看完多线程通透了(爆干4万字)

文章目录

  • 多线程
    • 线程的简介
      • 普通方法调用和多线程
      • 程序、进程与线程
      • Process与Thread (进程与线程)
      • 核心概念
    • 线程的创建(重点)
      • 三种创建方式
      • 方式一: Thread(重点)
        • 查看JDK8文档
        • 如何实现
        • 代码实现
        • 案例:多线程同步下载图片
      • 方式二:Runnable(核心重点)
        • 如何实现
        • 代码实现
        • 案例:多线程同步下载图片
        • Thread 与 Runnable 的对比
        • 小结
      • 初步认识并发问题:多个线程同时操作同一个对象 (案例火车站抢票)
        • 案例龟兔赛跑
      • 方式三:Callable(了解)
        • 步骤:
        • 演示:利用Callable改造图片案例
        • 总结:
    • Lamda表达式
      • 理解Functional Interface(函数式接口)
      • 为什么要使用lambda表达式
      • lambda表达式推导(无参)
      • lambda表达式推导(有参)
        • 精髓:
        • 总结:
    • 静态代理
        • 总结:
        • 好处:
    • 线程的状态
      • 线程的五大状态
      • 线程方法
        • 线程的停止
          • 总结:
        • 线程休眠 sleep()
          • 火车站抢票(同上)
          • 打印当前系统的时间
          • 模拟倒计时
        • 线程礼让 yield()
        • 合并线程 Join
        • 线程状态观测
        • 线程优先级
          • 源码
          • 问题:性能倒置
        • 守护线程
    • 线程的同步(重点难点)
      • 并发:同一个对象多个线程同时操作
      • 队列和锁
      • 线程同步 synchronized
      • 三大不安全案例
        • 不安全的购票系统
        • 不安全的取钱
        • 不安全的集合
    • 同步方法同步代码块(隐式)
      • 同步方法
        • 同步方法的弊端
      • 同步代码块(主要增删改查的对象)
      • 同步块和同步方法锁的对象是什么?
      • 解决三大线程不安全案例
        • 安全的购票系统
          • 核心代码
        • 安全的取钱
          • 核心代码
        • 安全的集合
          • 核心代码
      • JUC
        • CopyOnWriteArrayList
        • CopyOnWriteArrayList 和 synchronized
      • 死锁
      • 死锁的避免方法
      • 产生死锁的四个必要条件
      • Lock(锁)(显示)
        • 举例
        • 步骤
        • synchronized 与 Lock 的对比
    • 线程协作(生产者消费者模式)
      • 应用场景:生产者和消费者问题
      • 线程通信-分析
      • 线程通信方法
        • 解决方式一:
        • 解决方式二:
    • 使用线程池
        • 创建线程池

作者: gh-xiaohe
gh-xiaohe的博客
觉得博主文章写的不错的话,希望大家三连(✌关注,✌点赞,✌评论),多多支持一下!!!

多线程

线程的简介

普通方法调用和多线程

看完多线程通透了(爆干4万字)_第1张图片

程序、进程与线程

    在操作系统中运行的程序就是进程,比如:QQ、播放器、游戏、IDE等等

    一个进程可以有多个线程,比如:视频中同时听声音,看视频,看弹幕等等

Process与Thread (进程与线程)

  • 说起进程,就不得不说下程序。程序是指令和数据的有序集合,其本身没有任何运行的含义,是一个静态的概念。

  • 进程则是执行程序的一次执行过程,它是一个动态的概念。是系统资源分配的单位

  • 通常在一个进程中可以包含若干线程,当然一个进程中至少有一个线程,不然没有存在的意义。线程是CPU调度和执行的的单位。
    看完多线程通透了(爆干4万字)_第2张图片

核心概念

  • 线程就是独立的执行路径;
  • 在程序运行时,即使没有自己创建线程,后台也会有多个线程,如主线程,gc线程
  • main()称之为主线程,为系统的入口,用于执行整个程序;在一个进程中,如果开辟了多个线程,线程的运行由调度器安排调度,调度器是与操作系统紧密相关的,先后顺序是不能人为的干预的。
  • 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(重点)

三种创建方式

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方式一: Thread(重点)

查看JDK8文档

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如何实现

看完多线程通透了(爆干4万字)_第5张图片

代码实现

//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 _01Thread1 extends Thread {

    //run 方法线程体
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("我在看代码..." + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //main线程 , 主线程

        //创建线程对象
        _01Thread1 t1 = new _01Thread1();
        //调用start()方法开启线程
        t1.start();

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程..." + i);
        }
    }
}

