线程简介

在这里插入图片描述

进程（process）和线程（Thread）

程序：是指令和数据的有序集合，本身没有任何运行的含义，是一个静态概念
进程：是执行程序的一次执行过程，他是个动态的概念。是系统资源分配的单位
线程：通常在一个进程中可以包含若干个线程，线程之间互相不影响，线程是CPU调度和执行的单位（main函数，就是主线程）

多线程：很多多线程是模拟出来的，真正的多线程是指多个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

核心概念

线程就是独立的执行路线
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
main()称之为主线程，为系统的额入口，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（cpu)，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

线程的创建

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

// 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 < 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
        TestThread1 testThread1 = new TestThread1();
        // 调用start（）方法开启线程
        testThread1.start();

        for (int i = 0; i < 20; i++) {
    
    
            System.out.println("我在学习多线程----"+i);
        }
    }
}

注意：线程开启不一定立即执行，由cpu调度执行

下载图片

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

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

    @Override
    public void run() {
    
    
       WebDownLoader webDownLoader = new WebDownLoader();
       webDownLoader.downLoader(url,name);
        System.out.println("下载的文件名为："+name);
    }

    public static void main(String[] args) {
    
    
        TestThread2 t1 = new TestThread2("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fcdn.duitang.com%2Fuploads%2Fitem%2F201202%2F18%2F20120218194349_ZHW5V.thumb.700_0.jpg&refer=http%3A%2F%2Fcdn.duitang.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=jpeg?sec=1619510742&t=1fd99ca66c65bdf2b8347d8dee8ba848","1.jpg");
        TestThread2 t2 = new TestThread2("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fcdn.duitang.com%2Fuploads%2Fitem%2F201202%2F18%2F20120218194349_ZHW5V.thumb.700_0.jpg&refer=http%3A%2F%2Fcdn.duitang.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=jpeg?sec=1619510742&t=1fd99ca66c65bdf2b8347d8dee8ba848","2.jpg");
        TestThread2 t3 = new TestThread2("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fcdn.duitang.com%2Fuploads%2Fitem%2F201202%2F18%2F20120218194349_ZHW5V.thumb.700_0.jpg&refer=http%3A%2F%2Fcdn.duitang.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=jpeg?sec=1619510742&t=1fd99ca66c65bdf2b8347d8dee8ba848","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 {
    
    
            // 把网上的网页地址变成一个文件
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，downloader方法问题");
        }
    }
}

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() {
    
    
        // 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runnable接口的实现类对象
        TestThread3 thread3 = 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(thread3);
        // thread.start();
        new Thread(thread3).start();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
    
    
            System.out.println("我在学习多线程----"+i);
        }
    }
}

推荐使用runnable接口，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

多个线程同时操作同一个对象

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（并发问题）

// 多个线程同时操作同一个对象
// 买火车票的例子
public class TestThread4 implements Runnable{
    
    

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

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

案例：龟兔赛跑

// 模拟龟兔赛跑
public class Race implements Runnable{
    
    
    // 胜利者
    private static String winner;

    @Override
    public void run() {
    
    
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
    
    
            // 模拟兔子休息
            if(Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i%10==0){
    
    
                try {
    
    
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
    
    
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // 判断比赛是否结束
            boolean flag = gameOver(i);
            // 如果比赛结束了 就停止程序
            if(flag){
    
    
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->跑了"+i+"步");
        }
    }

    // 判断是否完成比赛
    private boolean gameOver(int steps){
    
    
        // 判断是否有胜利者
        if(winner!=null){
    
    
            // 已经存在胜利者了
            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();

    }
}

实现Callable接口

1、实现Callable接口，需要返回值类型
2、重写call方法，需要抛出异常
3、创建目标对象
4、创建执行服务：ExecutorService ser=Excutors.newFixedThreadPool(1);
5、提交执行：Future reslut1=ser.submit(t1);
6、获取结果： boolean t1 = result1.get()
7、关闭服务：ser.shutdownNow();

