Java多线程详解：创建方式、同步与通信、线程池-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/m0_53821599/article/details/119851961

多线程

Thread(线程)

简述：多条执行路径，主线程和子线程并行交替执行

三种创建线程的方式

1、继承Thread方法

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

package com.sgl.demo01;

//创建线程方式一：继承Thread类，重写run()方法，调用start开启线程
public class TestThread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        //run()方法线程体
        for (int i = 0; i < 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();
        //testThread1.run();  //如果调用run()先执行run方法，在执行下面代码，一条执行路径


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

运行结果：

在这里插入图片描述

注意：线程开启不一定执行，CPU调度执行；如果调用run()方法，先执行完run()方法，在执行后面代码，代码如下：

package com.sgl.demo01;

//创建线程方式一：继承Thread类，重写run()方法，调用start开启线程
public class TestThread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        //run()方法线程体
        for (int i = 0; i < 5; 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.run();


        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程--"+i);
        }
    }
}

运行结果：

在这里插入图片描述

网图下载案例：

package com.sgl.demo01;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;

//实现多线程同步下载图片
public class TestThread2 extends Thread{
    String url;//网络图片地址
    String name;//保存的文件名

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

    //下载图片线程的执行体
    @Override
    public void run() {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件名为:"+name);

    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread2 t1 = new TestThread2("https://p2.ssl.qhimgs1.com/sdr/400__/t013fdffe8885b2e998.jpg","1.jpg");
        TestThread2 t2 = new TestThread2("https://p1.ssl.qhimgs1.com/sdr/400__/t01509b0aea5472d44b.jpg","2.jpg");
        TestThread2 t3 = new TestThread2("https://p0.ssl.qhimgs1.com/sdr/400__/t019289d43a43cb057e.jpg","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方法出现异常");
        }
    }
}

在这里插入图片描述

2、Runnable接口(实现Runnable接口)

自定义类实现Runnable接口
实现run()方法，编写线程执行体
创建线程对象，调用start()方法启动线程

package com.sgl.demo01;

//自定义类实现Runnable接口
public class TestThread1 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        //run()方法线程体
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println("我在看代码--"+i);
        }

    }

    public static void main(String[] args) {
        //main线程，主线程
        
        //创建实现类对象
        TestThread1 testThread1 = new TestThread1();

        //创建代理类对象传入实现类对象，并调用start()方法开启线程
        new Thread(testThread1).start();


        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程--"+i);
        }
    }
}

网图下载案例：

package com.sgl.demo01;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;

//实现多线程同步下载图片
public class TestThread2 implements Runnable{
    String url;//网络图片地址
    String name;//保存的文件名

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

    //下载图片线程的执行体
    @Override
    public void run() {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件名为:"+name);

    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread2 t1 = new TestThread2("https://p2.ssl.qhimgs1.com/sdr/400__/t013fdffe8885b2e998.jpg","1.jpg");
        TestThread2 t2 = new TestThread2("https://p1.ssl.qhimgs1.com/sdr/400__/t01509b0aea5472d44b.jpg","2.jpg");
        TestThread2 t3 = new TestThread2("https://p0.ssl.qhimgs1.com/sdr/400__/t019289d43a43cb057e.jpg","3.jpg");

        Thread thread1 = new Thread(t1);
        Thread thread2 = new Thread(t2);
        Thread thread3 = new Thread(t3);
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.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方法出现异常");
        }
    }
}

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Runnable接口具有多线程能力
2. 启动线程：传入目标对象+Thread对象.start()方法
3. 推荐使用：避免单继承局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

案例：

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

package com.sgl.demo01;

//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
public class TextThread4 implements Runnable{

    private int ticketNums = 10;//票数

    @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"+ticketNums--+"票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TextThread4 ticket = new TextThread4();

        new Thread(ticket,"小明").start();
        new Thread(ticket,"小和").start();
        new Thread(ticket,"小杠").start();
    }
}

解决数据紊乱的问题，案例：

package com.sgl.demo01;

//模拟龟兔赛跑
public class Race implements Runnable{

    private static String winner;

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {

//            //模拟兔子休息
//            if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i%10==0){
//                try {
//                    Thread.sleep(2);
//                } catch (InterruptedException e) {
//                    e.printStackTrace();
//                }
//
//            }

            //判断比赛是否结束
            boolean flag = gameOver(i);
            if (flag){
                break;
            }

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->跑了"+i+"步");
        }
    }

    //判断比赛是否结束
    private boolean gameOver(int step){
        //判断是否有胜利者
        if (winner!=null){//已经存在胜利者
            return true;
        }{
            if (step>=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(实现Callable接口) 了解即可！！！

