Java学习24:多线程

什么是进程?什么是线程
进程是一个应用程序(1个进程是一个软件)。
线程是一个进程中的执行场景/执行单元。
一个进程可以启动多个线程。

对于java程序来说,当在DOS命令窗口中输入:
java HelloWorld 回车之后。
会先启动JVM,而JVM就是一个进程。
JVM再启动一个主线程调用main方法。
同时再启动一个垃圾回收线程负责看护,回收垃圾。
最起码,现在的java程序中至少有两个线程并发,一个是垃圾回收线程,一个是执行main方法的主线程。

进程和线程是什么关系?举个例子
阿里巴巴:进程
马云:阿里巴巴的一个线程
童文红:阿里巴巴的一个线程

京东:进程
强东:京东的一个线程
妹妹:京东的一个线程

进程可以看做是现实生活当中的公司。
线程可以看做是公司当中的某个员工。

注意:
进程A和进程B的内存独立不共享。
线程A和线程B呢?
在java语言中:线程A和线程B,堆内存和方法区内存共享。但是栈内存独立,一个线程一个栈。

假设启动10个线程,会有10个栈空间,每个栈和每个栈之间,互不干扰,各自执行各自的,这就是多线程并发。

火车站可以看作是一个进程。
火车站中的每一个售票窗口可以看做是一个线程。
我在窗口1购票,你可以在窗口2购票,你不需要等我,我也不需要等你。
所以多线程并发可以提高效率。

java中之所以有多线程机制,目的就是为了提高程序的处理效率。

使用了多线程机制之后,main方法结束,是不是有可能程序也不会结束。main方法结束只是主线程结束了,主栈空了,其它的栈(线程)可能还在压栈弹栈。

一个线程一个栈.png

对于单核的CPU来说,真的可以做到真正的多线程并发吗?

对于多核的CPU电脑来说,真正的多线程并发是没问题的。
4核CPU表示同一个时间点上,可以真正的有4个进程并发执行。

什么是真正的多线程并发?
t1线程执行t1的。
t2线程执行t2的。
t1不会影响t2.t2也不会影响t1。这叫做真正的多线程并发。

单核的CPU表示只有一个大脑:
不能够做到真正的多线程并发,但是可以做到给人一种“多线程并发”的感觉。
对于单核的CPU来说,在某一个时间点上实际上只能处理一件事情,但是由于CPU的处理速度极快,多个线程之间频繁切换执行,给人类的感觉就是:多个事情同时在做!!!!

实现线程的方式

java支持多线程机制。并且Java已经将多线程实现了,我们只需要继承就行了。

实现线程有两种方式,哪两种方式呢?
第一种方式:编写一个类,直接继承java.lang.Thread,重写run方法。

//定义线程类
public class MyThread extends Thread{
public void run(){

}

}
//创建线程对象
MyThread t = new MyThread();
//启动线程
t.start();

注意:
亘古不变的道理:方法体当中的代码永远都是自上而下的顺序依次逐行执行的。

public class Text {
    public static void main(String[] args){
        //这里是main方法,这里的代码属于主线程,在主栈中运行。
        //新建一个分支线程对象
        MyThread t = new MyThread();
        //启动线程
        //t.run();//不会启动线程,不会分配新的分支栈。(这种方式就是单线程。)
        //start()方法的作用是:启动一个分支线程,在JVM中开辟一个新的栈空间,这段代码任务完成之后,瞬间就结束了。
        //这段代码的任务只是为了开启一个新的栈空间,只要新的栈空间开出来,start()方法就结束了。线程就启动成功了。
        //启动成功的线程会自动调用run方法,并且run方法在分支栈的栈底部(压栈)。
        //run方法在分支栈的栈底部,main方法在主栈的栈底部。run和main是平级的。
        t.start();
        //这里的代码还是运行在主线程中。
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("主线程--->" + i);
        }
    }
}

class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        //编写程序,这段程序运行在分支线程中(分支栈)。
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("分支线程--->" + i);
        }
    }
}

