**并发:**同一个对象被多个线程同时操作
生活中的线程同步:
**解决办法:**排队,一个一个来
**多线程问题:**处理多线程问题时,多个线程访问同一个对象,并且某些线程还想修改这个对象。这时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,等待前面的线程使用完毕,下一个线程再使用
**形成条件:**队列+锁 保证线程的安全
实现并存在的问题:
//多个线程同时操作同一个对象
//1.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
//买火车票的例子
public class UnSafeByTicket {
public static void main(String[] args) {
BuyTicket ticket = new BuyTicket();
new Thread(ticket,"小明").start();
new Thread(ticket,"巴巴").start();
new Thread(ticket,"黄牛").start();
}
}
class BuyTicket implements Runnable{
//票数
private int ticketNums =10;
boolean flag =true;//外部停止方式
@Override
public void run() {
while (flag){
try {
buy();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
private void buy() throws InterruptedException {
//判断是否有票
if(ticketNums<=0){
flag=false;
return;
}
//模拟延时
Thread.sleep(200);
//买票
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了第"+ticketNums--+"票");
}
}
/*存在-1张票
黄牛拿到了第10票
巴巴拿到了第9票
小明拿到了第8票
巴巴拿到了第7票
黄牛拿到了第6票
小明拿到了第5票
巴巴拿到了第4票
黄牛拿到了第3票
小明拿到了第2票
巴巴拿到了第0票
黄牛拿到了第1票
小明拿到了第-1票
*/
//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
Acount acount = new Acount(100,"结婚基金");
Drawing you = new Drawing(acount, 50, "你");
Drawing girlFriend = new Drawing(acount, 100, "媳妇");
you.start();
girlFriend.start();
}
}
//账户
class Acount{
int money;//余额
String name;//卡名
public Acount(int money, String name) {
this.money = money;
this.name = name;
}
}
//银行
class Drawing extends Thread{
Acount acount;//账户
int drawingMoney;//取了多少钱
int nowMoney;//现在手里有多少钱
public Drawing(Acount acount,int drawingMoney,String name){
super(name);
this.acount=acount;
this.drawingMoney=drawingMoney;
}
@Override
public void run() {
//判断钱够不够取
if (acount.money-drawingMoney<0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够了,取不了");
return;
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//卡内的余额=余额 - 你取的钱
acount.money=acount.money-drawingMoney;
nowMoney=nowMoney + drawingMoney;
System.out.println(acount.name+"余额为"+acount.money);
System.out.println(this.getName()+"手里的钱"+nowMoney);
}
}
/* 结果 余额为-50
结婚基金余额为-50
结婚基金余额为-50
媳妇手里的钱100
你手里的钱50
* */
//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(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(list.size());
}
}
/* 结果达不到10000
9998
* */
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方法和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
public class UnSafeByTicket {
public static void main(String[] args) {
BuyTicket ticket = new BuyTicket();
new Thread(ticket,"小明").start();
new Thread(ticket,"巴巴").start();
new Thread(ticket,"黄牛").start();
}
}
class BuyTicket implements Runnable{
//票数
private int ticketNums =10;
boolean flag =true;//外部停止方式
@Override
public synchronized void run() {
while (flag){
try {
buy();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//synchronized 同步方法,锁定是this
private void buy() throws InterruptedException {
//判断是否有票
if(ticketNums<=0){
flag=false;
return;
}
//模拟延时
Thread.sleep(200);
//买票
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了第"+ticketNums--+"票");
}
}
public class UnSafeBank {
public static void main(String[] args) {
//账户
Acount acount = new Acount(100,"结婚基金");
Drawing you = new Drawing(acount, 50, "你");
Drawing girlFriend = new Drawing(acount, 100, "媳妇");
you.start();
girlFriend.start();
}
}
//账户
class Acount{
int money;//余额
String name;//卡名
public Acount(int money, String name) {
this.money = money;
this.name = name;
}
}
//银行
class Drawing extends Thread{
Acount acount;//账户
int drawingMoney;//取了多少钱
int nowMoney;//现在手里有多少钱
public Drawing(Acount acount,int drawingMoney,String name){
super(name);
this.acount=acount;
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 (acount){
//判断钱够不够取
if (acount.money-drawingMoney<0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够了,取不了");
return;
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//卡内的余额=余额 - 你取的钱
acount.money=acount.money-drawingMoney;
nowMoney=nowMoney + drawingMoney;
System.out.println(acount.name+"余额为"+acount.money);
System.out.println(this.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(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(list.size());
}
}
产生:
实例:
//死锁:多个线程互相抱着对方需要的资源,探后形成僵持
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 {
makeup();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
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){
//一秒后想获得镜子的锁
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){
//一秒后想获得口红的锁
System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
}
}
}
}
}
避免方法:
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
说明:
实例:
//测试Lock锁
public class TestLock {
public static void main(String[] args) {
TestLock2 testLock2 = new TestLock2();
new Thread(testLock2).start();
new Thread(testLock2).start();
new Thread(testLock2).start();
}
}
class TestLock2 implements Runnable{
int ticketNums =10;
//定义Lock锁
private final ReentrantLock lock=new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true){
try {
lock.lock();//加锁
if (ticketNums>0){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(ticketNums--);
}else {
break;
}
}finally {
//解锁
lock.unlock();
}
}
}
}
与synchronized对比:
生产者和消费者问题:
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互相依赖,互为条件。
【注意:均是Object类的方法,都只能在同步方法或者同步代码中使用,否则会抛出异常IlLeagalMonitorStateException】
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
实例:
//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));
}
}
}
//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++) {
int id =container.pop().id;
}
}
}
//产品
class Chicken{
int id;//产品编号
public Chicken(int id){
this.id =id ;
}
}
//缓冲区
class SynContainer{
//需要一个容器大小
Chicken[] chickens=new Chicken[10];
//容器计数器
int count=0;
//生产者放入产品
public synchronized void push(Chicken chicken){
//如果容器满了,就需要等待消费者消费
if(count==chickens.length){
//生产者等待
try {
System.out.println("生产者等待");
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//如果没有满,我们就丢入产品
chickens[count]=chicken;
count++;
System.out.println("生产了一只鸡");
System.out.println("容器内有"+count+"只鸡");
//可以通知消费者消费了
this.notifyAll();
}
//消费者消费产品
public synchronized Chicken pop(){
//判断能否消费
if (count==0){
//等待生产者生成,消费者等待
try {
System.out.println("消费者等待");
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//如果可以消费
count--;
System.out.println("消费了一只鸡");
System.out.println("容器内有"+count+"只鸡");
Chicken chicken=chickens[count];
//吃完了,通知生产者生产
this.notifyAll();
return chicken;
}
}
实例:
//测试生产者消费者问题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");
}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();
this.voice=voice;
this.flag=!this.flag;
}
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();
this.flag=!this.flag;
}
}
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:
实例:
//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());
//关闭连接
service.shutdown();
}
}
class MyThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i);
}
}
}
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