实现Callable接口，需要返回值类型
重写call()方法
创建目标对象
创建执行服务：ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1)
提交执行Future result1 = ser.submit(t1)
获取结果：boolean r1 = result1.get()
关闭服务：ser.shutdownNow()

package com.sgl.demo01;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;

//创建方式：实现Callable接口
/*优点：
可以定义返回值类型
可以抛出异常
*/
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
    String url;//网络图片地址
    String name;//保存的文件名

    public TestCallable(String url, String name) {
        this.name = name;
        this.url = url;
    }
    
    @Override
    public Boolean call() {
        WebDownloader1 webDownloader1 = new WebDownloader1();
        webDownloader1.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://p2.ssl.qhimgs1.com/sdr/400__/t013fdffe8885b2e998.jpg", "1.jpg");
        TestCallable t2 = new TestCallable("https://p1.ssl.qhimgs1.com/sdr/400__/t01509b0aea5472d44b.jpg", "2.jpg");
        TestCallable t3 = new TestCallable("https://p0.ssl.qhimgs1.com/sdr/400__/t019289d43a43cb057e.jpg", "3.jpg");

        //1.创建执行服务
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
        //2.提交执行
        Future<Boolean> result1 = ser.submit(t1);
        Future<Boolean> result2 = ser.submit(t2);
        Future<Boolean> result3 = ser.submit(t3);
        //3.获取结果
        boolean rs1 = result1.get();
        boolean rs2 = result2.get();
        boolean rs3 = result3.get();

        System.out.println(rs1);
        System.out.println(rs2);
        System.out.println(rs3);

        //4.关闭服务
        ser.shutdownNow();
    }
}


//下载器
class WebDownloader1{
    //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方法出现异常");
        }
    }
}

静态代理模式

简述：

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
优点：
代理对象可以做很多真实对象做不了的事情
真实对象做自己专注的事情

package com.sgl.demo02;

/*
静态代理模式：
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
优点：
代理对象可以做很多真实对象做不了的事情
真实对象做自己专注的事情

 */
public class StaticProxy {
    public static void main(String[] args) {

        //WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(new You());

        //You you = new You();
        //WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(you);

        //weddingCompany.HappyMarry();

        new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();
    }

}

interface Marry{
    void HappyMarry();
}

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

//代理角色，帮助你结婚
class WeddingCompany implements Marry{

    //真是目标角色
    private Marry target;

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

    @Override
    public void HappyMarry() {
        before();
        this.target.HappyMarry();//真实对象结婚
        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

