Java基础之多线程
1.线程简介
1.1多线程
多任务：边吃饭边玩手机
但是本质上大脑在同一时间依旧只做了一件事情
1.2程序.进程.线程
程序是静态的，进程是程序执行的过程，一个进程可以有多个线程，真正执行的是线程
2.线程的三种创建方式
2.1继承Thread类
//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");
}
}
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 < 2000; i++) {
System.out.println("我在学习多线程");
}
}
}
总结：
- 线程开启不一定立即执行，由CPU调度执行
- 创建线程方式一：继承Thread类，重写run()方法，调用start开启线程
2.2举例：网图下载
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;
}
//下载图片线程的执行体
@Override
public void run() {
WebDownloader webDownloader=new WebDownloader();
webDownloader.downloade(url,name);
System.out.println("下载了文件名为："+name);
}
public static void main(String[] args){
TestThread2 t1=new TestThread2("https://www.51wendang.com/doc/c4ea862180e68ca5a074899dfd85634723c2e5ec/10","2.jpg");
t1.start();
}
}
//下载器
class WebDownloader{
//下载方法
public void downloade(String url,String name){
try {
FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("IO异常");
}
}
}
2.3Runnable接口
//创建线程方式一：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runnbale接口的实现类对象
TestThread3 testThread3=new TestThread3();
//创建线程对象，通过线程开启我们的线程，代理
Thread thread=new Thread(testThread3);
thread.start();
new Thread(testThread3).start();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("我在学习多线程"+i);
}
}
}
继承Thread类
- 子类继承Thread类具有多线程能力
- 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线程使用
多个线程操作同一个对象案例
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();
}
//获取Thread的名字
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了第"+ticketNums--+"票");
}
}
public static void main(){
TestThread4 testThread4=new TestThread4();
new Thread(testThread4,"小明");
new Thread(testThread4,"老师");
new Thread(testThread4,"黄牛");
}
}
2.4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++) {
if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i % 10 == 0) {
try {
Thread.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
boolean flag=gameOver(i);
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){
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();
}
}
（3）Callable接口（了解）
package Callable;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;
public class TestCallable implements Callable {
private String url;//网络图片地址
private String name;//保存的文件名
public TestCallable(String url ,String name){
this.url=url;
this.name=name;
}
//下载图片线程的执行体
@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://www.51wendang.com/doc/c4ea862180e68ca5a074899dfd85634723c2e5ec/10","1.jpg");
TestCallable t2=new TestCallable("https://www.51wendang.com/doc/c4ea862180e68ca5a074899dfd85634723c2e5ec/10","2.jpg");
TestCallable t3=new TestCallable("https://www.51wendang.com/doc/c4ea862180e68ca5a074899dfd85634723c2e5ec/10","3.jpg");
//创建执行服务：
ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
//提交执行
Future r1=ser.submit(t1);
Future r2=ser.submit(t2);
Future 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");
}
}
}
Callable的好处：
- 可以定义返回值
- 可以抛出异常
3.Thread类代理对象
静态代理模式总结：
- 真实角色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 StacticProxy {
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("123");
}
}).start();
new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();
new WeddingCompany(new You());
WeddingCompany weddingCompany=new WeddingCompany(new 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("秦老师结婚");
}
}
//代理角色，帮助你结婚
class WeddingCompany implements Marry{
private Marry target;
public WeddingCompany(Marry target) {
this.target = target;
}
@Override
public void HappyMarry() {
before();
this.target.HappyMarry();
after();
}
private void after() {
System.out.println("结婚后");
}
private void before() {
System.out.println("结婚前");
}
}
4.Lamda表达式
4.1为啥要使用lambda表达式？
- 避免匿名内部类定义过多
- 可以让你的代码看起来更简洁
- 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
- 对于函数式接口，可以通过Lambda表达式来创建该接口的对象
public class lamdba {
//3.静态内部类
static class Like2 implements ILike{
