多线程详解

1、进程与线程

• 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，他是一个动态的概念。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，导入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：很多线程都是模拟出来的，真正的多线程是指有多个CPU，几多和，如服务器。如果是模拟出看来的多线程，即在一个CPU的晴空下，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。

1.1、核心概念

• 线程就是独领的执行 路径。
• 在线程运行时，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（）称呼之为主线程，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，线程的运行有调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序是不能被人为干预的；
• 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；

2、线程的创建

2.1、继承Thread类（重点）

三种创建方式

• 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

//总结：注意，线程开启不一定立即执行，由cpu调度执行
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线程是主线程

        //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);
        }
    }
}

2.2、多线程下载图片

首先引入commons-io.jar包

package com.slime.demo1;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

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

//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;
    }

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

    public static void main(String[] args) {

        TestThread2 t1 = new TestThread2("http://gss0.baidu.com/7Po3dSag_xI4khGko9WTAnF6hhy/zhidao/pic/item/77c6a7efce1b9d162af01939f2deb48f8c5464b7.jpg","1.jpg");
        TestThread2 t2 = new TestThread2("http://gss0.baidu.com/7Po3dSag_xI4khGko9WTAnF6hhy/zhidao/pic/item/77c6a7efce1b9d162af01939f2deb48f8c5464b7.jpg","2.jpg");
        TestThread2 t3 = new TestThread2("http://gss0.baidu.com/7Po3dSag_xI4khGko9WTAnF6hhy/zhidao/pic/item/77c6a7efce1b9d162af01939f2deb48f8c5464b7.jpg","3.jpg");

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

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

结果：

2.3、Runnable接口（重点）

• 类实现Runnable接口

• 实现run（）方法，编写线程执行体

• 创建线程对象，调用start（）方法启动线程

package com.slime.demo1;

//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satrt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
        new Thread(testThread3).start();

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

2.4、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 result12 = ser.submit(t1);
• 获取结果：boolean r1 = result1.get();
• 关闭服务：ser.shutdownNow();

callable多线程下载图片

/**
 * /线程创建方式3：callable接口
 * callable 的好处
 * 1.可以定义返回值
 * 2.可以抛出异常
 */
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;
    }
    @Override
    public Boolean call() {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载的文件名："+name);
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        TestCallable t1 = new TestCallable("https://timgsa.baidu.com/timg?image&quality=80&size=b9999_10000&sec=1590302790066&di=c2ea0b6f1ef36168ed0c149a7ff7f89e&imgtype=0&src=http%3A%2F%2F01.minipic.eastday.com%2F20170426%2F20170426150936_5589d267e409b4cf5d85897b4d68cc12_6.jpeg","haokan1.jpg");
        TestCallable t2 = new TestCallable("http://b-ssl.duitang.com/uploads/blog/201508/17/20150817181059_Xw42t.jpeg","haokan2.jpg");
        TestCallable t3 = new TestCallable("http://file06.16sucai.com/2016/0322/fdad85b71fd130278e2b326b4afa9bf5.jpg","haokan3.jpg");

        //- 创建执行服务
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);

        //- 提交执行
        Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);
        Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);
        Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);

        //- 获取结果：
        boolean rs1 = r1.get();
        boolean rs2 = r2.get();
        boolean rs3 = r3.get();

        //- 关闭服务：
        ser.shutdownNow();
    }

}

//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");
        }
    }
}

2.5、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，方便同一个对象被多个线程使用。

3、初识线程并发问题

package com.slime.demo1;

//多个线程同时操作同一个对象
//买火车票的例子

//发现问题：多个线程操作同一个资源的情况下，线程不安全，数据紊乱
public class 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(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿到了第"+ticketNums--+"票");
        }
    }

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

       new Thread(ticket,"张三").start();
       new Thread(ticket,"李四").start();
       new Thread(ticket,"黄牛").start();

    }
}

4、静态代理

案例：你去找婚庆公司承接婚礼策划

• 你：真实角色
• 婚庆公司：代理你，帮你处理结婚的事
• 结婚：实现结婚接口即可

//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
//好处:
    //代理对象可以做很多真实对象做不了的事情
    //真实对象专注做自己的事情
public class StaticProxy {
    public static void main(String[] args) {
        You you = new You();
        WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(you);
        weddingCompany.HappyMarry();
    }
}
interface Marry{
    void HappyMarry();
}

//真实角色
class You implements Marry{
    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("老铁要结婚了，开心");
    }
}
//代理角色，帮助你结婚
class WeddingCompany implements Marry{
    //代理谁--》真实目标i对象
    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("结婚之后，收尾款");
    }