// 线程创建方式三：实现callable接口
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
    
    
    private static Executors Excutors;
    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;
    }

    @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 t1 = new TestCallable("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fcdn.duitang.com%2Fuploads%2Fitem%2F201202%2F18%2F20120218194349_ZHW5V.thumb.700_0.jpg&refer=http%3A%2F%2Fcdn.duitang.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=jpeg?sec=1619510742&t=1fd99ca66c65bdf2b8347d8dee8ba848","1.jpg");
        TestCallable t2 = new TestCallable("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fcdn.duitang.com%2Fuploads%2Fitem%2F201202%2F18%2F20120218194349_ZHW5V.thumb.700_0.jpg&refer=http%3A%2F%2Fcdn.duitang.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=jpeg?sec=1619510742&t=1fd99ca66c65bdf2b8347d8dee8ba848","2.jpg");
        TestCallable t3 = new TestCallable("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fcdn.duitang.com%2Fuploads%2Fitem%2F201202%2F18%2F20120218194349_ZHW5V.thumb.700_0.jpg&refer=http%3A%2F%2Fcdn.duitang.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=jpeg?sec=1619510742&t=1fd99ca66c65bdf2b8347d8dee8ba848","3.jpg");

        // 创建执行服务：
        ExecutorService ser=Excutors.newFixedThreadPool(3);
        // 提交执行：
        Future<Boolean> reslut1=ser.submit(t1);
        Future<Boolean> reslut2=ser.submit(t2);
        Future<Boolean> reslut3=ser.submit(t3);
        // 获取结果：
        boolean rs1 = reslut1.get();
        boolean rs2 = reslut2.get();
        boolean rs3 = reslut3.get();
        
        System.out.println(rs1);
        System.out.println(rs2);
        System.out.println(rs3);
        // 关闭服务：
        ser.shutdownNow();
    }
}

// 下载器
class WebDownLoader {
    
    
    //下载方法
    public void downLoader(String url, String name) {
    
    
        try {
    
    
            // 把网上的网页地址变成一个文件
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (IOException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，downloader方法问题");
        }
    }
}

callable的好处
1、可以定义返回值
2、可以抛出异常

静态代理模式

静态代理模式总结：
1、真实对象（目标对象）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

public class StaticProxy {
    
    

    public static void main(String[] args) {
    
    
         You you = new You();// 你要结婚
         
         new Thread(new Runnable() {
    
    
            @Override
            public void run() {
    
    
                System.out.println("woaini");
            }
        }).start();
       new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();
     
        WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(you);
        weddingCompany.HappyMarry();
    }
}


interface  Marry{
    
    
    void HappyMarry();
}

// 真实角色，你去结婚
class You implements Marry{
    
    

    @Override
    public void HappyMarry() {
    
    
        System.out.println("开心");
    }
}

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

    // 代理谁————》真实目标对象
    private  Marry target;

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

    @Override
    public void HappyMarry() {
    
    
        before();
        // 这就是真实对象
        this.target.HappyMarry();
        after();
    }

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

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

好处：
1、代理对象可以做很多真实对象做不了的事情
2、真实对象专注做自己的事情

Lambda表达式

为什么使用lambda表达式

1、避免匿名内部类定义过多
2、可以让代码看起来简洁
3、去掉了没有意义的代码，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，那么他就是一个函数式接口

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

对于函数式接口，可以通过lambda表达式来创建该接口的对象

// 推到lambda表达式
public class TestLambda1 {
    
    
    // 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();//I like lambda

        like = new Like2();
        like.lambda();//I like lambda2

        // 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();// I like lambda3

        // 5、匿名内部类,没有类的名称，必须借用接口或者父类
        like = new ILike() {
    
    
            @Override
            public void lambda() {
    
    
                System.out.println("I like lambda4");
            }
        };
        like.lambda();// I like lambda4

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

//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");
    }
}

public class TestLambda2 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        // 1、lambda表达式简化
        ILove love = (int a) -> {
    