线程的run.png
线程的start.png

第二种方式:编写一个类,实现java.lang.Runnable接口,实现run方法。

//定义一个可运行的类
public class MyRunnable implements Runnable{
public void run(){

}

}
//创建线程对象
Thread t = new Thread(new MyRunnable());
//启动线程
t.start();

public class Text {
    public static void main(String[] args){
        //创建一个可运行的对象
        //MyRunnable r = new MyRunnable();
        //将可运行的对象封装成一个线程对象
        //Thread t = new Thread(r);
        //合并代码
        Thread t = new Thread(new MyRunnable());
        //启动线程
        t.start();

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("主线程--->" + i);
        }
    }
}

//这并不是一个线程类,是一个可运行的类。它还不是一个线程。
class MyRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("分支线程--->" + i);
        }
    }
}


注意:第二种方式实现接口比较常用,因为一个类实现了接口,它还可以去继承其它的类,更灵活。

可以采用匿名内部类来实现run方法

public class Text {
    public static void main(String[] args){
        //创建一个线程对象,采用匿名内部类的方式。
        //这是通过一个没有名字的类,new出来的对象。
        Thread t = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 100; i++) {
                    System.out.println("t线程--->" + i);
                }
            }
        });

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("main线程--->" + i);
        }
    }
}

线程的生命周期

新建状态
就绪状态
运行状态
阻塞状态
死亡状态

线程生命周期.png

获取线程名字

获取线程对象的名字:
String name = 线程对象.getName();

修改线程对象的名字:
线程对象.setName("线程名字");

当线程没有设置名字的时候,默认的名字有什么规律?(了解一下)
Thread-0
Thread-1
Thread-2
......

获取当前线程对象

static Thread currentThread()

Thread t = Thread.currentThread();
System.out.println(t.getName());
返回值t就是当前线程

t就是当前线程对象。当前线程是谁呢?
出现在主方法中,那就是主线程是当前线程。
当t1线程执行run方法,那么这个当前线程就是t1。
当t2线程执行run方法,那么这个当前线程就是t2。

线程的sleep()方法

static void sleep(Long millis)
静态方法
参数是毫秒
作用:让当前线程进入休眠,进入“阻塞状态”,放弃占有CPU时间片,让给其它线程使用。

Thread.sleep()方法,可以做到这种效果:
间隔特定时间,去执行一段特定的代码,每隔多久执行一次。

public class Text {
    public static void main(String[] args) {
        //让当前线程进入休眠,睡眠5秒
        //当前线程是主线程!!
        try {
            Thread.sleep(1000 * 5);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        //5秒后执行这里的代码
        System.out.println("hello world!");
    }
}
public class Text {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---->" + i);

            //睡眠1秒
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

面试题:

public class Text {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程对象
        Thread t = new MyThread();
        t.setName("t");
        t.start();

        //调用sleep方法
        try {
            //问题:这行代码会让线程t进入休眠状态么?不会
            //这行代码的作用是:让当前线程进入休眠,也就是main线程进入休眠。
            //这行代码出现在main方法中,main方法睡眠。
            //虽然是用t调用的,但是跟t没关系,sleep方法是静态方法
            t.sleep(1000 * 5);//在执行的时候还是会转换成:Thread.sleep(1000 * 5);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //5秒之后,这里才会执行
        System.out.println("hello world!");
    }
}

class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
        }
    }
}

怎么叫醒一个正在睡眠的线程?
注意:这个不是终止线程的执行,是终止线程的睡眠。

public class Text {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(new MyRunnable());
        t.setName("t");
        t.start();

        //希望五秒之后,t线程醒来(就是这5秒钟,假设主线程的活儿干完了)
        try {
            Thread.sleep(1000 * 5);
        } catch (InterruptedException e) {
            //打印异常信息
            e.printStackTrace();
        }

        //终止t线程的睡眠(这种终断睡眠的方式依靠了java的异常处理机制。)
        t.interrupt();//干扰,一盆冷水过去!
    }
}

class MyRunnable implements Runnable{

    //重点:run()当中的异常不能throws,只能try catch
    //因为run()方法在父类中没有抛出任何异常,子类不能比父类抛出更多的异常。
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---> begin");
        try {
            //睡眠一年
            Thread.sleep(1000L * 60L * 60L * 24L * 365L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //1年之后才会执行这里
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---> end");
    }
}