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案例:多线程同步下载图片

//练习Thread , 实现多线程同步下载图片
public class _01ThreadText extends Thread {

    private String url;//网络图片地址
    private String name;//保存的文件名称

    public _01ThreadText(String url, String name) {
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    //下载图片的线程执行体
    @Override
    public void run() {
        webDownloader1 webDownloader = new webDownloader1();
        webDownloader.download(url, name);
        System.out.println("下载了文件名为:" + name );
    }

    public static void main(String[] args) {
        _01ThreadText t1= new _01ThreadText("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fc-ssl.duitang.com%2Fuploads%2Fblog%2F202105%2F10%2F20210510123852_26086.thumb.1000_0.jpg&refer=http%3A%2F%2Fc-ssl.duitang.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?", "小迪1 .jpg");
        _01ThreadText t2= new _01ThreadText("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fup.enterdesk.com%2Fedpic_source%2F2e%2F76%2Ff6%2F2e76f6f8a07e60425ae2ccd5cfc8c673.jpg&refer=http%3A%2F%2Fup.enterdesk.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?sec=1654566996&t=487060a146876381cba58a0f825f4986", "小迪2 .jpg");
        _01ThreadText t3= new _01ThreadText("https://img2.baidu.com/it/u=3633995081,3412928999&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=333&h=500","小迪3 .jpg");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        //理想下载顺序 t1、t2、t3 实际并非如此, 因为线程是异步执行的, 所以不一定会按照顺序执行
        /*
        下载了文件名为:小迪3 .jpg
        下载了文件名为:小迪1 .jpg
        下载了文件名为:小迪2 .jpg
        每次结果都不一样, 因为线程是异步执行的
         */

    }
}


//下载器
class webDownloader1 {
    //下载方法
    public void download(String url, String name) {
        //下载代码
        //文件工具类 拷贝网页url地址 到一个文件 文件名
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("Io异常,download方法出现问题");
        }
    }

}

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方式二:Runnable(核心重点)

如何实现

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代码实现

//创建线程方式二: 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 _02Runnable1 implements Runnable {

    //run 方法线程体
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在看代码..." + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //main线程 , 主线程

        //创建runnable接口实现类对象
        _02Runnable1 a02Runnable1 = new _02Runnable1();

        //创建线程对象,通过线程对象来开启我们的线程 代理
        //方式一:
//        Thread thread = new Thread(runnable1);
//        thread.start();

        //方式二:
        new Thread(a02Runnable1).start();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程..." + i);
        }
    }
}	

案例:多线程同步下载图片

public class _02RunnableText implements Runnable {
    private String url;//网络图片地址
    private String name;//保存的文件名称

    public _02RunnableText(String url, String name) {
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    //下载图片的线程执行体
    @Override
    public void run() {
        webDownloader2 webDownloader = new webDownloader2();
        webDownloader.download(url, name);
        System.out.println("下载了文件名为:" + name );
    }

    public static void main(String[] args) {

        _02RunnableText t1= new _02RunnableText("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fc-ssl.duitang.com%2Fuploads%2Fblog%2F202105%2F10%2F20210510123852_26086.thumb.1000_0.jpg&refer=http%3A%2F%2Fc-ssl.duitang.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?", "小迪1 .jpg");
        _02RunnableText t2= new _02RunnableText("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fup.enterdesk.com%2Fedpic_source%2F2e%2F76%2Ff6%2F2e76f6f8a07e60425ae2ccd5cfc8c673.jpg&refer=http%3A%2F%2Fup.enterdesk.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?sec=1654566996&t=487060a146876381cba58a0f825f4986", "小迪2 .jpg");
        _02RunnableText t3= new _02RunnableText("https://img2.baidu.com/it/u=3633995081,3412928999&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=333&h=500","小迪3 .jpg");

        new Thread(t1).start();
        new Thread(t2).start();
        new Thread(t3).start();
        //理想下载顺序 t1、t2、t3 实际并非如此, 因为线程是异步执行的, 所以不一定会按照顺序执行
        /*
        下载了文件名为:小迪3 .jpg
        下载了文件名为:小迪1 .jpg
        下载了文件名为:小迪2 .jpg
        每次结果都不一样, 因为线程是异步执行的
         */

    }
}


//下载器
class webDownloader2 {
    //下载方法
    public void download(String url, String name) {
        //下载代码
        //文件工具类 拷贝网页url地址 到一个文件 文件名
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("Io异常,download方法出现问题");
        }
    }

}

Thread 与 Runnable 的对比

看完多线程通透了(爆干4万字)_第9张图片
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小结

看完多线程通透了(爆干4万字)_第11张图片

初步认识并发问题:多个线程同时操作同一个对象 (案例火车站抢票)

    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。

火车站抢票
// 多个线程同时操作同一个对象
// 火车票的列子

// 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 _03TestRunnable implements Runnable {