理解**Functional Interface(函数式接口)**是学习lambda表达式的关键
函数式接口的定义
1. 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();
}
```
2. 对于函数式接口，可以通过lambda表达式来创建接口对象

注意：

lambda表达式只能有一行代码的情况下才能简化为一行，如果多行，就需要用代码块包裹前提是接口为函数式接口多个参数也可以去掉参数类型，必须加上括号

案例1：(多看代码的注释)

package com.sgl.demo02;

public class TextLambdaDemo01 {

    //3.静态内部类
    static class Like2 implements ILike{
        @Override
        public void lambda() {
            System.out.println("I like lambda2");
        }
    }

    //main方法
    public static void main(String[] args) {

        //用接口创建一个对象
        ILike like = new Like();
        like.lambda();

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


        //4.局部内部类
        class Like3 implements ILike{
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("I like lambda3");
            }
        }
        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 lambda4");
            }
        };
        like.lambda();


        //6.用lambda表达式简化
        like = () -> {
            System.out.println("I like lambda5");
        };
        like.lambda();

    }
}


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

//2.实现类
class Like implements ILike{
    @Override
    public void lambda() {
        System.out.println("I like lambda1");
    }
}

案例2：(多看代码的注释)

package com.sgl.demo02;

public class TextLambdaDemo02 {
//2.静态内部类
//    static class Love implements ILove{
//        @Override
//        public void love(int a) {
//            System.out.println("I love you");
//        }
//    }

    public static void main(String[] args) {
//3.局部内部类
//        class Love implements ILove{
//            @Override
//            public void love(int a) {
//                System.out.println("I love you"+a);
//            }
//        }
//
//        ILove love = new Love();
//        love.love(2);

//4.匿名内部类
//        ILove love = new ILove() {
//            @Override
//            public void love(int a) {
//                System.out.println("I love you"+a);
//            }
//        };
//        love.love(2);

//5.lambda表达式
        ILove love = null;
        Sgl gl = null;
        //lambda表达式简化
//        ILove love = (int a) -> {
//            System.out.println("i love you"+a);
//        };

//        //简化1，去掉参数类型
//        love = (a) -> {
//            System.out.println("i love you"+a);
//        };

        //简化2  简化括号
//        love = a -> {   //多行，用代码块包裹
//            System.out.println("i love you"+a);
//            System.out.println("i love you too"+a);
//        };

        //简化3  去掉花括号
        love = a -> System.out.println("i love you"+a);

        love.love(520);


        gl = (b,c) -> System.out.println("hello"+b+" "+c);
        gl.gl(6,2);



        /*总结：
        lambda表达式只能有一行代码的情况下才能简化为一行，如果多行，就需要用代码块包裹
        前提是接口为函数式接口
        多个参数也可以去掉参数类型，必须加上括号

         */
    }


}

interface ILove{
    void love(int a);
}

interface Sgl{
    void gl(int b,int c);
}

//1.实现类，外部
//class Love implements ILove{
//    @Override
//    public void love(int a) {
//        System.out.println("I love you");
//    }
//}

线程状态

在这里插入图片描述

线程方法

setPriority(int newPriority)   //更改线程的优先级
static void sleep(long millis)    //在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程体休眠
void join()  //等待该线程终止    
static void yield()     //暂停当前正在执行的的线程对象，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

停止线程

建议使用一个标志位进行终止变量，当flag=false，则线程停止；推荐线程自己停下来

1.建议线程正常停止----->利用次数，不建议循环
2.建议使用一个标志位------>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

package com.sgl.demo02
    

//1.建议线程正常停止----->利用次数，不建议循环
//2.建议使用一个标志位------>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
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++);
        }
    }

    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()方法切换标志位，让线程停止
                testStop.stop();
                System.out.println("线程该停止了...");
            }
        }
    }
}

在这里插入图片描述

线程休眠sleep

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

package com.sgl.demo02;

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

public class TestSleep {

    public static void main(String[] args){

//        try {
//            tenDown();
//        } catch (InterruptedException e) {
//            e.printStackTrace();
//        }

        //创建表示当前时间的Date对象
        Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//获取当前系统事件

        while (true){
        try {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));
            startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//跟新当前时间
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

//    //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，让当前正在执行的线程停止，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

注意：如果不礼让，a执行完在执行b；礼让也不一定成功

package com.sgl.demo02;

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，，，，但不一定成功
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行");

    }
}
/*运行结果(两种可能，因为礼让不一定成功)：
第一种结果：
a线程开始执行
a线程停止执行
b线程开始执行
b线程停止执行
第二种结果：
a线程开始执行
b线程开始执行
b线程停止执行
a线程停止执行
 */

线程强制执行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

package com.sgl.demo02;

public class TestJoin implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int  i= 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("线程VIP来了"+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();//插队
            }
            System.out.println("main"+i);
        }
    }
}

观测线程状态