@Override
public void lambda() {
System.out.println("i like lambda2");
}
}
public static void main(String[] args) {
ILike like=new Like();
like.lambda();
like=new Like2();
like.lambda();
//4.局部内部类
class Like3 implements ILike{
@Override
public void lambda() {
System.out.println("i like lambda3");
}
}
like=new Like3();
like.lambda();
//5.匿名内部类，没有类的名称，必须借助接口或者父类,注意分号
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");
}
}
- 外部类放到内部成为静态内部类，需要加static
- 静态方法只能使用静态成员
- main是静态的，不能访问类中的非静态方法和变量
- 局部内部类直接放在方法中
lambda简化
ILove love=null;
//1.lambda简化
love=(int a)->{
System.out.println("i love you-->"+a);
}
//简化参数类型
love=(a)->{
System.out.println("i love you-->"+a);
}
//简化括号
love=a->{
System.out.println("i love you-->"+a);
}
//简化花括号
love=a->System.out.println("i love you-->"+a);
love.love(521);
总结：
- lambda表达式只要一行代码的情况下才能简化为一行，如果有多行，那就用代码块包裹
- 前提是接口为函数式接口
- 多个参数也可以去掉参数类型，要去掉就都去掉，
5.线程状态
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-XOV919Ln-1636557470627)(E:\桌面\文档\javaweb\多线程.assets\image-20211109150003879.png)]
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-PxiJTi9e-1636557470628)(E:\桌面\文档\javaweb\多线程.assets\image-20211109150143641.png)]
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5.1线程停止
//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destory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......ing"+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");
}
}
}
}
注意：
- 建议线程正常停止–>利用次数，不建议死循环
- 建议使用标志位–>设置一个标志位
- 不要使用stop或者destory等过时或者JDK不建议使用的方法
5.2线程休眠
//模拟网络延时:放大问题的发生性
public class TestSleep 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();
}
//获取Thread的名字
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了第"+ticketNums--+"票");
}
}
public static void main(String[] args) {
TestSleep testThread4=new TestSleep();
new Thread(testThread4,"小明").start();
new Thread(testThread4,"老师").start();
new Thread(testThread4,"黄牛").start();
}
}
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
public class TestSleep2 {
public static void main(String[] args) {
//倒计时
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();
}
}
}
//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;
}
}
}
}
注意：
- sleep（时间）指定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可以模拟网络延时，倒计时等
- 每个对象都有一个锁，sleep不会释放锁
5.3线程礼让
//测试礼让线程
//礼让不一定成功，看CPU心情
public class TestYied {
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();//线程礼让
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行");
}
}
注意：
- 礼让线程，让当前正在执行的线程暂停，但不阻塞
- 将线程从运行状态转为就绪状态
- 让cpu重新调度，礼让不一定成功！看CPU心情
5.4线程强制执行
public class TestJoin implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; 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
TestJoin testJoin=new TestJoin();
Thread thread=new Thread(testJoin);
thread.start();
//主线程
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
if (i==200){
thread.join();//插队
}
System.out.println("main"+i);
}
}
}
6.线程状态观测
public class TestSate {
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();
}
}
});
//观察状态
Thread.State state=thread.getState();
System.out.println(state);
//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);
}
}
}
7.线程优先级
//测试线程的优先级
public class TestPriority {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority());
MyPriority myPriority=new MyPriority();
Thread t1=new Thread(myPriority);
Thread t2=new Thread(myPriority);
Thread t3=new Thread(myPriority);
Thread t4=new Thread(myPriority);
Thread t5=new Thread(myPriority);
//先设置优先级，再启动
t1.start();
t2.setPriority(1);
t2.start();
t3.setPriority(4);
t3.start();
t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
t4.start();
t5.setPriority(1);
t5.start();
}
}
class MyPriority implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority());
}
}
总结：
-
java提供一个线程调度器来监控程序中启动后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那个线程来执行
-
线程的优先级用数学表示，范围从1~10.