    //票数
    private int ticketNums= 10;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (ticketNums <= 0) {
                break;
            }
            //模拟延迟
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->拿到了第" + ticketNums-- + "张票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        _03TestRunnable ticket = new _03TestRunnable();
        new Thread(ticket, "小明").start();
        new Thread(ticket, "老师").start();
        new Thread(ticket, "黄牛党").start();
    }
}

看完多线程通透了(爆干4万字)_第12张图片

案例龟兔赛跑

看完多线程通透了(爆干4万字)_第13张图片

//模拟龟兔赛跑
public class _3TestRace 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(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            //判断比赛是否结束
            boolean flag = gameOver(i);
            //如果比赛结束,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
            return true;
        }
        {
            if (steps >= 100) {

                winner = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("winner is" + winner);//输出胜利者
                return true;
            }
        }
        return false;

    }

    public static void main(String[] args) {
        _3TestRace testRace = new _3TestRace();

        new Thread(testRace, "兔子").start();
        new Thread(testRace, "乌龟").start();

    }

}

方式三:Callable(了解)

步骤:

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 = Executors.newFixedThreadPool(3);//创建一个可重用固定线程数的线程池
5、提交执行:Future result1 = ser.submit(t1);
6、获取结果:boolean r1 = result1.get();
7、关闭服务:ser.shutdownNow();

演示:利用Callable改造图片案例

//线程创建方式三:实现Callable接口
public class _04Callable implements Callable<Boolean> {
    private String url;//网络图片地址
    private String name;//保存的文件名称

    public _04Callable(String url, String name) {
        this.url = url;
        this.name = name;
    }


    //下载图片的线程执行体
    @Override
    public Boolean call() {
        webDownloader webDownloader = new webDownloader();
        webDownloader.download(url, name);
        System.out.println("下载了文件名为:" + name);
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        _04Callable t1 = new _04Callable("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fc-ssl.duitang.com%2Fuploads%2Fblog%2F202105%2F10%2F20210510123852_26086.thumb.1000_0.jpg&refer=http%3A%2F%2Fc-ssl.duitang.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?", "小迪1 .jpg");
        _04Callable t2 = new _04Callable("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fup.enterdesk.com%2Fedpic_source%2F2e%2F76%2Ff6%2F2e76f6f8a07e60425ae2ccd5cfc8c673.jpg&refer=http%3A%2F%2Fup.enterdesk.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=auto?sec=1654566996&t=487060a146876381cba58a0f825f4986", "小迪2 .jpg");
        _04Callable t3 = new _04Callable("https://img2.baidu.com/it/u=3633995081,3412928999&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=333&h=500", "小迪3 .jpg");

        //创建执行服务:
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);//创建一个可重用固定线程数的线程池
        // 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 result1 = r1.get();
        boolean result2 = r2.get();
        boolean result3 = r3.get();

        //关闭服务:
        ser.shutdown();

        System.out.println("result1:" + result1);
        System.out.println("result2:" + result2);
        System.out.println("result3:" + result3);

    }
}


//下载器
class webDownloader {
    //下载方法
    public void download(String url, String name) {
        //下载代码
        //文件工具类 拷贝网页url地址 到一个文件 文件名
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("Io异常,download方法出现问题");
        }
    }

}

总结:

  • 1.可以定义返回值
  • 2.可以抛出异常

Lamda表达式

看完多线程通透了(爆干4万字)_第14张图片

理解Functional Interface(函数式接口)

  • 函数式接口的定义:

  • 任何接口,如果只包含唯一一个抽象方法,那么它就是一个函数式接口。

  • public interface Runnable { 
        public abstract void run();
    }    
    
  • 对于函数式接口,我们可以通过lambda表达式来创建该接口的对象。

为什么要使用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很简洁

  • 去掉了一堆没有意义的代码,只留下核心的逻辑。

  • 也许你会说,我看了Lambda表达式,不但不觉得简洁,反而觉得更乱,看不懂了。那是因为我们还没有习惯,用的多了,看习惯了,就好了。

lambda表达式推导(无参)

//推到 lambda 表达式(无参)
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 iLike = new Like();
        iLike.lambda();

        iLike = new Like2();
        iLike.lambda();

        //4.局部内部类
        class Like3 implements ILike {
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("I Like Lambda3");
            }
        }
        iLike = new Like3();
        iLike.lambda();

        //5.匿名内部类 没有类名 必须使用接口或者父类
        iLike = new ILike() {
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("I Like Lambda4");
            }
        };
        iLike.lambda();

        //6.用lambda简化  省略了匿名内部类   前提:任何接口  只包含一个抽象方法   这样子写就可以是一个函数式接口
        iLike = () -> {
            System.out.println("I Like Lambda5");
        };
        iLike.lambda();

    }

}

//1.定义一个函数式接口
interface ILike {
    void lambda();
}

//2.实体类
class Like implements ILike {
    @Override
    public void lambda() {
        System.out.println("I Like Lambda");
    }
}