终止线程

在java中如何强行终止一个线程的执行
这种方式存在很大的缺点:容易丢失数据。因为这种方式是直接将线程杀死了,线程没有保存的数据将会丢失。不建议使用。

public class Text {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(new MyRunnable());
        t.setName("t");
        t.start();

        //模拟5秒
        try {
            Thread.sleep(100 * 5);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //5秒后强行终止t线程
        t.stop();//已过时(不建议使用)
    }
}

class MyRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

怎么合理的终止一个线程的执行,这种方式是很常用的。

public class Text {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable r = new MyRunnable();
        Thread t = new Thread(r);
        t.setName("t");
        t.start();

        //模拟5秒
        try {
            Thread.sleep(1000 * 5);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //终止线程
        //你想要什么时候终止t的执行,把标记修改为false,就结束了。
        r.run = false;

    }
}

class MyRunnable implements Runnable{

    //打一个布尔标记
    boolean run = true;

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            if (run){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }else {
                //return就结束了,在结束之前还有什么每保存的。
                //在这里就可以保存了
                //save.....

                //终止当前线程
                return;
            }

        }
    }
}

线程调度(了解)

常见的线程调度模型有哪些?

抢占式调度模型:
哪个线程的优先级比较高,抢到的CPU时间片的概率就高一些/多一些。
java种采用的就是抢占式调度模型。

均分式调度模型:
平均分配CPU时间片。每个线程占有的CPU时间片时间长度一样。
平均分配,一切平等。
有一些编程语言,线程调度模型采用的是这种方式。

java中提供了哪些方法是和线程调度有关系的呢?

实例方法:
void setPriority(int newPriority) 设置线程的优先级
int getPriority() 获取线程的优先级
最低优先级是1
默认优先级是5
最高优先级是10
优先级比较高的获取CPU时间片可能会多一些。(但也不完全是,大概率是多的。)

静态方法:
static void yield() 让位方法
暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程
yield()方法不是阻塞方法。让当前线程让位,让给其它线程使用。
yield()方法的执行会让当前线程从“运行状态”回到“就绪状态”。
注意:在回到就绪之后,有可能还会再次抢到CPU时间片。

实例方法:
void join() 合并线程

class MyThread1 extends Thread {
    public void doSome(){
        MyThread2 t = new MyThread2();
        t.join;//当前线程进入阻塞,t线程执行,直到t线程结束。当前线程才可以继续执行。
    }
}
class MyThread2 extends Thread{

}

关于线程优先级:
最高优先级:Thread.MAX_PRIORITY
最低优先级:Thread.MIN_PRIORITY
默认优先级:Thread.NORM_PRIORITY

优先级较高的,只是抢到的CPU时间片相对多一些。
大概率方向偏向于优先级较高的
处于运行状态的时间多一些。

设置线程优先级:
Thread.currentThread().setPriority(1);//设置优先级为1
t.setPriority(10);//设置t线程的优先级为10

关于线程让位:
当前线程暂停回到就绪状态,让给其他线程。
静态方法:Thread.yield();

关于线程合并:
Thread t = new Thread(new MyRunnable());
t.setName("t");
t.start();
t.join();//t合并到当前线程中,当前线程受阻塞,t线程执行,直到结束。

线程安全(重点)

关于多线程并发环境下,数据的安全问题。
为什么这个是重点?
以后在开发中,我们的项目都是运行在服务器当中,而且服务器已经将线程的定义,线程对象的创建,线程的启动等,都已经实现完了。这些代码我们都不需要编写。

最重要的是:你要知道,你编写的程序需要放到一个多线程的环境下运行,你更需要关注的是这些数据在多线程并发的环境下是否是安全的。

什么时候数据在多线程并发的环境下会存在安全问题呢?
三个条件:
条件一:多线程并发。
条件2:有共享数据。
条件3:共享数据有修改的行为。
满足以上三个条件以后,就会存在线程安全问题。

