Java多线程

最新推荐文章于 2022-10-20 17:28:14 发布

Zy丶zzZ_

最新推荐文章于 2022-10-20 17:28:14 发布

阅读量273

点赞数

分类专栏： Java 文章标签： java 开发语言后端

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_50860184/article/details/123080827

版权

Java 专栏收录该内容

9 篇文章

订阅专栏

Java多线程

线程简介

任务
进程 Process
线程 Thread
- 关系
  - 进程时执行程序的依次执行过程，是一个动态的概念，时系统资源分配的单位
  - 一个进程可以包含若干个进程，一个进程中至少有一个线程，不然没有存在的意义
  - 线程是CPU调度和执行的单位
多线程
概念
- 线程就是独立的执行路径
- 在程序运行时，即使没有自己创建线程，后台也会有多个线程，如主线程，gc线程（用于垃圾回收）
- main() 称之为主线程，为系统的入口，用于执行整个程序
- 在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统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

线程创建（重点）

Thread class 继承 Thread 类（重点）

自定义线程继承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 Thread;

//创建线程方式一：继承 TestThread 类，重写 run() 方法，调用 start 开启线程

//总结：注意，线程的开启不一定立即执行，由CPU调度执行
public class TestThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        // run() 方法线程体
        for (int i = 0; i < 20; 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
        TestThread testThread1 = new TestThread();
        //调用 start() 方法开启线程
        testThread1.start();//main 线程 与 自定义线程 一起执行
//        testThread1.run();//先执行自定义线程，再执行main线程

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程---" + i);
        }

    }
}

Runnable 接口实现 Runnable 接口（重点）

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

推荐使用Runnable对象，因为Java单继承的局限性

package Thread;

//创建线程方式2：实现runnable接口，重写run方法
//执行线程需要丢入runnable解耦实现类，调用start方法

public class TestRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        // run() 方法线程体
        for (int i = 0; i < 20; 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
        TestRunnable testRunnable = new TestRunnable();
        //创建线程对象，通过线程对象来开启我们的线程     代理
        Thread thread = new Thread(testRunnable);
        //调用 start() 方法开启线程
        thread.start();

        //合二为一
//        new Thread(testRunnable).start();

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程---" + i);
        }

    }
}

Callable 接口实现 Callable 接口（了解）

实现 Callable 接口，需要返回值类型
重写call方法，需要抛出异常
创建目标对象

创建执行服务：

ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);

提交执行：

Future<Boolean> result1 = ser.submit(1);

获取结果：
```
boolean r1 = result1.get();
```
关闭服务：
```
ser.shutdownNow();
```

//源码见 “线程实现（以网图下载为例）”

Lamda表达式

λ 希腊字母表中排序第十一位的字母，英语名称为Lambda
避免匿名内部类定义过多
其实质属于函数式编程的概念
- （params）-> expression[表达式]
- （params）-> statement[语句]
- （params）-> {statement}
Functional Interface （函数式接口）是关键

函数式接口的定义：

任何借口，如何只包含唯一一个抽象方法，那么他就是一个函数式接口
```
public interface Runnable{
    public abstract void run();
}
```
对于函数式接口，我们可以通过 lambda 表达式来创建该接口的对象

package Thread.Lambda;

//推导 lambda 表达式     按照 1 -> 6 发展
public class Demo01 {

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

    public static void main(String[] args) {
        ILike like = new Like();
        like.lambda();

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

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

package Thread.Lambda;

//含参lambda表达式
public class Demo02 {

    static class Love2 implements Ilove{
        @Override
        public void love(int a) {
            System.out.println("I love you-->" + a);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Ilove love = new Love1();
        love.love(1);

        love = new Love2();
        love.love(2);

        class Love3 implements Ilove{
            @Override
            public void love(int a) {
                System.out.println("I love you-->" + a);
            }
        }

        love = new Love3();
        love.love(3);

        love = new Ilove() {
            @Override
            public void love(int a) {
                System.out.println("I love you-->" + a);
            }
        };
        love.love(4);

        love = (int a) ->{
            System.out.println("I love you-->" + a);
        };
        love.love(5);