看完多线程通透了(爆干4万字)_第15张图片

lambda表达式推导(有参)

package com.gh._03lambda;

//推到 lambda 表达式(有参)
public class TestLambda2 {
    //3.静态内部类
    static class Love2 implements ILove {
        @Override
        public void love(int a) {
            System.out.println("我爱你" + a);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //4.局部内部类
        class Love3 implements ILove {
            @Override
            public void love(int a) {
                System.out.println("我爱你" + a);
            }
        }

        //5.匿名内部类
        ILove love4 = new ILove() {
            @Override
            public void love(int a) {
                System.out.println("我爱你" + a);
            }
        };

        Love love1 = new Love();
        love1.love(520);

        Love2 love2 = new Love2();
        love2.love( 5201314);

        new Love3().love(1314520);
        love4.love(521);


        //6.lambda 表达式
        //lambda 带参数类型
        ILove love5 = (int a) -> {
            System.out.println("I Love you - " + a);
        };

        //lambda 不带参数类型
        ILove love6 = (a) -> {
            System.out.println("I Love you - " + a);
        };

        //lambda 去掉括号
        ILove love7 = a -> {
            System.out.println("I Love you - " + a);
        };

        //lambda 去掉大括号
        ILove love8 = a -> System.out.println("I Love you - " + a);

        love5.love(5521);
        love6.love(6521);
        love7.love(7521);
        love8.love(8521);

    }
}


//1.定义一个函数式接口
interface ILove {
    void love(int a);
}

//2.实体类
class Love implements ILove {
    @Override
    public void love(int a) {
        System.out.println("我爱你" + a);
    }
}

看完多线程通透了(爆干4万字)_第16张图片

精髓:

        //6.lambda 表达式
        //lambda 带参数类型
        ILove love5 = (int a) -> {
            System.out.println("I Love you - " + a);
        };

        //lambda 不带参数类型
        ILove love6 = (a) -> {
            System.out.println("I Love you - " + a);
        };

        //lambda 去掉括号
        ILove love7 = a -> {
            System.out.println("I Love you - " + a);
        };

        //lambda 去掉大括号
        ILove love8 = a -> System.out.println("I Love you - " + a);

        love5.love(5521);
        love6.love(6521);
        love7.love(7521);
        love8.love(8521);

总结:

  • lambda 表达式 只有一行代码的时候 可以简化 为一行 多行 使用改代码快 {}
  • 接口是函数式接口
  • 多个参数 可以去掉参数类型(要去掉就需要全部去掉) 但是需要加括号
    看完多线程通透了(爆干4万字)_第17张图片

静态代理

个人博客有详细讲解静态代理和动态代理

public class StaticProxy {

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()->System.out.println("我爱你")).start();
        new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();

//        WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(new You());
//        weddingCompany.HappyMarry();
    }
}

interface Marry {
    void HappyMarry(); // 结婚方法
}

//真实对象
class You implements Marry {
    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("我要结婚了");
    }
}

//代理对象
class WeddingCompany implements Marry {
    private Marry marry;

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

    @Override
    public void HappyMarry() {
        before();
        this.marry.HappyMarry();//调用真实角色的结婚方法
        after();
    }

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

    }

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

看完多线程通透了(爆干4万字)_第18张图片

总结:

  • 真实对象和代理对象都要实现同一个接口
  • 代理对象要代理真是对象

好处:

  • 代理对象可以做的更多
  • 真实对象可以专注的做自己想做的事情

线程的状态

线程的五大状态

看完多线程通透了(爆干4万字)_第19张图片

线程方法

方法 说明
setPrioirity(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()(插队) 等待该线程终止
static void yield()(重新竞争) 暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程
void interrupt())(停止线程不建议使用) 中断线程,禁止使用此方法
boolean isAlive() 测试线程是否处于活动状态

线程的停止

  • 不推荐使用JDK提供的stop()、destroy()方法。【已废弃】
    看完多线程通透了(爆干4万字)_第20张图片
  • 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。
    看完多线程通透了(爆干4万字)_第21张图片

举例

//要让线程自己停止下来

/*
测试stop
    1.建议线程正常停止---> 利用次数,不建议使用死循环。
    2.建议使用标志位---> 设置一个标志位
    3.不要使用stop或者destroy等过时或者JDK不建议使用的方法 
*/
public class _1Stop implements Runnable{


    //1.设置一个标识,用来判断是否继续运行
    private boolean flag = true;

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

    //2.设置一个方法,用来停止运行 原理:转换标识位
    public void stop(){
        this.flag = false;
    }


    public static void main(String[] args) {
        _1Stop testStop = new _1Stop();
        new Thread(testStop).start();