怎么解决线程安全问题呢?
当多线程并发的环境下,有共享数据,并且这个数据还会被修改,此时就存在线程安全问题,怎么解决这个问题?
线程排队执行。(不能并发)
用排队执行解决线程安全问题。
这种机制被称为:线程同步机制。
专业术语叫做:线程同不,实际上就是线程不能并发了,线程必须排队执行。

线程同步就是线程排队了,线程排队了就回牺牲一部分效率,没办法,数据安全第一位,只有数据安全了,我们才可以谈效率。数据不安全,没有效率的事儿。

线程同不这块,设计到这两个专业术语:
异步编程模型:
线程t1和线程t2,各自执行各自的,t1不管t2,t2不管t1,谁也不用等谁,这种编程模型叫做:异步编程模型。
其实就是:多线程并发(效率较高。)
异步就是并发。

同步编程模型:
线程t1和线程t2,在线程t1执行的时候,必须等待t2线程执行结束,或者说在t2线程执行的时候,必须等待t1线程执行结束,两个线程之间发生了等待关系,这就是同步编程模型。
效率较低。线程排队执行。
同步就是排队。

不使用线程同步机制,多线程对同一个账户进行取款,出现线程安全问题。

public class Text {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建账户对象(只创建1个)
        Account act = new Account("act-001", 10000);
        // 创建两个线程
        Thread t1 = new AccountThread(act);
        Thread t2 = new AccountThread(act);
        // 设置name
        t1.setName("t1");
        t2.setName("t2");
        // 启动线程取款
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

class AccountThread extends Thread {

    // 两个线程必须共享同一个账户对象。
    private Account act;

    // 通过构造方法传递过来账户对象
    public AccountThread(Account act) {
        this.act = act;
    }

    public void run(){
        // run方法的执行表示取款操作。
        // 假设取款5000
        double money = 5000;
        // 取款
        // 多线程并发执行这个方法。
        act.withdraw(money);

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "对"+act.getActno()+"取款"+money+"成功,余额" + act.getBalance());
    }
}

/*
银行账户
    不使用线程同步机制,多线程对同一个账户进行取款,出现线程安全问题。
 */
class Account {
    // 账号
    private String actno;
    // 余额
    private double balance;

    public Account() {
    }

    public Account(String actno, double balance) {
        this.actno = actno;
        this.balance = balance;
    }

    public String getActno() {
        return actno;
    }

    public void setActno(String actno) {
        this.actno = actno;
    }

    public double getBalance() {
        return balance;
    }

    public void setBalance(double balance) {
        this.balance = balance;
    }

    //取款的方法
    public void withdraw(double money){
        // t1和t2并发这个方法。。。。(t1和t2是两个栈。两个栈操作堆中同一个对象。)
        // 取款之前的余额
        double before = this.getBalance(); // 10000
        // 取款之后的余额
        double after = before - money;

        // 在这里模拟一下网络延迟,100%会出现问题
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 更新余额
        // 思考:t1执行到这里了,但还没有来得及执行这行代码,t2线程进来withdraw方法了。此时一定出问题。
        this.setBalance(after);
    }
}

使用线程同步机制,解决线程安全问题。
线程同步机制的语法是:
synchronized(){
//线程同步代码块
}
synchronized后面小括号中传的这个“数据”是相当关键的。
这个数据必须是多线程共享的数据。才能达到多线程排队。

()中写什么
那要看你想让哪些线程同步。
假设t1、t2、t3、t4、t5,有5个线程,你只希望t1、t2、t3排队,t4、t5不需要排队。怎么办?
你一定要在()中写一个t1 t2 t3 共享的对象。而这个对象对于t4 t5来说不是共享的。

public class Text {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建账户对象(只创建1个)
        Account act = new Account("act-001", 10000);
        // 创建两个线程
        Thread t1 = new AccountThread(act);
        Thread t2 = new AccountThread(act);
        // 设置name
        t1.setName("t1");
        t2.setName("t2");
        // 启动线程取款
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

class AccountThread extends Thread {

    // 两个线程必须共享同一个账户对象。
    private Account act;

    // 通过构造方法传递过来账户对象
    public AccountThread(Account act) {
        this.act = act;
    }

    public void run(){
        // run方法的执行表示取款操作。
        // 假设取款5000
        double money = 5000;
        // 取款
        // 多线程并发执行这个方法。
        act.withdraw(money);