```
public static enum Thread.State
extends Enum<Thread.State>
```
线程状态。线程可以处于以下状态之一：
- NEW new
  尚未启动的线程处于此状态。
- RUNNABLE runnable
  在Java虚拟机中执行的线程处于此状态。
- BLOCKED blocked
  被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态。
- WAITING 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 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 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。

package com.sgl.demo02;

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("");
        });

        //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){//只要线程不停止，就一直输出状态
            try {
                Thread.sleep(100);
                state = thread.getState();//更新线程状态
                System.out.println(state);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }
}

线程的优先级

线程的优先级用数字表示，范围0~10
- Thread.MIN_PRIORITY = 1;
- Thread.MIN_PRIORITY = 10;
- Thread.MIN_PRIORITY = 5;
以下方式改变或获取优先级
- getPriority.setPriority(int xxx)

注意：优先级低只是意味着获取调度的概率低，并不是优先级低就不会被调用，这都是看CPU的调度；优先级的设定在start()调度前

package com.sgl.demo02;

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

        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+Thread.currentThread().getPriority());

        MyPriority myPriority = new MyPriority();

        Thread t1 = new Thread(myPriority);
        Thread t2 = new Thread(myPriority);
        Thread t3 = new Thread(myPriority);
        Thread t4 = new Thread(myPriority);
        Thread t5 = new Thread(myPriority);
        Thread t6 = new Thread(myPriority);

        t1.start();

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

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

        t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);//MAX_PRIORITY = 10
        t4.start();
        
        t5.setPriority(8);
        t5.start();

        t6.setPriority(7);
        t6.start();



    }
}

class MyPriority implements Runnable{

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

守护(daemon)线程

线程分为用户线程****和守护线程
虚拟机必须确保用户线程执行完毕
虚拟机不用等待守护线程执行完毕

package com.sgl.demo02;

public class TextDaemon {
    public static void main(String[] args) {
        Me me = new Me();
        God god = new God();

        Thread thread = new Thread(god);
        thread.setDaemon(true);//默认是false表示用户线程，正常的线程都是用户线程
        thread.start();//上帝守护线程启动

        new Thread(me).start();//我  用户线程启动

    }
}


//上帝
class God implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("上帝一直保佑你");
        }
    }
}

class Me implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 36500; i++) {
            System.out.println("开心活着");
        }
        System.out.println("==========goodbye! world");
    }
}

线程同步

处理线程问题时，多个线程访问同一个对象（并发），并且某些线程还想修改这个对象，这时候我们需要线程同步。线程同步其实就是一种等待机制，多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列，等待前面线程使用完毕，下一个线程再使用
形成条件：队列+锁（保证线程同步的安全性）
由于同一个进程被多个线程共享一块存储空间，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的正确性，在访问时键入 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。存在以下问题：
- 一个线程持有锁会导致其他所需此锁的线程挂起
- 在多线程竞争下，加锁，释放锁会导致比较多的上下切换和调度延时，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

并发：同一个对象被多个线程同时操作

同步方法

synchronized方法和synchronized块

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

synchronized方法控制"对象"的访问，每个对象应用一把锁，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，直到方法返回才释放锁，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，继续执行
缺陷：若将一个大的方法申明为synchronized将会影响效率
同步方法的弊端：方法里面需要修改的内容才需要锁，锁的太多，浪费资源

同步块

同步块：synchronized(Obj) {}
Obj：称之为同步监听器
- Obj可以是任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监听器
- 同步方法中无需指定同步监听器，因为同步方法的同步监听器就是this，就是这个对象本身，或者是class[反射中进一步了解]
同步监听器执行的过程
1. 第一个线程访问，锁定同步监听器，执行其中代码
2. 第二个线程访问，发现同步监听器被锁定，无法访问
3. 第一个线程访问完毕，解锁同步监听器
4. 第二个线程访问，发现同步监听器没有锁，然后锁定访问

三大案例：

package com.sgl.demo02;

//不安全买票
//线程不安全
public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket station = new BuyTicket();

        new Thread(station,"学生").start();
        new Thread(station,"工作族").start();
        new Thread(station,"黄牛").start();
    }
}

class BuyTicket implements Runnable{

    private int ticketNums = 10;
    boolean flag = true;//外部停止方式

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

    }

    //synchronized  同步方法，锁的是this
    public synchronized void buy() throws InterruptedException{
        //判断是否有票
        if (ticketNums<=0){
            flag = false;
            return;
        }

        //模拟延时
        Thread.sleep(1000);

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

package com.sgl.demo02;

public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account(1000,"结婚基金");

        Drawing you = new Drawing(account,50,"你");
        Drawing girlfriend = new Drawing(account,100,"girlfriend");

        you.start();
        girlfriend.start();
    }
}


class Account{
    int money;//余额
    String name;//卡名

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

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;

    }

    //取钱
    @Override
    public void run() {

        //synchronized 默认锁的是this
        //锁的对象是变化的量，需要增删改的对象
        synchronized (account){
            //判断有没有钱
            if (account.money-drawingMoney<0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"余额不足");
                return;
            }

            //模拟延时，sleep可以放大问题的安全性
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            //卡内余额 = 余额-取的钱
            account.money = account.money - drawingMoney;
            //手里的钱
            nowMoney = nowMoney + drawingMoney;

            System.out.println(account.name+"余额为:"+account.money);

            //this.getName() = Thread.currentThread().getName()  this代表当前这个类继承Thread，所以相等
            System.out.println(this.getName()+"手里的钱:"+nowMoney);
        }

    }
}

package com.sgl.demo02;

import java.util.ArrayList;

public class UnsafeList {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(() -> {
                synchronized (list){
                    list.add(Thread.currentThread().getName());
                }
            }).start();
        }

        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