    
            System.out.println("love you-->" + a);
        };
        // 简化1：去掉参数类型
        love = (a)-> {
    
    
            System.out.println("love you-->" + a);
        };
        // 简化2：简化括号
        love = a-> {
    
    
            System.out.println("love you-->" + a)
            System.out.println("love you-->" + a);
        };
        // 简化3：去掉花括号
        love = a-> System.out.println("love you-->" + a);
        
        love.love(2);
    }
}

interface ILove {
    
    
    void love(int a);
}

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

总结：
1、lambda 表达式只能有一行代码的情况下，才能简化成为一行，如果有多行，那么就用代码块包裹
2、前提是接口为函数式接口
3、多个参数，也可以去掉参数类型，要去掉就都去掉，必须加上括号

love = (a,b)-> {
    
    
            System.out.println("love you-->" + a);

线程状态

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线程的方法

方法	说明
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眠
void join()	等待该线程终止
static void yield()	暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程
void interrupt()	中断线程，别用这个方式
boolean isAlive()	测试线程是否处于活动状态

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

// 测试停止线程
//1、建议现场正常停止--》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、destroy等过时的或jdk不建议使用的方法
public class TestStop implements Runnable{
    
    

    // 1、设置一个标志位
    private boolean flag = true;

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

    // 2、设置一个公开的方法停止线程，转换标志位
    public void stop(){
    
    
        this.flag=false;
    }

    public static void main(String[] args) {
    
    
        TestStop testStop = new TestStop();
        new Thread(testStop).start();

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    
    
            System.out.println("main----"+i);
            if(i==900){
    
    
                // 调用stop方法切换标志位，让线程停止
                testStop.stop();
                System.out.println("线程停止了");
            }
        }
    }
}

线程休眠

Sleep(时间) 指定当前线程阻塞的毫秒数；1000毫秒=1秒

sleep存在异常InterruptedException；

sleep时间达到后线程进入就绪状态；

sleep可以模拟网络延时，倒计时等。

== 每一个对象都会有一个锁，sleep 不会释放锁；==

// 模拟倒计时
public class TestSleep2 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        try {
    
    
            tendown();
        } catch (InterruptedException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }

        // 打印当前系统时间
        Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//获取系统当前时间
        while(true){
    
    
            try {
    
    
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));
                startTime =  new Date(System.currentTimeMillis());//更新当前时间
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    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，（A进去礼让之后，重新竞争）看cpu心情

// 礼让线程
// 礼让不一定成功
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");
    }
}

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（类似于插队）

// 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("vip来了"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    
    
        // 启动我们的线程
        TestJoin testJoin = new TestJoin();
        Thread thread = new Thread(testJoin);
        thread.start();

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

线程状态观测

Thread.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次状态）
RUNNABLE（在Java虚拟机中执行的线程处于此状态）
WAITING（正在等待另一个线程执行特定动作的线程处于此状态）
TIMED_ WAITING（正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程处于此状态）
TERMINATED（已退出的线程处于此状态）

一个线程可以在给定的时间点处于一个状态。这些状态是不反映任何操作系统线程状态的虚拟机状态

// 观察测试线程的状态
public class TestState {
    
    

    public static void main(String[] args) 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);//run

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

        // 死亡之后的线程不能再次启动
//        thread.start();
    }
}

死亡之后的线程不能再次启动，线程只能启动一次

线程的优先级

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:(线程优先级高，不一定先执行，但是权重大，资源多)

Thread.MIN_PRIORITY = 1;
Thread.MAX_PRIORITY = 10;
Thread.NORM_PRIORITY = 5;

使用以下方式改变或获取优先级

getPriority() .setPriority(int xxx)

// 优先级测试
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());// 5

        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，再启动线程
        t1.start();// 5
        t2.setPriority(1);
        t2.start();

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

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

        // 报错
//        t5.setPriority(-1);
//        t5.start();
//
//        t6.setPriority(11);
//        t6.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取调度的概率低，并不是优先级低就不会被调用了，这都是看cpu的调度