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "对"+act.getActno()+"取款"+money+"成功,余额" + act.getBalance());
    }
}

/*
银行账户
    使用线程同步机制,解决安全问题。
 */
class Account {
    // 账号
    private String actno;
    // 余额
    private double balance;

    public Account() {
    }

    public Account(String actno, double balance) {
        this.actno = actno;
        this.balance = balance;
    }

    public String getActno() {
        return actno;
    }

    public void setActno(String actno) {
        this.actno = actno;
    }

    public double getBalance() {
        return balance;
    }

    public void setBalance(double balance) {
        this.balance = balance;
    }

    //取款的方法
    public void withdraw(double money){
        //以下这几行代码必须是线程排队的,不能并发。
        //一个线程把这里的代码全部执行结束之后,另一个线程才能进来。

        /*
        这里的共享对象是:账户对象。
        账户对象是共享的,那么this就是账户对象吧!!
        小括号里不一定是this,这里只要是多线程共享的那个对象就行。
        */
        synchronized (this){
            // 取款之前的余额
            double before = this.getBalance(); // 10000
            // 取款之后的余额
            double after = before - money;

            // 在这里模拟一下网络延迟,100%会出现问题
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            // 更新余额
            // 思考:t1执行到这里了,但还没有来得及执行这行代码,t2线程进来withdraw方法了。此时一定出问题。
            this.setBalance(after);
        }
    }
}

对synchronized的理解

在java语言中任何一个对象都有“一把锁”,其实这把锁就是标记。(只是把它叫做锁。)
100个对象,100把锁。1个对象1把锁。

假设t1和t2线程并发,开始执行同步代码块代码的时候,肯定有一个先有一个后。
假设t1先执行了,遇到了synchronized,这个时候自动找“后面共享对象”的对象锁,找到之后,并占有这把锁,然后执行同步代码块中的程序,在程序执行过程中一致都是占有这把锁的。知道同步代码块结束,这把锁才会释放。
假设t1已经占有这把锁,此时t2也遇到了synchronized关键字,也会去占有后面共享对象的这把锁,结果这把锁被t1占有,t2只能在同步代码块外面等待t1的结束,直到t1把同步代码块执行结束了,t1会归还这把锁,此时t2终于等到这把锁,然后t2占有这把锁之后,进入同步代码块执行程序。

这样就达到了线程排队执行。
这里需要注意的是:这个共享对象一定要选好了。这个共享对象一定是你需要排队执行的这些线程对象所共享的。

进入锁池找锁.png

哪些变量有线程安全问题
Java中有三大变量
实例变量:在堆中。
静态变量:在方法区。
局部变量:在栈中。
以上三大变量中:
局部变量永远都不会存在线程安全问题。因为局部变量不共享。(一个线程一个栈。)
局部变量在栈中,所以局部变量永远都不会共享。
实例变量在堆中,堆只有一个。
静态变量在方法区中,方法区只有1个。
堆和方法区都是多线程共享的,所以可能存在线程安全问题。

扩大同步范围:
在调用方法的时候,我用个synchronized,也行,只不过是扩大了同步范围,效率更低了。

synchronized出现在实例方法上,一定锁的是this。没得挑,只能是this。不能是其它对象了。所以这种方式不灵活。
另外还有一个缺点:synchronized出现在实例方法上表示整个方法体都需要同步,可能会无故扩大同步的范围,导致程序的执行效率降低。所以这种方式不常用。

synchronized使用在实例方法上有什么优点?
代码写的少了。节俭了。
如果共享的对象就是this,并且需要同步的代码块是整个方法体,建议使用这种方式。

如果使用局部变量的话:
建议使用:StringBuilder。
因为局部变量不存在线程安全问题。选择StringBuilder。StringBuffer效率比较低。