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("main Thread"+i);
            if (i == 20) {
                //3.调用stop方法,切换标志位,停止运行
                testStop.stop();
                System.out.println("线程停止");
            }
        }
    }
}

看完多线程通透了(爆干4万字)_第22张图片

总结:
  1. 建议线程正常停止—> 利用次数,不建议使用死循环。
  2. 建议使用标志位—> 设置一个标志位
  3. 不要使用stop或者destroy等过时或者JDK不建议使用的方法

线程休眠 sleep()

  • 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。

  • 每一个对象都有一个锁,sleep不会释放锁;

火车站抢票(同上)
打印当前系统的时间
public class _2sleep2 {

    public static void main(String[] args) {

        //打印当前系统的时间
        Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//获取当前时间

        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(1000);//线程休眠1秒
                System.out.println(new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss").format(startTime));
                startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//更新当前时间
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

多线程sleep 每隔一秒显示当前系统时间

模拟倒计时
//模拟倒计时
public class _2sleep2 {

    public static void main(String[] args) {

        try {
            tenDown();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

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

多线程sleep 10秒钟倒计时

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!看CPU心情
// 线程礼让
public class Yield {

    // 礼让不一定成功看cpu的调度
    public static void main(String[] args) {
        MyYield yield = new MyYield();

        new Thread(yield, "A").start();
        new Thread(yield, "B").start();

    }
}

class MyYield implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start");
        Thread.yield();// 线程礼让
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " end");
    }
}

看完多线程通透了(爆干4万字)_第23张图片

合并线程 Join

  • Join合并线程,待此线程执行完毕后,在执行其他线程,其他线程阻塞
  • 可以想像成插队
/*
 * 测试线程强制执行 join
 * join合成线程, 特此线程执行完成之后,再之心其他线程,其他线程阻塞
 *
 * 想想成为插队
 * */
public class _04Join implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("我是vip我先执行" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //启动线程
        _04Join join = new _04Join();

        Thread thread = new Thread(join);
        thread.start();

        //主线程
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            if (i == 5) {
                thread.join(); // 插队  主线程 i=5 时,vip 线程进行插队
            }
            System.out.println("我是主线程" + i);
        }
    }
}

看完多线程通透了(爆干4万字)_第24张图片

线程状态观测

看完多线程通透了(爆干4万字)_第25张图片

JDk文档查看
看完多线程通透了(爆干4万字)_第26张图片

//观察测试线程的状态
public class _05State {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 2; i++) { // 让线程先停止 2s
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("");
        });

        // 观察线程状态
        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); // running 正在运行

        // 只要不停止就一直输出状态
        while (state != Thread.State.TERMINATED) {// 当线程状态不是终止状态时
            Thread.sleep(100);
            state = thread.getState();// 更新线程状态
            System.out.println(state);// 输出线程状态
        }

        // 观察终止后
        state = thread.getState(); // 终止状态
        System.out.println(state); // terminated 终止
    }
}

看完多线程通透了(爆干4万字)_第27张图片

线程优先级

看完多线程通透了(爆干4万字)_第28张图片

// 线程的优先级
public class _06Priority {

    //线程优先级:  这里是概率分配  所以以后先设置优先级  再开启线程
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + Thread.currentThread().getPriority()); //主线程的优先级是5

        MyPriority myPriority = new MyPriority();

        Thread t1 = new Thread(myPriority, "线程1");
        Thread t2 = new Thread(myPriority, "线程2");
        Thread t3 = new Thread(myPriority, "线程3");
        Thread t4 = new Thread(myPriority, "线程4");
        Thread t5 = new Thread(myPriority, "线程5");
        Thread t6 = new Thread(myPriority, "线程6");
        Thread t7 = new Thread(myPriority, "线程7");
        Thread t8 = new Thread(myPriority, "线程8");

        //先设置优先级  在启动线程
        t1.start();

        t2.setPriority(1);
        t2.start();

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

        t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);//最高优先级 10
        t4.start();

        t5.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);//最低优先级 1
        t5.start();

        t6.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);//正常优先级 5
        t6.start();

//        t7.setPriority(-1);//设置优先级为-1  会报错
//        t7.start();
//
//        t8.setPriority(11);//设置优先级为11  会报错
//        t8.start();
    }

}


class MyPriority implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        //获取当前线程的名字和优先级
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + Thread.currentThread().getPriority());
    }
}

看完多线程通透了(爆干4万字)_第29张图片

源码

看完多线程通透了(爆干4万字)_第30张图片

问题:性能倒置

    优先级(性能低)低的线程先执行、优先级(性能高)高的线程后执行

守护线程

  • 线程分为用户线程守护线程
  • 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,垃圾回收机制…
//测试守护线程
//上帝守护者你
public class _07Daemon {