优先级的设定建议在start()调度前

守护线程（daemon）

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：后台记录操作日志、监控内存、垃圾回收等待）

// 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("开心的活着");
        }
        System.out.println("========goodby world=====");
    }
}

线程的同步（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（并发），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，下一个线程在使用

队列和锁

线程同步：（形成条件）队列+锁，才能解决安全性
由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间，在带来方便的同时，也带来了访问冲突问题，为了保证数据在方法中被访问时的正确性，在访问时加入锁机制sychronized，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。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

三大不安全案例

线程不安全：有负数

// 不安全买票
// 线程不安全：有负数
public class UsafeByTicket {
    
    

    public static void main(String[] args) {
    
    
        BuyTicket station = new BuyTicket();
        new Thread(station,"123").start();
        new Thread(station,"222").start();
        new Thread(station,"333").start();
    }
}

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

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

    private void  buy() throws InterruptedException {
    
    
        // 判断是否有票
        if(ticketNums<=0){
    
    
            flag=false;
            return;
        }
        // 模拟延时 放大问题的发生性
        Thread.sleep(100);
        // 买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到第"+ticketNums--+"张票");
    }
}

// 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) {
    
    
        // 账户
        Account account= new Account(100,"结婚基金");
        Drawing you = new Drawing(account,50,"你");
        Drawing girlfriend = new Drawing(account,100,"女朋友");
        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;
    }
}

//银行：模拟取款
class Drawing extends Thread{
    
    
    Account account;// 账户
    // 取了多少钱
    int drawingMoney;
    // 现在还剩多少钱
    int nowMoney;

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

    // 取钱
    @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型
        try {
    
    
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
        //卡内余额== 余额-取得钱
        account.money =account.money-drawingMoney;
        // 手里的前
        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);
    }
}

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

        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
    
    
            new Thread(()->{
    
    
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        try {
    
    
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
    
    
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());// 6840


    }
}

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

包括两种用法：

synchronized 方法
synchronized 块

同步方法：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

同步方法弊端

方法里面需要修改的内容才需要锁，锁的太多，浪费资源

// 不安全买票
// 线程不安全：有负数
public class UsafeByTicket {
    
    

    public static void main(String[] args) {
    
    
        BuyTicket station = new BuyTicket();
        new Thread(station,"123").start();
        new Thread(station,"222").start();
        new Thread(station,"333").start();
    }
}

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

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

    // synchronized 同步方法，锁的是this
    private synchronized void  buy() throws InterruptedException {
    
    
        // 判断是否有票
        if(ticketNums<=0){
    
    
            flag=false;
            return;
        }
        // 模拟延时 放大问题的发生性
        Thread.sleep(100);
        // 买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到第"+ticketNums--+"张票");
    }
}

同步块

同步块：synchronized (obj) {} 监视的对象是需要增删改的对象

==Obj == 称之为同步监视器

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

同步监视器的执行过程

1、第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中代码
2、第二个线程访问，发现同步监视器被锁定，无法访问
3、第一个线程访问完毕，解锁同步监视器
4、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) {
    
    
        // 账户
        Account account= new Account(1000,"结婚基金");
        Drawing you = new Drawing(account,50,"你");
        Drawing girlfriend = new Drawing(account,100,"女朋友");
        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;
    }
}

//银行：模拟取款
class Drawing extends Thread{
    
    
    Account account;// 账户
    // 取了多少钱
    int drawingMoney;
    // 现在还剩多少钱
    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() {
    
    

        // 锁的对象就是变化的量（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()+"钱不够，取不了");
                return;
            }

            // sleep可以放大问题的发生型
            try {
    
    
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
            //卡内余额== 余额-取得钱
            account.money =account.money-drawingMoney;
            // 手里的前
            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);
        }

    }
}

// 线程不安全的集合
public class UnsafeList {
    
    
    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());// 6840
    }
}

扩充：JUC里面的安全领域的集合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 < 1000; i++) {
    
    
            new Thread(()->{
    
    
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }

        try {
    
    
            Thread.sleep(3000);
        } 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”问题