ArrayList是非线程安全的。
Vector是线程安全的。
HashMap HashSet是非线程安全的。
Hashtable是线程安全的。

synchronized的三种写法

第一种:同步代码块
灵活
synchronized(线程共享对象){
同步代码块;
}

第二种:在实例方法上使用synchronized
表示共享对象一定是this
并且同步代码块是整个方法体。

第三种:在静态方法上使用synchronized
表示找类锁。
类锁永远只有1把。
就算创建了100个对象,那类锁也只有一把。

对象锁:1个对象一把锁,100个对象100把锁。
类锁:100个对象,也可能只是1把类锁。

面试题

//面试题:doOther方法执行的时候需要等待doSome方法的结束么?
//不需要。因为doOther()方法没有synchronized
public class MianShiTi1 {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass mc = new MyClass();

        Thread t1 = new MyThread(mc);
        Thread t2 = new MyThread(mc);

        t1.setName("t1");
        t2.setName("t2");

        t1.start();
        try {
            Thread.sleep(1000);//这个睡眠的作用是:为了保证t1线程先执行
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        t2.start();

    }
}

class MyThread extends Thread{
    private MyClass mc;
    public MyThread(MyClass mc){
        this.mc = mc;
    }
    public void run(){
        if (Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
            mc.doSome();
        }
        if (Thread.currentThread().getName().equals("t2")){
            mc.doOther();
        }
    }
}

class MyClass{
    //synchronized出现在实例方法上,表示锁this。
    public synchronized void doSome(){
        System.out.println("doSome begin");
        try {
            Thread.sleep(1000 * 10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("doSome over");
    }
    public void doOther(){
        System.out.println("doOther begin");
        System.out.println("doOther over");
    }
}
//面试题:doOther方法执行的时候需要等待doSome方法的结束么?
//需要。
public class MianShiTi1 {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass mc = new MyClass();

        Thread t1 = new MyThread(mc);
        Thread t2 = new MyThread(mc);

        t1.setName("t1");
        t2.setName("t2");

        t1.start();
        try {
            Thread.sleep(1000);//这个睡眠的作用是:为了保证t1线程先执行
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        t2.start();

    }
}

class MyThread extends Thread{
    private MyClass mc;
    public MyThread(MyClass mc){
        this.mc = mc;
    }
    public void run(){
        if (Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
            mc.doSome();
        }
        if (Thread.currentThread().getName().equals("t2")){
            mc.doOther();
        }
    }
}

class MyClass{
    //synchronized出现在实例方法上,表示锁this。
    public synchronized void doSome(){
        System.out.println("doSome begin");
        try {
            Thread.sleep(1000 * 10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("doSome over");
    }
    public synchronized void doOther(){
        System.out.println("doOther begin");
        System.out.println("doOther over");
    }
}
//面试题:doOther方法执行的时候需要等待doSome方法的结束么?
//不需要。因为MyClass的对象是两个,两把锁
public class MianShiTi1 {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass mc1 = new MyClass();
        MyClass mc2 = new MyClass();

        Thread t1 = new MyThread(mc1);
        Thread t2 = new MyThread(mc2);

        t1.setName("t1");
        t2.setName("t2");

        t1.start();
        try {
            Thread.sleep(1000);//这个睡眠的作用是:为了保证t1线程先执行
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        t2.start();

    }
}

class MyThread extends Thread{
    private MyClass mc;
    public MyThread(MyClass mc){
        this.mc = mc;
    }
    public void run(){
        if (Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
            mc.doSome();
        }
        if (Thread.currentThread().getName().equals("t2")){
            mc.doOther();
        }
    }
}

class MyClass{
    //synchronized出现在实例方法上,表示锁this。
    public synchronized void doSome(){
        System.out.println("doSome begin");
        try {
            Thread.sleep(1000 * 10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("doSome over");
    }
    public synchronized void doOther(){
        System.out.println("doOther begin");
        System.out.println("doOther over");
    }
}
//面试题:doOther方法执行的时候需要等待doSome方法的结束么?
//需要。因为静态方法是类锁,不管创建了几个对象,类锁只有一把
public class MianShiTi1 {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass mc1 = new MyClass();
        MyClass mc2 = new MyClass();

        Thread t1 = new MyThread(mc1);
        Thread t2 = new MyThread(mc2);

        t1.setName("t1");
        t2.setName("t2");

        t1.start();
        try {
            Thread.sleep(1000);//这个睡眠的作用是:为了保证t1线程先执行
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        t2.start();