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

        Thread thread = new Thread(god);
        thread.setDaemon(true);//设置为守护线程

        //这里的原因 是虚拟机关闭需要一定的时间  虚拟机不用等待守护线程执行完毕
        thread.start(); //上帝守护线程启动

        new Thread(you).start();//你  用户线程启动

    }
}



// 上帝
class God implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("上帝守护者你");
        }
    }
}

// 守护者
class You implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 36500; i++) { // 一百岁
            System.out.println("你一生都很快乐的或者");
        }
        System.out.println("goodbye! world");
    }
}

看完多线程通透了(爆干4万字)_第31张图片

线程的同步(重点难点)

并发:同一个对象多个线程同时操作

现实举例:

看完多线程通透了(爆干4万字)_第32张图片

队列和锁

队列加锁才可以保证线程同步的的安全性

线程同步 synchronized

看完多线程通透了(爆干4万字)_第33张图片

三大不安全案例

不安全的购票系统

// 线程不安全的购票程序
public class _01UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {

        BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();

        new Thread(buyTicket,"我").start();
        new Thread(buyTicket,"你").start();
        new Thread(buyTicket,"黄牛").start();
    }

}

class BuyTicket implements Runnable {

    // 票数
    private int ticketNum = 10;
    boolean flag = true;// 外部停止方法

    @Override
    public void run() {
        // 循环购票
        while (flag) { // 判断是否停止
            try {
                buyTicket();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }

    private void buyTicket() throws InterruptedException {
        // 判断是否还有票
        if (ticketNum <= 0) {
            flag = false;
            return;
        }
        Thread.sleep(100);
        // 购买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "购买了第" + ticketNum-- + "张票");
    }
}

看完多线程通透了(爆干4万字)_第34张图片

不安全的取钱

// 不安全的取钱
// 两个人去银行取钱,一个人取钱时,另一个人可能正在取钱,所以不安全
public class _02UnsafeBank {

    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");

        girlFriend.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        girlFriend.start();
        you.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 {
    // 账户
    Account account;
    // 取款金额
    int drawingMoney;
    // 现在手里面有多少钱
    int nowMoney;

    public Drawing(Account account, int drawingMoney, String name) {
        super(name);//调用父类的构造方法  必须声明在最前面
        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() + " 余额不足,无法取款");
            return;
        }

        // sleep 方法可以放大问题的发生的概率
        try {
            sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 卡内余额 = 余额 - 取款金额
        account.money = account.money - drawingMoney;

        // 现在手里面有多少钱
        nowMoney = nowMoney + drawingMoney;

        System.out.println(account.name +  " 余额为: " + account.money + "元");
        // Thread.currentThread().getName()  = this.getName()
        // why? 继承了Thread类,继承有Thread类的全部方法,可以调用this,Thread里面有getName()方法,getName()获取线程名称
        // Thread.currentThread() 也是返回一个 Thread对象
        System.out.println(this.getName() + "手里的钱:" + nowMoney + "元");
    }
}

看完多线程通透了(爆干4万字)_第35张图片

不安全的集合

//线程不安全的集合  ArrayList 线程不安全
public class _03UnsafeList {

    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(300);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());//输出线程的大小
    }
}
// 两个线程同一瞬间操作用一个位置
// 把两个数组添加到同一个位置,就把数据给覆盖掉了,所以就会少元素

看完多线程通透了(爆干4万字)_第36张图片

同步方法同步代码块(隐式)

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

同步方法的弊端

​ 一个方法中有 只读 A代码 修改 B 代码,方法里面需要修改的内容才需要锁,锁太多浪费资源。影响效率

同步代码块(主要增删改查的对象)

  • 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

    • 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

同步块和同步方法锁的对象是什么?

  • Synchronized方法默认锁的是对象本身。类本身
  • 同步块可以锁任何对象
  • 对于普通同步方法,锁是当前实例对象。如果有多个实例那么锁对象必然不同否则无法实现同步。

解决三大线程不安全案例

安全的购票系统

// 线程不安全的购票程序
public class _01UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {

        BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();

        new Thread(buyTicket,"我").start();
        new Thread(buyTicket,"你").start();
        new Thread(buyTicket,"黄牛").start();
    }

}

class BuyTicket implements Runnable {

    // 票数
    private int ticketNum = 10;
    boolean flag = true;// 外部停止方法

    @Override
    public void run() {
        // 循环购票
        while (flag) { // 判断是否停止
            try {
                buyTicket();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }

    private void buyTicket() throws InterruptedException {
        // 判断是否还有票
        if (ticketNum <= 0) {
            flag = false;
            return;
        }
        Thread.sleep(100);
        // 购买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "购买了第" + ticketNum-- + "张票");
    }
}
核心代码
    //买票方法
    //synchronized 同步方法,锁住的是当前对象 this
    private synchronized void buyTicket() throws InterruptedException {
        if (ticketNum <= 0) {
            flag = false;
            return;
        }
        Thread.sleep(1000);
        // 购买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "购买了第" + ticketNum-- + "张票");
    }