        //简化1   参数类型
        love = (a) ->{
            System.out.println("I love you-->" + a);
        };
        love.love(6);

        //简化2   括号
        love = a ->{
            System.out.println("I love you-->" + a);
        };
        love.love(7);

        //简化3   花括号
        love = a -> System.out.println("I love you-->" + a);;
        love.love(8);

        //总结：
        //lambda表达式只能在有一行代码的情况下简化成为一行
        //前提接口是函数式接口
        //多个参数也可以去掉参数类型，要全部去掉，且必须加括号

    }
}


interface Ilove{
    void love(int a);
}

class Love1 implements Ilove{
    @Override
    public void love(int a) {
        System.out.println("I love you-->" + a);
    }
}

静态代理模式

要求
- 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了的事情
- 真实对象专注于自己的事情

package Thread;

//静态代理模式总结
//真实对象和代理对象都要实现同一个接口
//代理对象要代理真实角色

//代理对象可以做很多真实对象做不了的事情
//真实对象专注于做自己的事情

public class StaticProxy {

    public static void main(String[] args) {

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

        WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(new You());
        weddingCompany.HappyMarry();

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

}

interface Marry{

    void HappyMarry();
}

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

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

    private Marry target;

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

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

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

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

线程实现(以网图下载为例)

### Thread class

package Thread;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

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

//利用网图下载 练习 Thread 方法，实现多线程同步下载图片
public class TestCommonsIOThread extends Thread{

    private String url;//网络图片地址
    private String name;//保存的文件名

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

    //下载图片线程执行体
    @Override
    public void run() {
        WebDownloader__ webDownloader = new WebDownloader__();
        webDownloader.downloader(url, name);
        System.out.println("下载的文件名为： " + name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestCommonsIOThread p1 = new TestCommonsIOThread("https://cn.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=FaG6dzoh&id=E4CFCEE0D7CAE7BDCFCD4EEF7C4845CB3A245C87&thid=OIP.FaG6dzohGs3q45-DwsEyQQHaEK&mediaurl=https%3a%2f%2ftse1-mm.cn.bing.net%2fth%2fid%2fR-C.15a1ba773a211acdeae39f83c2c13241%3frik%3dh1wkOstFSHzvTg%26riu%3dhttp%253a%252f%252fwww.desktx.com%252fd%252ffile%252fwallpaper%252fscenery%252f20170120%252ffdf948c82074494a74bf258eed4f855d.jpg%26ehk%3dfYrgVtm0hD0sZn455mcVyf5k%252bQz7RScjHLMyUi6jG0A%253d%26risl%3d%26pid%3dImgRaw%26r%3d0&exph=945&expw=1680&q=%e5%9b%be%e7%89%87&simid=608028886699291423&FORM=IRPRST&ck=D470F24E5A731FA4B7F4E96539D01A75&selectedIndex=0&idpp=overlayview&ajaxhist=0&ajaxserp=0","1.jpg");
        TestCommonsIOThread p2 = new TestCommonsIOThread("https://cn.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=rHuc8SKa&id=2A67B025EDB55DFCC3EAB049289AB0CD4D0A72B5&thid=OIP.rHuc8SKa0wLVwCqqA27uIwHaEt&mediaurl=https%3A%2F%2Fpic1.zhimg.com%2Fv2-d58ce10bf4e01f5086c604a9cfed29f3_r.jpg%3Fsource%3D1940ef5c&exph=3829&expw=6015&q=%e5%9b%be%e7%89%87&simid=608020167918229032&form=IRPRST&ck=FFF1295456535BD4920DDA35BC479F01&selectedindex=1&ajaxhist=0&ajaxserp=0&vt=0&sim=11","2.jpg");
        TestCommonsIOThread p3 = new TestCommonsIOThread("https://cn.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=xsA%2B3qUw&id=FAD1F40CD98810BC384B79F9306DA63BB2291830&thid=OIP.xsA-3qUw6cqmd8nRfxk6TQHaEK&mediaurl=https%3A%2F%2Ftse1-mm.cn.bing.net%2Fth%2Fid%2FR-C.c6c03edea530e9caa677c9d17f193a4d%3Frik%3DMBgpsjumbTD5eQ%26riu%3Dhttp%253a%252f%252fwww.desktx.com%252fd%252ffile%252fwallpaper%252fscenery%252f20170209%252fca186d97701674b996264b2d352894a7.jpg%26ehk%3DHunG%252fPF7pUbpcS34cWpNvlS%252faoDPbcaTYL6LFFPQIIM%253d%26risl%3D%26pid%3DImgRaw%26r%3D0&exph=1152&expw=2048&q=%e5%9b%be%e7%89%87&simid=608019725529014530&form=IRPRST&ck=8CEBE533C75C707FBB0F7388BB03D44B&selectedindex=2&ajaxhist=0&ajaxserp=0&vt=0&sim=11","3.jpg");

