    Account account;    //账户
    int drawingMoney;   //取了多少钱
    int nowMoney;       //现在有多少钱

    public Drawing(Account account, int drawingMoney, String name){
        super(name);
        this.account = account;
        this.drawingMoney = drawingMoney;
    }

    @Override
    public void run() {
        synchronized (account){
            if(account.money-drawingMoney<0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"余额不足");
                return;
            }
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            account.money -= drawingMoney;
            nowMoney += drawingMoney;
            System.out.println(account.name+"余额为："+account.money);
            System.out.println(this.getName()+"现在有："+nowMoney);
        }
    }
}
/*
money余额为：50
a现在有：50
b余额不足
*/

【安全案例3】线程不安全的集合

public class UnsafeList {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                synchronized (list){
                    list.add(Thread.currentThread().getName());
                }
            }).start();
        }
        Thread.sleep(3000);
        System.out.println(list.size());
    }
}

//使用JUC集合
public class TestJUC {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        Thread.sleep(3000);
        System.out.println(list.size());
    }
}

2.死锁

public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        User user1 = new User(0,"user1");
        User user2 = new User(1,"user2");

        user1.start();
        //Thread.sleep(3000);
        user2.start();
    }
}

class A{

}

class B{

}

class User extends Thread{
    static A a = new A();
    static B b = new B();

    int choice;
    String name;

    User(int choice, String name){
        this.choice = choice;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            use();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private void use() throws InterruptedException {
        if(choice==0){
            synchronized (a){
                System.out.println(this.name+"获得A的锁");
                Thread.sleep(1000);
                synchronized (b){
                    System.out.println(this.name+"获得B的锁");
                }
            }
        }else{
            synchronized (b){
                System.out.println(this.name+"获得B的锁");
                Thread.sleep(1000);
                synchronized (a){
                    System.out.println(this.name+"获得A的锁");
                }
            }
        }
    }
}

【理解】

user1需要获得A，再获得B；user2需要获得B再获得A。但A和B都只存在一个，当user1拿到A，user2拿到B时，两个user都不能获得下一个对象，就会产生死锁。

如果去掉上面的注释//Thread.sleep(3000);，user1先运行，可以获得A再获得B，结束自己的线程，user2随后开始线程，也能获得A和B，程序正常结束。

产生死锁的四个条件：

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变。
不剥夺条件：进程以获得资源，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。

我们只需破解其中任意一个或多个条件，就可以避免死锁。

3.Lock(锁)

从JDK5.0开始，Java提供了更强大的同步线程机制——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。
Lock接口是控制躲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加锁，线程开始访问资源前必须先获得Lock对象。
ReentrantLock(可重入锁)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。

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

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();//加锁
lock.unlock();//解锁

synchronized 和 Lock 对比

Lock是显示锁（手动开启和关闭），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花费较少的时间调度线程，性能更好。并且具有更好的扩展性（提供更多子类）。
优先使用顺序：Lock > 同步代码块（已进入方法体，分配了资源）> 同步方法（在方法体之外）

五、线程协作

1.问题与方案

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，否则停止生产并等待，直到仓库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，生产这与消费者共享同一个资源，他们之间相互依赖，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，又要马上通知消费者消费。

对于消费者，消费之后，要通知生产者生产新的产品。

synchronized可阻止并发更新同一个共享资源，而不能实现不同进程之间消息的传递。

Java提供了几种方法解决线程间通讯问题：

方法名	作用
wait()	表示线程一直等待，直到其他线程通知，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

注：均是Object类方法，都只能在同步方法或同步代码块中使用。

解决方法1：

并发协作模型“生产者/消费者模式” -> 管程法

生产者将生产好的数据放入缓存区，消费者从缓冲区拿出数据。

解决方法2：

并发协作模型“生产者/消费者模式” -> 信号灯法

判断什么时候等待、监听、唤醒。

2.管程法

//生产者消费者模型 --> 利用缓存区解决：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++) {
//            try {
//                Thread.sleep(1000);
//            } catch (InterruptedException e) {
//                e.printStackTrace();
//            }
            System.out.println("生产了第"+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++) {
//            try {
//                Thread.sleep((int)(Math.random()*5000));
//            } catch (InterruptedException e) {
//                e.printStackTrace();
//            }
            System.out.println("消费了第"+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
    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，等待消费者消费
        if(count==chickens.length){
            //通知消费者，生产者等待
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //如果没有满，生产者放入产品
        chickens[count++] = chicken;
        //通知消费者消费
        this.notify();
    }

    //消费者消费产品
    public synchronized Chicken pop(){
        //判断能否消费
        if(count==0){
            //等待生产者生成，消费者等待
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //如果可以消费
        Chicken chicken = chickens[--count];

        //通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }
}

此处可以添加延时模拟生产消费过程，结果更加直观。

3.信号灯法

//生产者消费者模型 --> 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) {
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            if(i%2==0){
                this.tv.play("节目A");
            }else {
                this.tv.play("节目B");
            }
        }
    }
}

//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;
    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:"+voice);
        //通知观众观看
        this.notifyAll();

        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("观众观看了："+voice);
        //通知演员表演
        this.notifyAll();
        this.flag = !this.flag;
    }
}

4.线程池

背景：经常销毁、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，不用每次都创建）
便于线程管理
- corePoolSize (核心池大小)
- maximumPoolSize (最大线程数)
- keepAliveTime (当线程没有任务，保持多长时间终止)

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

public class TestPool {
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建线程池(参数：线程池大小)
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);

        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());

        //2.关闭连接
        service.shutdownNow();
    }
}

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