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

5、Lambda表达式

1.为什么要使用Lambda表达式

• 避免匿名内部类定义过多
• 可以让代码看起来简洁
• 去掉没有意义的代码，留下核心逻辑

2.Lambda表达式

• 理解Functional Interface（函数式接口）是学习JAVA8 Lambda 表达式的关键所在。
• 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。

ublic 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。

3.Lambda函数推导
3.1lambda演变

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();

        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，必须借助接口或者符类
        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 lambda1");
    }
}

public class TestLambda2 {
    public static void main(String[] args) {

        ILove love = (int a)-> {
                System.out.println("i love 1    a:"+a);
            };
        love.love(2);
    }
}

interface ILove{
    void love(int a);
}

3.2lambda简化

public class TestLambda2 {
    public static void main(String[] args) {
        ILove love = null;

        //1.lambda表达式简化
        love = (int a)-> {
                System.out.println("i love 1    a:"+a);
            };

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

        //简化2.简化括号
        love = a-> {
            System.out.println("i love 1    a:"+a);
            System.out.println("i love 1   too");
        };

        //简化3.去掉花括号
        love = a -> System.out.println("i love 1    a:"+a);

        //总结：
            //lambada表达式只能有一行代码的情况下才能简化为一行，如果有多行，俺么就用代码块包裹；
            //前提是接口为函数式接口
            //多个参数也可以去掉参数类型，要去掉就全都要去掉 ,必须加快括号


        love.love(2);

    }
}

interface ILove{
    void love(int a);
}

6、线程状态

7、线程方法

8、停止线程

package com.slime.demo2;

//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--->设置一个标志点
//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("线程该停止了");
            }
        }
    }
}

9、线程休眠

//模拟倒计时
public class TestSleep2 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//        tenDown();
        Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//获取当前系统时间
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));
            startTime = new Date(System.currentTimeMillis());
        }
    }
    //模拟倒计时
    public static void tenDown() throws InterruptedException {
        int num=10;
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(num--);
            if (num<=0){
                break;
            }
        }
    }
}

10、线程礼让

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
• 讲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 com.slime.demo2;


//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) {
        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");
    }

}

11、线程强制执行

线程强制执行-join

• join合并线程，待此线程执行完成后，再执行其他线程，其他线程阻塞
• 可以想象成插队

//测试join方法
    //想想为插队
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 {
        TestJoin testJoin = new TestJoin();
        Thread thread = new Thread(testJoin);
        thread.start();

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

12、观测线程状态

//观察线程的状态
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

        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); //输出状态
        }
    }
}

13、线程的优先级

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);

        //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);//10
        t3.start();

    }


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

优先级：

• 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，这要看CPU的调度。

14、守护线程

守护（daemon）线程

• 线程分为用户线程和守护线程
• 虚拟机必须确保用户线程执行完毕
• 虚拟机不用等待守护线程执行完毕
• 如，后台记录操作日志，监控内存，垃圾回收等

//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);//默认式false表示是用户线程，正常的线程都是用户线程
        thread.start();

        new Thread(you).start();
    }
}
//上帝
class God implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("上帝保护着你");
        }
    }
}

//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("-----===goodbye world==================================================");
    }
}

上帝线程等到你线程结束后也会停止。

15、线程同步机制

1、并发：
同一个对象被多个线程同时操作

• 上万人同时抢票
• 银行同时取钱

处理多线程问题时候，多个线程访问同一个对象（并发），而且某些线程还想修改这个对象，这时候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

2、队列和锁：
线程同步形成条件：队列+锁

3、锁机制synchronized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；
• 如果一个优先级搞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；

16、三大不安全案例

1、

//不安全的买票
public class UnsafeBuyTicket {

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

        new Thread(station,"苦逼的 :我").start();
        new Thread(station,"牛逼的 :我").start();
        new Thread(station,"可恶的 :黄牛党").start();
    }
}

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

    @Override
    public void run() {
        //买票
        while (flag){
            buy();
        }
    }

    private void buy(){
        //判断是否有票
        if (ticketNums <= 0){
            flag = false;
            return;
        }
        //模拟延时
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

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

2、

//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,"girlFriend");

        you.start();
        girlFriend.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;
    }
}

class Drawing extends Thread{
    Account account;//账号
    //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，取钱失败");
            return;
        }

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //卡里余额 =  余额 - 取走的钱
        account.money = account.money = drawingMoney;
        //你手里的钱
        nowMoney = nowMoney + drawingMoney;

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

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 < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(300);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

17、同步方法以及同步块

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，否转线程会阻塞，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

synchronized方法

synchronized块（同步块）:

synchronized(Obj){}

• 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【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；