        //启动线程执行体
        p1.start();
        p2.start();
        p3.start();
    }

}

//下载器
class WebDownloader{
    //下载方法
    public void downloader(String url, String name){
        try {//文件工具
            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

package Thread;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

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

//利用网图下载 练习 Thread 方法，实现多线程同步下载图片
public class TestCommonsIOThread extends Thread{

    private String url;//网络图片地址
    private String name;//保存的文件名

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

    //下载图片线程执行体
    @Override
    public void run() {
        WebDownloader__ webDownloader = new WebDownloader__();
        webDownloader.downloader(url, name);
        System.out.println("下载的文件名为： " + name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestCommonsIOThread p1 = new TestCommonsIOThread("https://cn.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=FaG6dzoh&id=E4CFCEE0D7CAE7BDCFCD4EEF7C4845CB3A245C87&thid=OIP.FaG6dzohGs3q45-DwsEyQQHaEK&mediaurl=https%3a%2f%2ftse1-mm.cn.bing.net%2fth%2fid%2fR-C.15a1ba773a211acdeae39f83c2c13241%3frik%3dh1wkOstFSHzvTg%26riu%3dhttp%253a%252f%252fwww.desktx.com%252fd%252ffile%252fwallpaper%252fscenery%252f20170120%252ffdf948c82074494a74bf258eed4f855d.jpg%26ehk%3dfYrgVtm0hD0sZn455mcVyf5k%252bQz7RScjHLMyUi6jG0A%253d%26risl%3d%26pid%3dImgRaw%26r%3d0&exph=945&expw=1680&q=%e5%9b%be%e7%89%87&simid=608028886699291423&FORM=IRPRST&ck=D470F24E5A731FA4B7F4E96539D01A75&selectedIndex=0&idpp=overlayview&ajaxhist=0&ajaxserp=0","1.jpg");
        TestCommonsIOThread p2 = new TestCommonsIOThread("https://cn.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=rHuc8SKa&id=2A67B025EDB55DFCC3EAB049289AB0CD4D0A72B5&thid=OIP.rHuc8SKa0wLVwCqqA27uIwHaEt&mediaurl=https%3A%2F%2Fpic1.zhimg.com%2Fv2-d58ce10bf4e01f5086c604a9cfed29f3_r.jpg%3Fsource%3D1940ef5c&exph=3829&expw=6015&q=%e5%9b%be%e7%89%87&simid=608020167918229032&form=IRPRST&ck=FFF1295456535BD4920DDA35BC479F01&selectedindex=1&ajaxhist=0&ajaxserp=0&vt=0&sim=11","2.jpg");
        TestCommonsIOThread p3 = new TestCommonsIOThread("https://cn.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=xsA%2B3qUw&id=FAD1F40CD98810BC384B79F9306DA63BB2291830&thid=OIP.xsA-3qUw6cqmd8nRfxk6TQHaEK&mediaurl=https%3A%2F%2Ftse1-mm.cn.bing.net%2Fth%2Fid%2FR-C.c6c03edea530e9caa677c9d17f193a4d%3Frik%3DMBgpsjumbTD5eQ%26riu%3Dhttp%253a%252f%252fwww.desktx.com%252fd%252ffile%252fwallpaper%252fscenery%252f20170209%252fca186d97701674b996264b2d352894a7.jpg%26ehk%3DHunG%252fPF7pUbpcS34cWpNvlS%252faoDPbcaTYL6LFFPQIIM%253d%26risl%3D%26pid%3DImgRaw%26r%3D0&exph=1152&expw=2048&q=%e5%9b%be%e7%89%87&simid=608019725529014530&form=IRPRST&ck=8CEBE533C75C707FBB0F7388BB03D44B&selectedindex=2&ajaxhist=0&ajaxserp=0&vt=0&sim=11","3.jpg");