// 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,"huiguliang");
        MakeUp g2 = new MakeUp(1,"baixuegongzhu");

        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 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() {
    
    
        // 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.girlName+"获得口红的锁");
                Thread.sleep(1000);
//                synchronized (mirror){ // 一秒钟后获得镜子
//                    System.out.println(this.girlName+"一秒钟后获得镜子");
//                }
            }
            synchronized (mirror){
    
     // 一秒钟后获得镜子
                System.out.println(this.girlName+"一秒钟后获得镜子");
            }
        }else{
    
    
            synchronized (mirror){
    
    // 获得镜子的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);
//                synchronized (lipstick){ // 一秒钟后获得镜子
//                    System.out.println(this.girlName+"一秒钟后获得口红");
//                }
            }
            synchronized (lipstick){
    
     // 一秒钟后获得镜子
                System.out.println(this.girlName+"一秒钟后获得口红");
            }
        }
    }
}

产生死锁的四个必要条件：

1、互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。

2、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

3、不剥夺条件：进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺

4、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

只要想办法避免其中的任意一个或多个条件就可以避免死锁的方式

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

// 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{
    
    
                // 保证线程安全的代码
                lock.lock();// 加锁
                if(ticketNums>0){
    
    
                    try {
    
    
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
    
    
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(ticketNums--);
                }else{
    
    
                    break;
                }
            }finally {
    
    
                // 如果同步代码有异常，要将unlock()写入finally语句块
                // 解锁
                lock.unlock();
            }

        }
    }
}

Synchronized 与 Lock 的对比

Lock 是显式锁（手动开启和关闭锁）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）

线程协作

生产者消费者模式（问题）

线程通信

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，否则停止生产并等待，直到仓库中的产品被消费者取走为止
如果仓库中放有产品，则消费者可以将产品取走消费，否则停止消费并等待，直到仓库中再次放入产品为止

分析

这是一个线程同步的问题，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）

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

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illegalMonitorStateException

解决方式1

并发协作模式“生产者/消费者模式”---->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，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

// 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;
    }

    // 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;

    // 生产者放入产品
    public synchronized void push(Chicken chicken){
    
    
        // 如果容器满了，就需要等待消费者消费
        while (count==chickens.length){
    
    
            // 通知消费者消费，生产者等待
            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
        while (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，就消费
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];

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

解决方式2

并发协作模式“生产者/消费者模式"---->信号灯法
（标志位来判断）

// 测试：生产者消费者模型2--》信号灯法：标志位解决
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;

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

线程池

背景：经常创建和销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大
思路：提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。
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

使用线程池

JDK5.0起提供了线程池相关API：ExecutorService和Executors
ExecutorService：真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor

voifd exectue(Runnable command):执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable
<T> Future <T> submit (Callable<T> task):执行任务，有返回值，一般用来执行callable
void shutdown():关闭线程池

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

// 测试线程池
public class TestPool {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        // 1、创建服务，创建线程池
        // newFixedThreadPool 参数位线程池大小
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
        
        // 执行
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        
        // 2、关闭连接
        service.shutdown();
    }
}

class MyThread implements Runnable{
    
    

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

总结

// 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();

        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;
    }
}

【狂神说Java】多线程详解https://www.bilibili.com/video/BV1V4411p7EF?p=28&spm_id_from=pageDriver

2021-3-27 狂神说java 之多线程详解

线程简介

进程（process）和线程（Thread）

线程的创建

继承Thread类

实现runnable接口

实现Callable接口

静态代理模式

Lambda表达式

线程状态

线程的方法

停止线程

线程休眠

线程礼让 yield

Join

线程状态观测

线程的优先级

守护线程（daemon）

线程的同步（重点）

队列和锁

三大不安全案例

同步方法

同步块

死锁

Lock（锁）

线程协作

生产者消费者模式（问题）

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