多线程

1 线程简介
2 线程实现
2.7 静态代理
2.8 Lamda表达式
3 线程状态
4 线程同步
5 线程协作问题
- 5.1 解决方法
- - 5.1.1 管程法
  - 5.1.2 信号灯法
6 高级主题
总结

1 线程简介

任务，进程，线程，多线程

任务
需要做的事情

线程 Thread
完成事情的道路

进程 Process
操作系统中运行的程序就是进程比如：QQ，播放器，游戏，IDE…；

进程里面有多个线程：

说起进程，就不得不说一下程序。程序是指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。
而进程则是执行程序的一次执行过程，它是一个动态的概念。是系统资源分配的单位。
通常在一个进程中可以包含若干个线程，当然一个进程中至少有一个线程，不然没有存在的意义。线程是CPU调度和执行的单位。

注意：很多多线程是模拟出来的，真正的多线程是指由多个cpu，即多核，如服务器。如果是模拟出来的多线程，即在一个cpu的情况下，在同一个时间点，cpu只能执行一个代码，因为切换的很快，所以就有同时执行的错觉。
本章核心概念

线程就是独立的运行路径；
在程序运行时，即使没有自己创建线程，后台也会有多个线程，如主线程、gc线
main()称之为主线程，为系统的入口，用于执行整个程序；
在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序是不能人为的干扰的。
对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制；
线程会带来额外的开销，如cpu调度时间，并发控制开销。
每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致。

2 线程实现

三种创建方式：
Thread class → 继承Thread类（重点）

Runnable 接口 → 实现 Runnable 接口（重点）

Callable 接口 → 实现 Callable 接口（了解）

Thread

学习提示：查看JDK帮助文档

2.1 继承Thread类

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

 public class testThread1 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) {
    
    
        //创建一个对象，调用start方法
        testThread1 a = new testThread1();
        a.start(); //两个线程交替执行  “我在读书”和“我在看代码”交替出来
        //a.run();  // 先执行”我在看代码“  执行完毕再执行”我在读书“
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
    
    
            System.out.println("我在读书-"+i);
        }
    }
}

注意：线程开启不一定立即执行，由CPU调度执行

示例：图片下载

使用Commons IO包，是针对IO流功能的工具类库。

下载图片步骤：

调用下载器方法
重写run方法
填入网址、名字并启动线程

package lib;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

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

/**
 1. @author CHAIN
 */
//联系Thread，实现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;
    }
//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("下载的文件名为："+name);
    }

    public static void main(String[] args) {
    
    
        TestThread2 t1 = new TestThread2("https://ss1.bdstatic.com/70cFuXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=4015125149,3656732410&fm=26&gp=0.jpg","t1.jpg");
        TestThread2 t2 = new TestThread2("https://ss1.bdstatic.com/70cFuXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=176549861,2908328616&fm=26&gp=0.jpg","t2.jpg");
        TestThread2 t3 = new TestThread2("https://ss1.bdstatic.com/70cFuXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=2654924537,3043598140&fm=26&gp=0.jpg","t3.jpg");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

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

2.2 实现Runnable接口

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

//创建线程方式2：实现runnable接口，重写run方法，执行线程需要丢入runnable接口实现类，调用start方法
public class TestThread3 implements Runnable{
    
    
    @Override
    public void run() {
    
    
        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
        TestThread3 testThread3 = new TestThread3();
        //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(testThread3);
        //thread.start();
       new Thread(testThread3).start();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
    
    
            System.out.println("我在读书-"+i);
        }
    }
}

2.3 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，方便哦那个一个对象被多个线程使用

2.4 并发问题

//多个线程同时操作同一个对象
//买火车篇的例子

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(100);
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了第"+ticketNums--+"张票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
    
    
        TestThread4 testThread4 = new TestThread4();
        new Thread(testThread4,"小明").start();
        new Thread(testThread4,"小红").start();
        new Thread(testThread4,"小刚").start();
    }
}

可能导致三个人抢到同一个序号的票：

小刚拿到了第10张票
小红拿到了第8张票
小明拿到了第9张票
小红拿到了第7张票
小刚拿到了第6张票
小明拿到了第7张票
小红拿到了第5张票
小明拿到了第4张票
小刚拿到了第3张票
小明拿到了第0张票
小红拿到了第2张票
小刚拿到了第1张票