看完多线程通透了(爆干4万字)_第37张图片

安全的取钱

// 不安全的取钱
// 两个人去银行取钱,一个人取钱时,另一个人可能正在取钱,所以不安全
public class _02UnsafeBank {

    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");

        girlFriend.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        girlFriend.start();
        you.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 {
    // 账户
    Account account;
    // 取款金额
    int drawingMoney;
    // 现在手里面有多少钱
    int nowMoney;

    public Drawing(Account account, int drawingMoney, String name) {
        super(name);//调用父类的构造方法  必须声明在最前面
        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() + " 余额不足,无法取款");
            return;
        }

        // sleep 方法可以放大问题的发生的概率
//        try {
//            sleep(500);
//        } catch (InterruptedException e) {
//            e.printStackTrace();
//        }
        // 卡内余额 = 余额 - 取款金额
        account.money = account.money - drawingMoney;

        // 现在手里面有多少钱
        nowMoney = nowMoney + drawingMoney;

        System.out.println(account.name +  " 余额为: " + account.money + "元");
        // Thread.currentThread().getName()  = this.getName()
        // why? 继承了Thread类,继承有Thread类的全部方法,可以调用this,Thread里面有getName()方法,getName()获取线程名称
        // Thread.currentThread() 也是返回一个 Thread对象
        System.out.println(this.getName() + "手里的钱:" + nowMoney + "元");
    }
}
核心代码
    //取钱操作
    // 在取钱的run方法中 添加synchronized关键字
    // 依旧存在问题
    // 原因:锁的一个run 方法 this 是 Drawing 银行 但是操作的增删改查对象是 Account 银行?
    //      不是 锁另外一个对象 应该锁 账户 而不是 银行
    // synchronized 关键字锁的是 this 对象本身
    @Override
    public void  run() {

        //锁的对象就是变化的量,需要增删改的对象
        synchronized (account) { // 如果锁的是 this 锁的是银行
            // 判断有没有钱
            if(account.money - drawingMoney < 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 余额不足,无法取款");
                return;
            }

            // sleep 方法可以放大问题的发生的概率
            try {
                sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            // 卡内余额 = 余额 - 取款金额
            account.money = account.money - drawingMoney;

            // 现在手里面有多少钱
            nowMoney = nowMoney + drawingMoney;

            System.out.println(account.name +  " 余额为: " + account.money + "元");
            // Thread.currentThread().getName()  = this.getName()
            // why? 继承了Thread类,继承有Thread类的全部方法,可以调用this,Thread里面有getName()方法,getName()获取线程名称
            // Thread.currentThread() 也是返回一个 Thread对象
            System.out.println(this.getName() + "手里的钱:" + nowMoney + "元");
        }
    }

看完多线程通透了(爆干4万字)_第38张图片
看完多线程通透了(爆干4万字)_第39张图片
    创建了两个银行账户,这两个账户对象都是独立的,只是共享一个Account对象数据,给Run方法加了锁,锁的是当前对象,但这两个银行账户的当前对象是自己。

    实际上应该通过synchronized代码块的方式,把Account对象锁了,假如you对象先拿到执行权,进入run方法,锁定Account对象,qirlFriend对象执行run方法时,就拿不到,Account对象,她就只能等着,等you对象释放了Account,她才能继续执行.

安全的集合

//线程不安全的集合  ArrayList 线程不安全
public class _03feList {

    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());//输出线程的大小
    }
}
// 两个线程同一瞬间操作用一个位置
// 把两个数组添加到同一个位置,就把数据给覆盖掉了,所以就会少元素
核心代码

看完多线程通透了(爆干4万字)_第40张图片

JUC

CopyOnWriteArrayList

java.util.concurrent*   并发包
//测试juc包下的  安全的线程包 java.util.concurrent*   并发包
// JUC安全类型的集合
public class _04TestJUC {

    public static void main(String[] args) {
        // 线程安全的集合
        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());

    }
}

看完多线程通透了(爆干4万字)_第41张图片

CopyOnWriteArrayList 和 synchronized

看完多线程通透了(爆干4万字)_第42张图片

死锁

死锁的避免方法

    多个线程各占有一些共享资源,并且互相等待其他线程占有的资源才能运行,而导致两个或者多个线程都在等在对方释放资源,都停止执行的的情形,某一块同步块同时拥有 “两个以上对象的锁” 时,就可能会发生 “死锁” 的问题。