        //启动线程执行体
        p1.start();
        p2.start();
        p3.start();
    }

}

//下载器
class WebDownloader{
    //下载方法
    public void downloader(String url, String name){
        try {//文件工具
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，downloader方法出现问题");
        }
    }

}

Callable 接口

package Thread;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

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

//线程创建方式3， 实现 Callable 方法
/*
1.可以定义返回值
2.可以抛出异常
3.处理方式较为复杂
 */
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {

    private String url;//网络图片地址
    private String name;//保存的文件名

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

    //下载图片线程执行体
    @Override
    public Boolean call() {
        WebDownloader__ webDownloader = new WebDownloader__();
        webDownloader.downloader(url, name);
        System.out.println("下载的文件名为： " + name);
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        TestCallable p1 = new TestCallable("https://cn.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=FaG6dzoh&id=E4CFCEE0D7CAE7BDCFCD4EEF7C4845CB3A245C87&thid=OIP.FaG6dzohGs3q45-DwsEyQQHaEK&mediaurl=https%3a%2f%2ftse1-mm.cn.bing.net%2fth%2fid%2fR-C.15a1ba773a211acdeae39f83c2c13241%3frik%3dh1wkOstFSHzvTg%26riu%3dhttp%253a%252f%252fwww.desktx.com%252fd%252ffile%252fwallpaper%252fscenery%252f20170120%252ffdf948c82074494a74bf258eed4f855d.jpg%26ehk%3dfYrgVtm0hD0sZn455mcVyf5k%252bQz7RScjHLMyUi6jG0A%253d%26risl%3d%26pid%3dImgRaw%26r%3d0&exph=945&expw=1680&q=%e5%9b%be%e7%89%87&simid=608028886699291423&FORM=IRPRST&ck=D470F24E5A731FA4B7F4E96539D01A75&selectedIndex=0&idpp=overlayview&ajaxhist=0&ajaxserp=0","1.jpg");
        TestCallable p2 = new TestCallable("https://cn.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=rHuc8SKa&id=2A67B025EDB55DFCC3EAB049289AB0CD4D0A72B5&thid=OIP.rHuc8SKa0wLVwCqqA27uIwHaEt&mediaurl=https%3A%2F%2Fpic1.zhimg.com%2Fv2-d58ce10bf4e01f5086c604a9cfed29f3_r.jpg%3Fsource%3D1940ef5c&exph=3829&expw=6015&q=%e5%9b%be%e7%89%87&simid=608020167918229032&form=IRPRST&ck=FFF1295456535BD4920DDA35BC479F01&selectedindex=1&ajaxhist=0&ajaxserp=0&vt=0&sim=11","2.jpg");
        TestCallable p3 = new TestCallable("https://cn.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=xsA%2B3qUw&id=FAD1F40CD98810BC384B79F9306DA63BB2291830&thid=OIP.xsA-3qUw6cqmd8nRfxk6TQHaEK&mediaurl=https%3A%2F%2Ftse1-mm.cn.bing.net%2Fth%2Fid%2FR-C.c6c03edea530e9caa677c9d17f193a4d%3Frik%3DMBgpsjumbTD5eQ%26riu%3Dhttp%253a%252f%252fwww.desktx.com%252fd%252ffile%252fwallpaper%252fscenery%252f20170209%252fca186d97701674b996264b2d352894a7.jpg%26ehk%3DHunG%252fPF7pUbpcS34cWpNvlS%252faoDPbcaTYL6LFFPQIIM%253d%26risl%3D%26pid%3DImgRaw%26r%3D0&exph=1152&expw=2048&q=%e5%9b%be%e7%89%87&simid=608019725529014530&form=IRPRST&ck=8CEBE533C75C707FBB0F7388BB03D44B&selectedindex=2&ajaxhist=0&ajaxserp=0&vt=0&sim=11","3.jpg");