    }
}

class MyThread extends Thread{
    private MyClass mc;
    public MyThread(MyClass mc){
        this.mc = mc;
    }
    public void run(){
        if (Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
            mc.doSome();
        }
        if (Thread.currentThread().getName().equals("t2")){
            mc.doOther();
        }
    }
}

class MyClass{
    //synchronized出现在静态方法上,表示类锁。
    public synchronized static void doSome(){
        System.out.println("doSome begin");
        try {
            Thread.sleep(1000 * 10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("doSome over");
    }
    public synchronized static void doOther(){
        System.out.println("doOther begin");
        System.out.println("doOther over");
    }
}

死锁

/*
死锁代码要会写。
一般面试官要求你会写。
只有会写的,才会在以后的开发中注意这个事儿。
因为死锁很难调试
*/

public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Object o1 = new Object();
        Object o2 = new Object();

        //t1和t2两个线程共享o1.o2
        Thread t1 = new MyThread1(o1,o2);
        Thread t2 = new MyThread2(o1,o2);

        t1.start();
        t2.start();


    }
}

class MyThread1 extends Thread{
    Object o1;
    Object o2;
    public MyThread1(Object o1,Object o2){
        this.o1 = o1;
        this.o2 = o2;
    }
    public void run(){
        synchronized (o1){
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (o2){

            }
        }
    }
}

class MyThread2 extends Thread{
    Object o1;
    Object o2;
    public MyThread2(Object o1,Object o2){
        this.o1 = o1;
        this.o2 = o2;
    }
    public void run(){
        synchronized (o2){
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (o1){

            }
        }
    }
}

synchronized在开发中最好不要嵌套使用。一不小心就可能会导致死锁现象的发生。

开发中应该怎么解决线程安全问题?

难道一上来就选择线程同步吗?synchronized
不是,synchronized 会让程序的执行效率降低,用户体验不好。系统的用户吞吐量降低。用户体验差。在不得已的情况下再选择线程同步机制。

第一种方案:尽量使用局部变量代替“实例变量和静态变量”。

第二种方案:如果必须是实例变量,那么可以考虑创建多个对象,这样实例变量的内存就不共享了。(一个线程对应一个对象,100个线程对应100个对象。对象不共享,就没有数据安全问题了。)

第三种方案:如果不能使用局部变量,对象也不能创建多个,这个时候就只能选择synchronized 了。线程同步机制。

守护线程

java语言中线程分为两大类:
一类是:用户线程
一类是:守护线程
其中具有代表性的就是:垃圾回收线程(守护线程)。

守护线程的特点:
一般守护线程是一个死循环,所有的用户线程只要结束,守护线程自动结束。
注意:主线程main方法是一个用户线程。

守护线程用在什么地方呢?
每天00:00的时候系统数据自动备份。
这个需要使用到定时器,并且我们可以将定时器设置为守护线程。一直在那里看着,每到00:00的时候就备份一次。所有的用户线程如果结束了,守护线程自动退出,没有必要进行数据备份了。

将线程设置为守护线程
t.setDaemon(true);

public class ShouHu {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new BakDataThread();
        t.setName("备份数据的线程");
        //启动线程之前,将线程设置为守护线程
        t.setDaemon(true);
        t.start();

        //主线程:主线程是用户线程
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

class BakDataThread extends Thread{
    public void run(){
        int i = 0;
        //即使是死循环,但由于该线程是守护者,当用户进程结束,守护线程自动终止。
        while (true){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + (++i));
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

定时器

定时器的作用:
间隔特定的时间,执行特定的程序。
每周要进行银行账户的总账操作。
每天要进行数据的备份操作。

在实际的开发中,每隔多久执行一段特定的程序,这种需求是很常见的,那么在java中其实可以采用多种方式实现:
可以使用sleep方法,睡眠,设置睡眠时间,每到这个时间点醒来,执行任务。这种方式是最原始的定时器。(比较low)

在java的类库中已经写好了一个定时器:java.util.Timer,可以直接拿来用。
不过,这种方式在目前的开发中也很少用,因为现在有很多高级框架都是支持定时任务的。