小结：
多个线程操作同一个资源的情况下，线程不安全，数据紊乱，

2.5 例题：龟兔赛跑

public class Race implements Runnable{
    
    

    private static String winner;
    public void run() {
    
    
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
    
    
            //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");
            if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子")&&i%10==0) {
    
    
                try {
    
    
                    Thread.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
    
    
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    //判断是否完成比赛
    private boolean gameOver(int steps){
    
    
        //判断是否有胜利者
        if (winner!=null) {
    
    
            //已经存在胜利者
            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();
    }
}

2.6 实现Callable接口

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(t1)；
获取结果：boolean r1 = result1.get()
关闭服务：ser.shutdownNow()；
//线程创建方式三：实现calladle接口
/*
1. 实现Callable接口
  2.实现call方法
  3.创建执行服务
  4.提交执行
  5.获取结果
  6.关闭服务

public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
    
    
    private String url;
    private String name;

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

    @Override
    public Boolean call() {
    
    
        WebDownloader WebDownloader = new WebDownloader();
        WebDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件名为："+name);
        return true;
    }
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
    
    

        TestCallable T1= new TestCallable("https://ss1.bdstatic.com/70cFuXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=4015125149,3656732410&fm=26&gp=0.jpg","1.jpg");
        TestCallable T2= new TestCallable("https://ss1.bdstatic.com/70cFuXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=176549861,2908328616&fm=26&gp=0.jpg","2.jpg");
        TestCallable T3= new TestCallable("https://ss1.bdstatic.com/70cFuXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=2654924537,3043598140&fm=26&gp=0.jpg","3.jpg");
        //创建执行服务,new一个池子里面有三个线程
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
        //提交执行,返回三个值
        Future<Boolean> r1 = ser.submit(T1);
        Future<Boolean> r2 = ser.submit(T2);
        Future<Boolean> r3 = ser.submit(T3);
        //获取结果
        boolean rs1 = r1.get();
        boolean rs2 = r2.get();
        boolean rs3 = r3.get();
        //关闭
        ser.shutdownNow();
    }
}

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

Callable好处：
1.可以定义返回值
2.可以抛出异常

2.7 静态代理

public class StacticProxy {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        You you = new You();

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

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

}
 interface Marry{
    
    	//婚礼

    void HappyMarry();

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

    public WeddingCompany(Marry target) {
    
    
         this.target = target;  //导入值等于目标对象
     }

     @Override
     public void HappyMarry() {
    
    
        before();
        this.target.HappyMarry();    //目标对象进行结婚
         after();

     }

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

     private void before() {
    
    
         System.out.println("结婚之前,布置现场");
     }
 }

静态代理模式总结：
1.真实对象和代理对象都要实现同一个接口
2.代理对象要代理真实角色
好处：
1.代理对象可以做很多真实对象做不了的事情
2.真实对象专注自己的事情

2.8 Lamda表达式

希腊字母表中排序第十一位的字母，英文名称为Lambde
避免匿名内部类定义过多
其实质属于函数式编程的概念

为什么要用Lambde表达式

避免匿名内部类定义过多
可以让你的代码看起来很简洁
去掉了一堆没有意义的代码，只留下核心的逻辑

函数式接口的定义：

任何接口，如果只包含唯一一个抽象方法，那么它就是一个函数式接口

public interface Runnable{
    
    
	public abstract void run();			
}

对于函数式接口，我们可以通过Lamda表达式来创建该接口的对象。

示例：

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

外部类，静态内部类，局部内部类，匿名内部类，Lambda表达式练习

public class TestLambda2 {
    
    
   /*静态内部类，static
   static class Love implements ILove {
        @Override
        public void love(int a) {
            System.out.println("I love you->" + a);
        }
    }*/

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

        love.love(520,1314,"love");

    }

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

总结：

Lambda表达式可以简化方法、简化参数类型、简化括号、简化花括号。
前提是接口为函数式接口(接口里只有一个方法)
Lambda表达式只能有一行代码（函数式接口）的情况下才能简化成为一条，如果有多行，那么就用代码块包裹{}
多个参数也可以去掉参数类型，但要去掉就都去掉，必须加上括号