        //创建执行服务
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);//开辟一个含3个线程的线程池

        //提交线程
        Future<Boolean> result1 = ser.submit(p1);
        Future<Boolean> result2 = ser.submit(p2);
        Future<Boolean> result3 = ser.submit(p3);

        //获取结果
        boolean r1 = result1.get();
        boolean r2 = result1.get();
        boolean r3 = result1.get();

        //关闭服务
        ser.shutdownNow();

    }

}


class WebDownloader__ {
    //下载方法
    public void downloader(String url, String name){
        try {//文件工具
            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");
        }
    }

}

小结
- 继承Thread类
  - 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
- 实现 Runnable 接口
  - 实现接口 Runnable 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：避免单继承局限性，灵活方便，方便一个对象被多个线程使用
- 实现 Callable 接口（了解）
  - 可以定义返回值
  - 可以抛出异常

线程状态

线程五大状态

创建状态（new）
就绪状态（start）
运行状态
阻塞状态（sleep，wait或同步锁定）
死亡状态（线程中断或结束）

在这里插入图片描述

停止线程

不推荐使用JDK提供的 stop(), destory() 方法【已废弃】
推荐线程自己停下来

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

package Thread;

//测试stop
//1.建议线程正常停止 --> 利用次数，不建议死循环
//2.建议使用标识位 --> 设置一个标识位
//3.不要使用stop或者destory等过时或者JDK不建议使用的方法
public class TestStop implements Runnable{

    //设置一个标识位
    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，转换标识位
    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方法切换标识位，让子线程停止
                testStop.stop();
                System.out.println("线程停止");
            }

        }
    }
}

线程休眠

sleep(时间)指定当先线程阻塞的毫秒数 1s = 1000ms
sleep存在异常 InterruptException
sleep时间达到后线程进入就绪状态
sleep可以模拟网络延时，倒计时

每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁

package Thread.TestSleep;

//模拟网络延时：放大问题的发生性
public class Demo01 implements Runnable{

    private int ticketNums = 10;

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (ticketNums <= 1){
                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-- + "张票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Demo01 test = new Demo01();

        new Thread(test,"张三").start();
        new Thread(test,"李四").start();
        new Thread(test,"王五").start();
    }
}

package Thread.TestSleep;

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

//模拟倒计时
public class Demo02 {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            tenDown();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //打印当前系统时间
        Date date = new Date(System.currentTimeMillis());//获取当前时间

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

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重新调度，礼让不一定成功，看cpu心情

package Thread;

//测试礼让线程
//礼让不一定成功，看cpu心情
public class TestYield {

    public static void main(String[] args) {
        MyYeild myYeild = new MyYeild();

        new Thread(myYeild,"a").start();
        new Thread(myYeild,"b").start();

    }

}

class MyYeild 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");

    }
}

线程强制执行

Join 合并线程，待此线程执行完成后，再执行其他线程，其他线程阻塞

可以想象成插队

package Thread;

//测试Join 方法，想象为插队
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 {

        //启动线程
        TestJoin testJoin = new TestJoin();
        Thread thread = new Thread(testJoin);
        thread.start();

        //主线程
        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            //前200并发执行，到200时，先执行完插队线程，在执行main线程
            if (i == 200){
                thread.join();//插队
            }
            System.out.println("main "+ i);
        }
    }


}

线程状态观测

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
time 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

terminate 已退出的线程处于此状态

package Thread;

//观察测试线程的状态
public class TestState {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(() ->{
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("//");
        });

        //观察状态
        Thread.State state = thread.getState();
        System.out.println(state);//NEW

        //观察启动后
        thread.start();//启动线程
        state = thread.getState();
        System.out.println(state);//RUNNABLE

        while (state != Thread.State.TERMINATED){//只要线程不终止就一直输出状态
            Thread.sleep(100);
            state = thread.getState();//更新线程状态
            System.out.println(state);
        }

        thread.start();//线程死亡之后不能再次启动

    }

}

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该调度哪个线程来执行

线程的优先级用数字表示，范围从0 - 10

Thread.MIN_PRIPRITY =1;
Thread.MAX_PRIPRITY =10;
Thread.NORM_PRIPRITY =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，主要看CPU的调度

package Thread;

public class TestPriority {

    public static void main(String[] args) {
        //主线程默认优先级
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + Thread.currentThread().getPriority());