- Thread.MIN_PRIOITY=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)
-
优先级的设定要在start()调度前
-
优先级低只是意味着获得调度的概率低，并不是优先级低就不会被调用了，这都是看CPU的调度（性能倒置）
8.守护线程
//测试守护线程
//上帝守护你
public class TestDamon {
public static void main(String[] args) {
God god=new God();
Youe you=new Youe();
Thread thread=new Thread(god);
thread.setDaemon(true);//默认是false表示是用户线程，正常的线程都是用户线程
thread.start();//上帝守护线程启动
new Thread(you).start();
}
}
//上帝
class God implements Runnable{
@Override
public void run() {
while (true){
System.out.println("上帝保佑着你");
}
}
}
//你
class Youe 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");
}
}
}
注意：
- 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
- 列如：后台记录操作日志，监控内存，垃圾回收等待
9.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
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，等待前面线程使用完毕，下一个线程再使用
形成条件：队列+锁
锁机制：synchronized
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。
10.不安全的三个案例
//不安全的买票
//线程不安全
public class UnsafeBuy {
public static void main(String[] args) {
BuyTicket station=new BuyTicket();
new Thread(station,"小明").start();
new Thread(station,"我").start();
new Thread(station,"秦").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(){
//判断是否有票
if(ticketNums<=0){
flag=false;
return;
}
//模拟延时
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//买票
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);
}
}
有人拿到0，-1,线程是不安全的
//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 girlFrend=new Drawing(account,100,"girlFrend");
you.start();
girlFrend.start();
}
}
//账户
class Account{
int money;//余额
String name;//卡名
public Account(int money,String name){
this.money=money;
this.name=name;
}
}
//银行：模拟取款
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;
}
//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性
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//卡里余额=余额-你取得钱
account.money=account.money-drawingMoney;
//你手里的钱
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);
}
}
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
//线程不安全集合
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());
}
}
11.同步方法和同步块
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
同步块：
- 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
问题解决：
加上synchronized，在方法前
//不安全的买票
//线程不安全
public class UnsafeBuy {
public static void main(String[] args) {
BuyTicket station=new BuyTicket();
new Thread(station,"小明").start();
new Thread(station,"我").start();
new Thread(station,"秦").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(){
//判断是否有票
if(ticketNums<=0){
flag=false;
return;
}
//模拟延时
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//买票
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);
}
}
synchronized默认锁定是this,锁的对象是变化的量
//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 girlFrend=new Drawing(account,100,"girlFrend");
you.start();
girlFrend.start();
}
}
//账户
class Account{
int money;//余额
String name;//卡名
public Account(int money,String name){
this.money=money;
this.name=name;
}
}
//银行：模拟取款
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;
}
//取钱
//synchronized 默认锁的是this
@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();
}
//卡里余额=余额-你取得钱
account.money=account.money-drawingMoney;
//你手里的钱
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);
}
}
}
12.死锁
//死锁：多个线程互相抱着对方需要的资源，形成死锁
public class DeadLock {
public static void main(String[] args) {
Makeup g1=new Makeup(0,"回顾面馆");
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();
}
}
//化妆，互相持有对方的锁，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(1000);
synchronized (lipstick){//一秒后想获口红
System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
}
}
}
}
}
,产生了死锁
//死锁：多个线程互相抱着对方需要的资源，形成死锁
public class DeadLock {
public static void main(String[] args) {
Makeup g1=new Makeup(0,"回顾面馆");
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();
}
}
//化妆，互相持有对方的锁，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){//一秒后想获口红
System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
}
}
}
}
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，在末使用完之前，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。
注意：只要想办法破其中一个或者多个就可以避免产生死锁
13.Lock(锁)
- 从JDK 5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当。
- java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。
- ReentrantLock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。
ReentrantLock可重入锁
//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();
}
}
//测试锁
class TestLock2 implements Runnable{
int ticketNums=10;
@Override
public void run() {
while(true){