3 线程状态

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休息（会抛出异常）
void join() 等待该线程终止（超车）
static vioid yield() 暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程
void intreeupt（） 中断线程（建议不要用这个方法）
boolean isAlive() 测试线程是否处于活动状态

3.1 停止线程

不推荐使用JDK提供的stop()、destroy()方法。【已废弃】
推荐线程自己停止下来
建议使用一个标志位进行终止变量当flag = false ，则终止线程运行。

/*测试stop
1.建议线程正常停止-->利用次数，不建议死循环
2.建议使用标志位-->设置一个标志位
3.不要使用stop或者destroy等过时或者JDK不建议使用的方法
* */
public class TestStop implements Runnable{
    
    
    //1.设置一个标识位
    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) {
    
    
                testStop.stop();
                System.out.println("线程该停止了");
            }
        }
    }
}

3.2 线程休眠【sleep】

sleep(时间)指出当前线程阻塞的毫秒数
sleep存在异常InterruptedException
sleep时间达到后线程进入就绪状态
sleep可以模拟网络延迟，倒计时等
每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁

3.2.1 模拟延迟

//模拟延迟
//特点：放大问题的发生性
try {
    
    
                    Thread.sleep(65);
                } catch (InterruptedException e) {
    
    
                    e.printStackTrace();
                }

3.2.2 模拟倒计时

//模拟倒计时
 public static void tenDown() throws InterruptedException {
    
    
     int num = 10;
     while (true){
    
    
         Thread.sleep(1000);
         System.out.println(num--);
         if (num<=0){
    
    
             break;
         }
     }
 }

示例：打印当前系统时间

public class Time {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());
        while (true) {
    
    
            try {
    
    
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));
                startTime = new Date(System.currentTimeMillis());
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }
}

3.3 线程礼让【yield】

礼让线程，就是让当前正在运行的线程暂停，但不阻塞
将线程从运行状态转为就绪状态
让cpu重新调度，礼让不一定成功！看cpu心情

public class TestYield {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        MyYield myYield = new MyYield();
        new Thread(myYield,"a").start();
        new Thread(myYield,"b").start();
    }

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

3.4 中途加入【Join】

运行时主线程和子线程并发执行，当主线程达到200次后，只执行子线程，待子线程执行完毕后，再执行主线程。
注：尽量避免使用，否则会导致线程阻塞

//测试join方法//想象为插队
public class Join 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{
    
    
        //启动我们的线程
        Join join = new Join();
        Thread thread = new Thread(join);
        thread.start();
        //主线程
        for (int i = 0; i < 300; i++) {
    
    
            if (i == 200) {
    
    
                    thread.join();//插队
                }
            System.out.println("main" + i);
        }

        }
    }

3.5 线程状态观测【state】

线程状态。线程可以处于以下状态之一：

NEW 尚未启动的线程处于此状态
RUNNABLE 在Java虚拟机中执行的线程处于此状态
BLOCKED 被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态
WAITING 在等待另一个线程执行特定动作的线程处于此状态
TIMED_WAITING 正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程处于此状态
TERMINATED 已退出的线程处于此状态（死亡之后的线程就不能再启动了）
一个线程可以在给定时间点处于一个状态。这些状态是不反映任何操作系统线程状态的虚拟机状态

public class TestState {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        Thread thread = new Thread(()->{
    
    
            for (int i = 0; i < 2; 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);
        //观察启动后
        thread.start();
        state = thread.getState();
        System.out.println(state);

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

3.6 线程优先级

Java提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程，线程调度器按照优先级决定应该调度哪个线程来执行。
线程的优先级用数字表示，范围从1~10
- Thread.MIN_PRIORITY = 1;
- Thread.MAX_PRIORITY = 10;
- Thread.NORM_PRIORITY = 5;
使用以下方式改变或获取优先级
- getPriority().setPriority(int xxx)

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 t0 = new Thread(myPriority);
        Thread t1 = new Thread(myPriority);
        Thread t2 = new Thread(myPriority);
        Thread t3 = new Thread(myPriority);

        //先设置优先级再启动
        t0.start();

        t1.setPriority(1);
        t1.start();

        t2.setPriority(4);
        t2.start();

        t3.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        t3.start();
    }
}
class MyPriority implements  Runnable{
    
    