        Mypriority mypriority = new Mypriority();

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

        //先设置优先级，再启动
        t1.start();

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

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

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

        t5.setPriority(5);
        t5.start();

        t6.setPriority(8);
        t6.start();

    }

}


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

守护线程

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
虚拟机不同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

package Thread;

//测试守护线程
//上帝守护你
public class TestDaemon {

    public static void main(String[] args) {
        God god = new God();
        You_ you_ = new You_();

        Thread thread = new Thread(god);
        thread.setDaemon(true);//默认是false表示是用户线程，正常的线程都是用户线程

        thread.start();//上帝守护线程启动

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


}

//上帝
class God implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("上帝保佑着你");
        }
    }
}

//你
class You_ implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 36500; i++) {
            System.out.println("你一生都开心的活着");
        }
        System.out.println("======Goodby!World!======");
    }
}

线程同步(重点)

并发：同一个对象被多个线程同时操作
处理多线程问题时，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还想修改这个对象，这时我们就需要线程同步，线程同步其实就是一种等待机制，多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列，等待前面线程使用完毕，下一个线程再使用
形成条件：队列 + 锁
由于同一线程的多个线程共享同一块储存空间，在方便的同时，也带来了访问冲突的问题，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，使用后释放即可，存在以下问题
- 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起
- 在多线程竞争下，加锁，释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，引起性能问题
- 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁会导致优先级倒置，引起性能问题