if(ticketNums>0){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(ticketNums--);
}else{
break;
}
}
}
}
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
//测试Lock锁
public class TestLock {
public static void main(String[] args) {
TestLock2 testLock2=new TestLock2();
new Thread(testLock2).start();
new Thread(testLock2).start();
new Thread(testLock2).start();
}
}
//测试锁
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();
}
}
}
}
14.synchronized与Lock的对比
- Lock是显式锁（手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁) synchronized是隐式锁，出了作用域自动释放
- Lock只有代码块锁,synchronized有代码块锁和方法锁
- 使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有更好的扩展性(提供更多的子类)
- 优先使用顺序:
- Lock >同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源)>同步方法（在方法体之外)
15.线程协作
生产者消费者模式
- 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．
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)
所以，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 |
| nofityAll() | 唤醒同一个对象上所有调用wait()方法的线程，优先级高的线程优先调度 |
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IIIegalMoniTorStateException
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
//测试：生产者消费者模型-->利用缓存区解决：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 Priductor(container).start();
new Consumer(container).start();
}
}
//生产者
class Priductor extends Thread{
SynContainer container;
public Priductor(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l"+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("消费类-->"+container.pop().id+"只鸡");
}
}
}
//产品
class Chicken{
int id;//产品编号
public Chicken(int id) {
this.id = id;
}
}
//缓冲区
class SynContainer{
//需要一个容器大小
Chicken[] chickens=new Chicken[10];
//容器计数器
int count=0;
//生产者放入产品
public synchronized void push(Chicken chicken){
//如果容器满了，就需要等待消费者消费
if (count==chickens.length){
//通知消费者消费，生产者等待
}
//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
}
//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
}
//如果可以消费
count--;
Chicken chicken=chickens[count];
//吃完了，通知生产者生产
return chicken;
}
}
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
信号灯法
//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");
}
}
}
}
//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++) {
this.tv.watch();
}
}
}
//产品-->节目
class TV{
//演员表演，观众等待
//观众观看，演员等待
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;
}
}
16.使用线程池
- 背景:经常创建和销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大。
- 思路:提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。
- 好处
- 提高响应速度（减少了创建新线程的时间)
- 降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建)
- 便于线程管理(…)
- corePoolSize:核心池的大小maximumPoolSize:最大线程数
- keepAliveTime:线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
- JDK 5.0起提供了线程池相关APl: ExecutorService和Executors
- ExecutorService:真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
- voidexecute(Runnable command)∶执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable
- Future submit(Callable task):执行任务，有返回值，一般又来执行Callable
- void shutdown():关闭连接池
- Executors:工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
//测试线程池
public class TestPool {
public static void main(String[] args) {
//1.创建服务，创建线程池,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());
//2.关闭链接
service.shutdown();
}
}
class MyThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
17.总结
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 ThreaadNew {
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("MyThreadd1");
}
}
//2.实现Runnable接口
class MyThread2 implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println("MyThreadd2");
}
}
//3.实现Callable接口
class MyThread3 implements Callable<Integer>{
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println("MyThreadd3");
return 100;
}
}
线程同步 synchronized
线程扩展
锁
xecutorService service= Executors.newFixedThreadPool(10);
//执行
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
//2.关闭链接
service.shutdown();
}
}
class MyThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
# 17.总结
~~~java
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 ThreaadNew {
public static void main(String[] args) {
new MyThread1().start();
new Thread(new MyThread2()).start();
FutureTask 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("MyThreadd1");
}
}
//2.实现Runnable接口
class MyThread2 implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println("MyThreadd2");
}
}
//3.实现Callable接口
class MyThread3 implements Callable{
@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println("MyThreadd3");
return 100;
}
}
线程同步 synchronized
线程扩展
锁
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