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

测试JUC安全类型的集合

package com.sgl.demo02;

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<>();
        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());
    }
}

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即以上对象的锁时，就可能会发生死锁的问题

package com.sgl.DeadLock;

public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Makeup g1 = new Makeup(0,"灰姑凉");
        Makeup g2 = new Makeup(1,"白雪公主");

        g1.start();
        g2.start();
    }
}

class Lipstick {}
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

    public Makeup(int choice,String girlName){
        this.choice = choice;
        this.girlName = girlName;
    }

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

    //化妆，互相持有对方的锁，就是需要拿到对方的资源
    private void makeup() throws InterruptedException {
        if (choice==0) {
            synchronized (lipstick) {
                System.out.println(this.girlName + "获得口红");
                Thread.sleep(1000);
            synchronized (mirror) {
                System.out.println(this.girlName + "获得镜子");
                }
            }
        }else {
            synchronized (mirror) {
                System.out.println(this.girlName + "获得镜子");
                Thread.sleep(1000);
            synchronized (lipstick) {
                System.out.println(this.girlName + "获得口红");
                }
            }
        }
    }
}

在这里插入图片描述

解决方案

private void makeup() throws InterruptedException {
        if (choice==0) {
            synchronized (lipstick) {
                System.out.println(this.girlName + "获得口红");
                Thread.sleep(1000);
            }

            synchronized (mirror) {
                System.out.println(this.girlName + "获得镜子");
            }
            
        }else {
            synchronized (mirror) {
                System.out.println(this.girlName + "获得镜子");
                Thread.sleep(1000);
            }

            synchronized (lipstick) {
                System.out.println(this.girlName + "获得口红");
            }
        }
    }

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
请求与保存条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对方已获得该资源保持不放
不剥夺条件：进程已获得该资源，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

四个必要条件，破环其中一个或者多个条件就可以避免死锁发生

Lock锁

显示定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象来充当
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相同大的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制在中，比较常用的是ReentrantLock，可以显示加锁，释放锁。

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

package com.sgl.DeadLock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TestLock {
    public static void main(String[] args) {
        TextLock2 textLock2 = new TextLock2();
        new Thread(textLock2).start();
        new Thread(textLock2).start();
        new Thread(textLock2).start();
    }
}


class TextLock2 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();
            }

        }

    }
}

线程通信

Java提供了几个方法解决线程之间的通信问题

wait()               //表示线程一直等待，直到其他线程通知，与sleep不同(不会释放锁)，wait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，优先级高的线程优先调度

注意：均是Object类的方法，都只能在同步方法或者同步代码块中使用，否则会抛出异常IleagalMonitorStateException

生产者消费者模型—>利用缓冲区解决：管城法

    public Productor(SynContainer container){
        this.container = container;
    }

    //生产
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            container.push(new Chicken(i));
            System.out.println("生产了"+i+"只鸡");
            
        }
    }
}

//消费者
class Consumer extends  Thread{
    SynContainer container;

    public Consumer(SynContainer container){
        this.container = container;
    }

    //消费
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消费了-->"+container.pop().id+"只鸡");
        }
    }
}


//产品
class Chicken {
    int id;//产品编号

    public Chicken(int id) {
        this.id = id;
    }
}

//缓冲区
class SynContainer {

    //需要一个容器大小
    Chicken[] chickens = new Chicken[10];
    //容器计数器
    int count = 0;

    //生产者放入的产品
    public synchronized void push(Chicken chicken){
        //如果容器满了，就需要等待消费者消费
        if (count==chickens.length){
            //通知消费者，生产等待
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //如果没有满，就需要丢入产品
        chickens[count] = chicken;
        count++;

        //可以通知消费者消费了
        this.notifyAll();

    }

    //消费者消费产品
    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;
    }
}

生产者消费者模型—>信号灯法：

package com.sgl.DeadLock;

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("快乐大本营播放中");
            }else{
                this.tv.play("dy: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---》节目
class TV{
    //演员表演，观众等待   T
    //观众观看，演员等待   F
    String voice;//表演的节目
    boolean flag = true;

    //表演
    public synchronized void play(String voice){
        if (!flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("演员表演了"+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){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("观看了"+voice);
        //通知演员表演
        this.notifyAll();
        this.flag = !this.flag;
    }

}

线程池

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，对性能影响非常大
提前创建好多个线程，翻入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中，可以避免频繁创建和销毁，实现重复利用
- 优点：
  1. 提高响应速度（减少了创建新线程的时间）
  2. 降低资源消耗（重复利用线程池中的线程，不要每次都创建）
  3. 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

使用线程池

线程池相关的API：ExecutorService和Executors
ExecutorService：真正的线程池接口。常见的子类ThreadPoolExecutor
- void execute(Runnable command):执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable
- Future**submit(**Callabletask):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

package com.sgl.DeadLock;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TextPool {
    public static void main(String[] args) {
        //创建服务，创建连接池
        //newFixedThreadPool  参数为线程池的大小
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());


        //2.关闭链接
        service.shutdown();
    }
}

class MyThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i);
        }
    }
}