同步方法

针对方法提出一套机制，该机制就是 synchronized 关键字，它包括两种用法： synchronized 方法和 synchronized 块
```
public synchronized 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

同步块

synchronized(Obj){}

Obj 称之为同步监视器
- Obj可以时任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监视器
- 同步方法中无需指定同步监视器，因为同步方法的同步监视器就是 this ，就是这个对象本身，或者是 class [反射中讲解]

同步监视器的执行过程

第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中代码
第二个线程访问，发现同步监视器被锁定，无法访问
打一个线程访问完毕，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

package Thread.Synchronized;

//不安全的买票
public class Demo01 {

    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();

        new Thread(buyTicket,"张三").start();
        new Thread(buyTicket,"李四").start();
        new Thread(buyTicket,"王五").start();
    }

}


class BuyTicket implements Runnable{

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

    @Override
    public void run() {
        //买票
        while (flag){
            try {
                //模拟延时
                Thread.sleep(100);

                buy();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

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



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


}

package Thread.Synchronized;

//不安全的取钱
//两个人去银行取钱，账户
public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account(1000,"基金");

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

        you.start();
        someone.start();
    }
}

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

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


//银行
//模拟取钱
class Drawing extends Thread{

    Account account;//账户
    //取了多少钱
    int drawingMoney;
    //现在手里有多少钱
    int nowMoney;

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


    //取钱
    //synchronized 默认锁的是this
    @Override
    public void run() {

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

            //sleep可以放大问题的发生性
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            //卡内余额 = 余额 - 取得钱
            account.money = account.money - drawingMoney;

            //现在手中的钱
            nowMoney = nowMoney + drawingMoney;

            System.out.println(account.name + "余额为：" + account.money);
            //Thread.currentThread().getName() = this.getName()
            System.out.println(this.getName() + "手里的钱：" + nowMoney);

        }

    }
}

package Thread.Synchronized;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

//线程不安全的集合
public class Demo03 {
    public static void main(String[] args) {

        List<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());
    }
}

JUC安全类型的集合

package Thread;

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

//测试JUC安全类型的集合
public class TestJUC {
    public static void main(String[] args) {
        CopyOnWriteArrayList<String> list =  new CopyOnWriteArrayList<String>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(() ->{
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }

        try {
            Thread.sleep(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,"灰姑娘");
        Makeup g2 = new Makeup(1,"白雪公主");

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

    }

}


//口红
class Lipstick{


}

//镜子
class Mirror{

}



class Makeup extends Thread{

    //需要的资源只有一份，用static保证
    static Lipstick lipstick = new Lipstick();
    static Mirror mirror = new Mirror();

    int choice;//选择
    String name;//使用化妆品的人

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

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

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

            }
            synchronized (mirror) {//1秒后获得镜子的锁
                System.out.println(this.name + "获得镜子的锁");
            }
        }else {
            synchronized (mirror) {//获得镜子的锁
                System.out.println(this.name + "获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);

            }
            synchronized (lipstick) {//2秒后获得口红的锁
                System.out.println(this.name + "获得口红的锁");
            }
        }
    }
}

Lock（锁）

从JDK 5.0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 （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。

package Thread;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

//测试Lock锁
public class TestLock {

    public static void main(String[] args) {
        TestLock2 testLock2 = new TestLock2();

        new Thread(testLock2).start();
        new Thread(testLock2).start();
        new Thread(testLock2).start();
    }

}

class TestLock2 implements Runnable{

    int ticketNums = 10;

    //定义lock锁
    private 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（已经进入了方法体，分配了相应资源) > 同步方法（在方法体之外)

线程通信问题(线程协作)

应用场景：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，消费者将仓库中的产品取走消费
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，知道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，知道仓库中再次放入产品为止

分析

生产者和消费者共享同一个资源，并且生产者和消费者之间相互依赖，会为条件
对于生产者，没有生产产品之前，要通知消费者等待，而生产了产之后，又需要马上通知消费者消费
对于消费者，在消费之后们要通知生产者已经结束消费，需要生产新的产品以供消费
在生产者消费者问题中，仅有 synchronized 是不够的
- synchronized 可阻止并发更新同一个共享资源，实现了同步
- synchronized 不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）

Java提供了几个方法解决线程之间的通信问题

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调度

解决方法

解法一

管程法
生产者：负责生产数据的模块（可能是方法，对象，线程，进程）
消费者：负责处理数据的模块（可能是方法，对象，线程，进程）
缓冲区：消费者不能直接使用生产者的数据，它们之间有个“缓冲区”

生产者将生产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据

package Thread.TestPC;

//测试：生产者消费者模型 --> 利用缓冲区解决：管程法

//生产者，消费者，产品，缓冲区
public class Demo01 {

    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++) {
            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("消费了第-->" + container.pop().id + "只鸡");
        }
    }
}

//产品
class Chicken{
    int id;//产品编号

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

//缓冲区
class SynContainer{

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

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


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

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

    }


    //消费者消费产品
    public synchronized Chicken pop(){
        //判断能否消费
        if (count == 0){
            //等待生产者生产，消费者消费
            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.notify();
        return chicken;
    }
}

解法二

信号灯法

标识位判断何时等待，何时唤醒

package Thread.TestPC;


//测试生产者消费者问题2：信号灯法，标识位解决
public class Demo02 {

    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("节目播放中");
            }else{
                this.tv.play("广告播放中");
            }
        }
    }
}

//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 true
    //观众观看，演员等待 false

    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.notify();//通知观众观看
        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.notify();
        this.flag = !this.flag;
    }

}

线程池

使用线程池

背景:经常创建和销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大
思路:提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。
好处
- 提高响应速度（减少了创建新线程的时间)
- 降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建)
- 便于线程管理
  - corePoolSize : 核心池的大小
  - 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
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
- Future submit(Callable 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

回顾

package Thread;

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

//回顾总结线程的创建
public class TestSummary {

    public static void main(String[] args) {
        new MyThread1().start();

        new Thread(new MyThread2()).start();

        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(new MyThread3());
        new Thread(futureTask).start();

        try {
            Integer integer = futureTask.get();
            System.out.println(integer);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }


    }

}


//1.继承Thread类
class MyThread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("MyThread1");
    }
}

//2.实现Runnable接口
class MyThread2 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("MyThread2");
    }
}

//3.实现Callable接口
class MyThread3 implements Callable<Integer>{
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println("MyThread3");
        return 100;
    }
}