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

优先级低只是意味着获得调度的概率低，并不是优先级低就不会被调用，这都是看CPU的调度（性能倒置）

3.7 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
虚拟机不用等待守护线程执行完毕
如，后代记录操作日志，监控内存，垃圾回收等待…

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(you).start();//你  用户线程启动
    }
}
//上帝
class God implements Runnable{
    
    
    @Override
    public void run() {
    
    
        System.out.println("保佑你");
    }
}

保佑你
开心活着
开心活着
开心活着
.......
开心活着
离开世界

4 线程同步

多个线程操作同一个资源

并发：同一个对象被多个线程同时操作

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

同步形成条件：队列+锁
锁机制【synchronized】
由于同一进程的多个线程共享一块存储空间，在带来方便的同时，页带来了访问冲突问题，为了保证数据在方法中访问时的正确性，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，使用后释放锁即可，但是锁机制存在以下问题：

一个线程持有锁会导致其他所有需要此错的线程挂起
在多线程竞争中，加锁，释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，引起性能问题
如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁，会导致优先级倒置，引起性能问题

4.1 三大不安全案例

4.1.1 不安全买票

package syn;
//不安全的买票
public class UnsafeBuyTickets {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        BuyTicket station = new BuyTicket();
        new Thread(station,"1").start();
        new Thread(station,"2").start();
        new Thread(station,"3").start();
    }
}
 class BuyTicket implements Runnable{
    
    
    //票
     private int ticketNums = 10;
     boolean flag = true;//外部停止方式
     @Override
     public void run() {
    
    
         //买票
         while (flag){
    
    
             buy();
         }
     }
 private void buy(){
    
    
     if (ticketNums <= 0) {
    
    
         flag = false;
         return;
     }
     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到" + ticketNums--);
 }

 }

4.1.2 不安全取钱

//不安全的取钱
//两个人去银行取钱，账户
public class UnsafeBank {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        Account account = new Account(100,"基金");
        Drawing you = new Drawing(account,50,"你");
        Drawing gf = new Drawing(account,100,"女友");
        you.start();
        gf.start();
    }
    //取钱
}
class Account {
    
    
    int money;
    String name;
    public Account(int money,String name){
    
    
        this.money = money;
        this.name = name;
    }
}
//银行：模拟取款
class Drawing extends Thread{
    
    
    Account account;//账户
    //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;

    }

    @Override
    public void run() {
    
    
        //判断有没有钱
        if (account.money-drawingMoney<0){
    
    
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "钱不够，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
        account.money = account.money-drawingMoney;
        //手里的钱
        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);
    }
}

4.1.3 线程不安全的集合

public class UnsafeList {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    
    
            new Thread(()->{
    
    
                  list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        try {
    
    
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

4.2 同步方法

由于我们可以通过 private 关键字来保证数据对象只能被方法访问，所以我们只需要针对方法提出一套机制，这套机制就是 synchronized 关键字，它包括两种用法： synchronized 和 synchronized 块。
- 同步方法：public synchronized void method(int args ){}
sychronized 方法控制对“对象”的方法，每个对象对应一把锁，每个 sychronized 方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行，否则线程会阻塞，方法一旦执行，就独占该锁，直到该方法返回才能释放锁，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，才能继续执行
- 缺陷：若将一个大的方法申明为 synchronized 将会影响效率

public class UnsafeBuyTickets {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        BuyTicket station = new BuyTicket();
        new Thread(station,"1").start();
        new Thread(station,"2").start();
        new Thread(station,"3").start();
    }
}
 class BuyTicket implements Runnable{
    
    
    //票
     private int ticketNums = 10;
     boolean flag = true;//外部停止方式
     @Override
     public void run() {
    
    
         //买票
         while (flag){
    
    
             buy();
         }
     }
     //synchronized 同步方法，锁的是this
 private synchronized void buy(){
    
    
     if (ticketNums <= 0) {
    
    
         flag = false;
         return;
     }
     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到" + ticketNums--);
 }

 }

方法里面需要修改的内容才需要锁，锁的太多，浪费资源

4.3 同步块

同步块：synchroized(Obj){ }
Obj 称为：同步监视器

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

同步监视器的执行过程：

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
第一个线程访问完毕，解锁同步监视器
第二个线程访问，发现同步监视器没有锁，然后锁定并访问