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。

    上面列出了死锁的四个必要条件,我们只需要想办法破其中任意一个多个条件就可以避免死锁的发生

//死锁:多个线程下相互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 p1 = new Makeup(0,"灰姑娘");
        Makeup p2 = new Makeup(1,"白雪");
        p1.start();
        p2.start();


    }
}

//口红
class Lipstick{

}
//镜子
class Mirror{

}
class Makeup extends Thread{

    //需要的资源只有一份  所以使用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() {
//        super.run();
        //化妆
        try {
            makeup();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }


    //    //化妆,有死锁版
    private void makeup() throws InterruptedException {
        if(choice==0){
            synchronized (lipstick){
                System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
                Thread.sleep(1000);//一秒后想获得镜子
                synchronized (mirror){
                    System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
                }
            }
        }else{
            synchronized (mirror){
                System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);//一秒后想获得口红
                synchronized(lipstick){
                    System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");

                }
            }
        }
    }
    //化妆,无死锁版
//    private void makeup() throws InterruptedException {
//        if(choice==0){
//            synchronized (lipstick){
//                System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
//                Thread.sleep(1000);
//
//            }
//            synchronized (mirror){
//                System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
//            }
//        }else{
//            synchronized (mirror){
//                System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
//                Thread.sleep(2000);
//            }
//
//            synchronized(lipstick){
//                System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
//            }
//        }
//    }
}

看完多线程通透了(爆干4万字)_第43张图片

Lock(锁)(显示)

  • JDK5.0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。

举例

//测试Lock锁的使用
public class Lock {
    public static void main(String[] args) {
        TestLock2 testLock2 = new TestLock2();

        new Thread(testLock2, "A").start();
        new Thread(testLock2, "B").start();
        new Thread(testLock2, "C").start();
    }
}


class TestLock2 implements Runnable {

    private int ticketNums = 10;

    // ① 定义 lock 锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            // ② 给票加锁
            lock.lock();
            try {
                if (ticketNums > 0) {
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(ticketNums--);
                } else {
                    break;
                }
            } finally {
                // ③ 解锁
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

步骤

    // ① 定义 lock 锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    // ② 给票加锁
    lock.lock();
    // ③ 解锁
    lock.unlock();

看完多线程通透了(爆干4万字)_第44张图片

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)

线程协作(生产者消费者模式)

应用场景:生产者和消费者问题

(不是23种设计模式是一个问题)

  • 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

看完多线程通透了(爆干4万字)_第45张图片

线程通信-分析

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

  • 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
  • 生产者消费者问题中,仅有synchronized不够
    • 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)

线程通信方法

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

解决方式一:

    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

看完多线程通透了(爆干4万字)_第46张图片

public class PC {
    public static void main(String[] args) {
        SyContainner syContainner = new SyContainner();
        new Producer(syContainner).start();
        new Consumer(syContainner).start();

    }
}

// 生产者
class Producer extends Thread {
    SyContainner containner;

    public Producer(SyContainner containner) {
        this.containner = containner;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            containner.push(new Chicken(i));
            System.out.println("生产了"+i+"只鸡");
        }
    }
}

// 消费者
class Consumer extends Thread {
    SyContainner containner;

    public Consumer(SyContainner containner) {
        this.containner = containner;
    }

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

// 产品
class Chicken {

    int id;
    public Chicken(int id){
        this.id= id;
    }
}
// 缓冲区
class SyContainner {

    // 需要一个容器 大小
    Chicken[] Chickens = new Chicken[10];


    // 容器计数器
    int count = 0;

    // 生产者生产产品
    public synchronized void push (Chicken Chicken) {

        // 如果容器满了,生产等待
        if (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,生产者生产
        Chickens[count] = Chicken;
        count++;

        // 通知消费者消费
        this.notifyAll();
    }

    // 消费者消费产品
    public synchronized Chicken pop () {
        // 判断消费者能否消费
        if (count == 0) {
            // 消费者等待,生产者生产
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 消费者消费
        count--;
        Chicken Chicken = Chickens[count];

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

解决方式二:

    并发协作模式“生产者/消费者模式” —> 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 PC2 {

    public static void main(String[] args) {
        TV tv = new TV();
        new Player(tv).start();
        new Wather(tv).start();
    }
}

//生产者---->演员
class Player extends Thread{
    TV tv;
    public Player(TV tv){
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void run() {
        super.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 Wather extends Thread{
    TV tv;
    public Wather(TV tv){
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void run() {
        super.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; // 声音更新
        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;
    }
}

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API:ExecutorService 和==Executors==

  • ExecutorService:真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor

    • void execute(Runnable command):执行任务/命令,没有返回值,一般用来执 行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

创建线程池

// 线程池
public class ThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建服务,创建线程池
        //newFixedThreadPool 参数为:连接池大小
        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() {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        }
    }
}

看完多线程通透了(爆干4万字)_第47张图片

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