//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,"girlFriend");

        you.start();
        girlFriend.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;
    }
}

class Drawing extends Thread{
    Account account;//账号
    //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() {

        //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，取钱失败");
                return;
            }

            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            //卡里余额 =  余额 - 取走的钱
            account.money = account.money - drawingMoney;
            //你手里的钱
            nowMoney = nowMoney + drawingMoney;

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

        }
    }
}

public class UnsafeList {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                synchronized (list){
                    list.add(Thread.currentThread().getName());
                }
            }).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(300);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

同步方法:

public class UnsafeBuyTicket {

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

        new Thread(station,"苦逼的 :我").start();
        new Thread(station,"牛逼的 :我").start();
        new Thread(station,"可恶的 :黄牛党").start();
    }
}

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

    @Override
    public void run() {
        //买票
        while (flag){
            buy();
        }
    }

    //synchronized 同步方法
    private 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--);
    }
}

18、CopyOnWriteArrayList

//测试JUC安全类型的集合
public class TestJUC {
    public static void main(String[] args) {
        CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

19、死锁

多个线程各自占有一些共享资源，并且相互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‘的问腿。

//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

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

    @Override
    public void run() {
        //化妆
        try {
            this.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){//一秒钟后想获得镜子
                    System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
                }
            }
        }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){//一秒钟后想获得镜子
                    System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
                }
            }
        }
    }
}

19.1、死锁的避免方法

产生的四个必要条件：

• 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
• 请求鱼保持条件：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，不能强行剥夺。
• 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

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

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){//一秒钟后想获得镜子
                System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
            }
        }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){//一秒钟后想获得镜子
                System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
            }
        }
    }

20、Lock锁

Lock和synchronized的不同
1、Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现，synchronized是在JVM层面上实现的，不但可以通过一些监控工具监控synchronized的锁定，而且在代码执行时出现异常，JVM会自动释放锁定，但是使用Lock则不行，lock是通过代码实现的，要保证锁定一定会被释放，就必须将 unLock()放到finally{} 中；

2、synchronized在发生异常时，会自动释放线程占有的锁，因此不会导致死锁现象发生；而Lock在发生异常时，如果没有主动通过unLock()去释放锁，则很可能造成死锁现象，因此使用Lock时需要在finally块中释放锁；

3、Lock可以让等待锁的线程响应中断，线程可以中断去干别的事务，而synchronized却不行，使用synchronized时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断；

4、通过Lock可以知道有没有成功获取锁，而synchronized却无法办到。

5、Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。

在性能上来说，如果竞争资源不激烈，两者的性能是差不多的，而当竞争资源非常激烈时（即有大量线程同时竞争），此时Lock的性能要远远优于synchronized。所以说，在具体使用时要根据适当情况选择。

//测试Lock锁
public class TestLock {
    public static void main(String[] args) {
        TestLock2 testLock2 = new TestLock2();
        new Thread(testLock2,"AA").start();
        new Thread(testLock2,"BB").start();
        new Thread(testLock2,"CC").start();
    }
}
class TestLock2 implements Runnable{
    int ticketNum = 10;

    //定义lock锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try{
                lock.lock();//加锁
                if (ticketNum>0){

                    try {
//                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ticketNum--);
                }else {
                    break;
                }
            }finally {
                lock.unlock();//解锁
            }

        }
    }
}

21、线程协作（线程通信）

应用场景：生产者消费者问题

• 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这取走为止
• 如果仓库放有产品，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

1、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

2、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

3、在生产者消费问题中，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）

22、管程法

并发协作模型 ” 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 Producer(container).start();
        new Consumer(container).start();
    }
}

//生产者
class Producer extends Thread{
    SynContainer container;

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

    @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;
    }

    @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
    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 {
                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
        this.notifyAll();
    }

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

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

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

23、信号灯法

并发协作模型 ” 生产者/消费者模式“ --》信号灯法

//测试：生产者消费者模型--》：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：记录美好生活");
            }
        }
    }
}

//消费者--》观众
class Watcher extends Thread{
    TV tv;
    public Watcher(TV tv){
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            tv.watch();
        }
    }
}

//产品--》节目
class TV{
    //演员表演，观众等待 T
    //观众观看，演员等待 F
    String voice;//表演的节目
    boolean flag = true;

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

24、线程池

1、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，使用完放回线程池中。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。

2、好处：

• 提高响应速度（减少了创建新的线程的时间）
• 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回终止

jdk1.5+，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ThreadPoolExcutor

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，一般用来执行Callable

void shutdown() ：关闭连接池

Excutors: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());

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

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

25、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<>(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;
    }
}