//不安全的取钱
//两个人去银行取钱，账户
public class UnsafeBank {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        Account account = new Account(100,"基金");
        Drawing you = new Drawing(account,50,"你");
        Drawing gf = new Drawing(account,100,"女友");
        you.start();
        gf.start();
    }
    //取钱
}
class Account {
    
    
    int money;
    String name;
    public Account(int money,String name){
    
    
        this.money = money;
        this.name = name;
    }
}
//银行：模拟取款
class Drawing extends Thread{
    
    
    Account account;//账户
    //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;

    }

    @Override

    public void run() {
    
    
    synchronized (account){
    
    
        //判断有没有钱
        if (account.money-drawingMoney<0){
    
    
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "钱不够，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
        account.money = account.money-drawingMoney;
        //手里的钱
        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);
     }
    }
}

这里同步只能按照方法去锁对象，但是这里具体操作Drawing类的取钱方法是new两个账户，我们要锁的是两个不同的对象，所以不同于上一个在方法里加syn锁，这样锁不到对象，所以需要用同步块。

public class UnsafeList {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    
    
            new Thread(()->{
    
    
                //锁住list
                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

//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 < 1000; i++) {
    
    
            new Thread(()->{
    
    
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        try {
    
    
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

4.4 死锁

多个线程各自占有一些共享资源，并且互相等待其他线程占有的资源才能运行，而导致两个或多个线程都在等待对方释放资源，都停止执行的情况。某一个同步块同时拥有“两个以上对象的锁”时，就可能会发生“死锁”的问题。

/**
 * @author CHAIN
 */
//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,"hong");
        Makeup g2 = new Makeup(1,"feng");
          g1.start();
          g2.start();
    }
}
//口红
class Lipsick{
    
    
}

//镜子
class Mirror{
    
    
}
//需要的资源只有一份，用static来保证只有一份
class Makeup extends Thread{
    
    
    static Lipsick lipsick = new Lipsick();
    static Mirror mirror = new Mirror();
    int choice;//选择
    String girlName;//使用化妆品的人

    Makeup(int choice,String girlName)  {
    
    
        this.choice = choice;
        this.girlName = girlName;
    }
    public void run() {
    
    
        try {
    
    
            makeup();
        } catch (InterruptedException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
        //化妆
    }
    //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 (lipsick){
    
    
                System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");
                    Thread.sleep(1000);
                synchronized (mirror){
    
    //1s后，想获得镜子的锁
                    System.out.println(this.girlName+ "获得镜子的锁");
                }
            }
    }
    else {
    
    
           synchronized (mirror){
    
    
            System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");
            Thread.sleep(2000);
            synchronized (lipsick){
    
    //1s后，想获得镜子的锁
                System.out.println(this.girlName+ "获得口红的锁");
            }
           }
        }
    }
}

hong获得口红的锁
feng获得镜子的锁

注：让两个线程不同时或者镜子与口红，既可避免死锁的发生。

死锁避免方法
产生死锁的四个必要条件：

互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用
请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放
不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强制剥夺
循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等资源关系

上面列出了死锁的四个必要条件，我们只要想办法破其中的任意一个或多个条件就可以避免死锁发生

4.5 Lock锁

从 JDK5.0开始，Java 提供了更强大的线程同步机制-----通过显示定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用 Lock 对象充当。
java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程和对 Lock 对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得 Lock 对象。
ReentrantLock 类（可重入锁）实现了 Lock，它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是 ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁。

public class TestLock  {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        TestLock1 testLock = new TestLock1();
        new Thread(testLock).start();
        new Thread(testLock).start();
        new Thread(testLock).start();
    }
}
class TestLock1 implements Runnable {
    
    
        int tickerNums = 10;
          //定义lock锁
        private  final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        @Override
        public void run() {
    
    
            while (true) {
    
    
                try {
    
    
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
    
    
                    e.printStackTrace();
                }
                try {
    
    
                    lock.lock();//加锁
                    if (tickerNums > 0) {
    
    

                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+tickerNums--);
                    } else {
    
    
                        break;
                    }
                } finally {
    
    
                    lock.unlock();//解锁
                }
            }
        }
    }

synchronized 与 Lock 的对比:

Lock 是显示锁（手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁）；synchronized 是隐式锁，出了作用域自动释放
Lock 只有代码块锁；synchronized 有代码块锁和方法锁
使用 Lock 锁，JVM 将花费较少的时间来调度线程，线程更好。并且具有更好的扩展性（提供更多的子类）
优先使用顺序：
- Lock > 同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源）> 同步方法（在方法体外）

5 线程协作问题

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，消费者将仓库中产品取走消费
如果仓库中没有产品，则生产者将产品放入仓库，否者停止生产并等待，直到仓储中的产品被消费者取走为止
如果仓库中放有产品，则消费者可以将产品取走消费，否则停止消费并等待，直到仓库中再次放入产品为止

这是一个线程同步问题，生产者和消费者共享同一个资源，并且生产者和消费者之间相互依赖，互为条件

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

5.1 解决方法

5.1.1 管程法

生产者：负责生产数据的模块（可以是方法，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，他们之间有个“缓冲区”

生产者将生产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据

/**
 * @author CHAIN
 */
//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 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;
         }

    @Override
    public void run() {
    
    
        for (int i = 1; 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;
    }

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

    }
}

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

//缓冲区
class Syncontainer{
    
    
    //需要一个容器大小,到了10只鸡，通知生产者生产
    Chicken[] chickens = new Chicken[10];
    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
        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++;
           this.notifyAll(); //可以通知消费者消费
    }
        //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，通知消费者生产
        this.notify(); //解除生产者等待
        return chicken;
    }
}

5.1.2 信号灯法

设定一个 boolean 值当 true 时生产，false 时取货。

//生产者、消费者问题-->信号灯法，标志物解决
public class TestPC2 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    

        TV tv = new TV();
        new Player(tv).start();
        new Watcher(tv).start();
    }
}
//生产者-演员
class Player extends Thread{
    
    
    TV tv ;         //需要一个共同的对象TV
    public Player(TV tv){
    
    
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void run() {
    
    
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
    
    
            if (i%2 ==0){
    
    
                this.tv.play("快乐大本营播放中");
            }else {
    
    
                this.tv.play("抖音");
            }
        }
    }
}
//消费者—观众
class Watcher extends Thread{
    
    
    TV tv;
    public Watcher (TV tv){
    
    
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void run() {
    
    
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
    
    
            tv.watch();
        }
    }
}
//产品
class TV{
    
    
    String voice;
    boolean flag =true;
    //演员表演，观众等待 T
    //观众等待，演员表演 F

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

    }
    //观看
    public synchronized void watch(){
    
    
        if (flag){
    
    
            try {
    
    
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("观众在观看："+voice);   //观看了更新的节目
        //通知演员表演
        this.notifyAll();
        this.flag = !flag;      //观看完取反，变为true

    }
}

6 高级主题

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（减少额创建线程的时间）
降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
便于线程管理（…）
- corePoolSize：核心池的大小
- maximumPoolSiz：最大线程数
- keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
JDK 5.0起提供了线程池相关 API：ExecutorService 和 Executors
ExecutorService：真正的线程池接口，常见子类 ThreadPoolExecutor
- void execute(Runnable command)：执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行 Runnavle
- < T >Future< T >submit(Callable< T > task)：执行任务，有返回值，一般用来执行 Callable
- void shutdown()：关闭连接池
Executors：工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池

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

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

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

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

class MyThread implements Runnable{
    
    

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

总结

回顾三种线程创建方法：

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

//回顾总结线程的创建
public class ThreadNew {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        new MyThread1().start();

        new Thread(new MyThread2()).start();
        //  扩展，另外的启动方式
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(new MyThread3());
        new Thread(futureTask).start();
        //打印返回值
        try {
    
    
            Integer integer = futureTask.get();
            System.out.println(integer);
        } catch (InterruptedException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
    }

}
//1.继承Thread类
class MyThread1 extends Thread{
    
    
    @Override
    public void run() {
    
    
        System.out.println("1.继承Thread类");
    }
}
//2.实现Runnable接口
class MyThread2 implements Runnable{
    
    
    @Override
    public void run() {
    
    
        System.out.println("2.实现Runnable接口");
    }
}
//3.实现Callable接口
class MyThread3 implements Callable<Integer>{
    
    

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
    
    
        System.out.println("3.实现Callable接口，并返回值");
        return 100;
    }
}

(九)JAVA学习笔记--多线程详解

多线程