在实际的开发中,目前使用较多的是Spring框架中提供的SpringTask框架,这个框架只要进行简单的配置,就可以完成定时器的任务。

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

public class DingShi {
    public static void main(String[] args) throws Exception{

        //创建定时器对象
        Timer timer = new Timer();
        //Timer timer = new Timer(true);//守护线程的方式

        //指定定时任务
        //timer.schedule(定时任务,第一次执行时间,间隔多久执行一次);
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        Date firsteTime = sdf.parse("2020-11-15 10:00:00");
        timer.schedule(new logTimerTask(),firsteTime,1000 * 10);
        //每年执行一次
        //timer.schedule(new logTimerTask(),firsteTime,1000L * 60L * 60L * 24L * 365L);

        //匿名内部类方式也是可以的
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                //code....
            }
        },firsteTime,1000 * 10);
    }
}

//编写一个定时任务类
//假设这是一个记录日志的定时任务
class logTimerTask extends TimerTask{

    @Override
    public void run() {
        //编写你需要执行的任务就行了
        SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
        String strTime = sdf.format(new Date());
        System.out.println(strTime + ":完成了一次数据备份!");
    }
}

实现线程的第三种方式

实现Callable接口。
这种方式实现的线程可以获取线程的返回值。
之前学的那两种方式是无法获取 线程的返回值的,因为run方法返回void。

系统委派一个线程去执行一个任务,该线程执行完任务之后,可能会有一个执行结果,我们怎么能拿到这个执行结果呢?
使用第三种方式:实现Callable接口方式。
这种方式的优点:可以获取到线程的执行结果。
这种方式的缺点:效率比较低,在获取t线程执行结果的时候,当前线程受阻塞,效率较低。

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.FutureTask;//JUC包下的,属于java的并发包,老JDK中没有这个包。新特性。

public class Text {
    public static void main(String[] args) throws Exception{

        //第一步:创建一个“未来任务类”对象
        //参数非常重要,需要给一个Callable接口实现对象
        FutureTask task = new FutureTask(new Callable() {
            @Override
            public Object call() throws Exception {//call()方法就相当于run方法。只不过这个有返回值
                //线程执行一个任务,执行之后可能会有一个执行结果
                //模拟执行
                System.out.println("call method begin");
                Thread.sleep(1000 * 10);
                System.out.println("call method end");
                int a = 100;
                int b = 200;
                return a + b;//自动装箱(300结果变成Integer)
            }
        });

        //创建线程对象
        Thread t = new Thread(task);

        //启动线程
        t.start();

        //这里是main方法,这是在主线程中。
        //在主线程中,怎么获取t线程的返回结果?
        //get()方法执行会导致“当前线程阻塞”
        Object obj = task.get();
        System.out.println("线程执行结果" + obj);

        //main方法这里的程序要想执行必须等待get()方法的结束
        //而get()方法可能需要很久。因为get()方法是为了拿另一个线程的执行结果
        //另一个线程执行是需要时间的
        System.out.println("hello world");
    }
}

关于Object类中的wait和notify方法

第一:wait和notify方法不是线程对象的方法,是java中任何一个java对象都有的方法,因为这两个方法是Object类中自带的。
wait方法和notify方法不是通过线程对象调用的。

第二:wait方法作用?
Object o = new Object();
o.wait();
表示:让正在o对象上活动的线程进入等待状态,无期限等待,直到被唤醒为止。
o.wait();方法的调用,会让让“当前线程”(正在o对象上活动的线程)进入等待状态。

第三:notify方法作用?
Object o = new Object();
o.notify();
表示:唤醒整在o对象上等待的线程。

还有一个notifyAll()方法:
这个方法是唤醒o对象上出于等待的所有线程。

wait和notify方法的理解.png

生产者和消费者模式

生产者和消费者模式.png

使用wait方法和notify方法实现“生产者和消费者模式”

什么是“生产者和消费者模式”?
生产线程负责生产,消费线程负责消费。
生产线程和消费线程要达到均衡。
这是一种特殊的业务需求,在这种特殊的情况下需要使用wait方法和notify方法。

wait和notify方法不是线程对象的方法,是最普通java对象都有的方法。

wait方法和notify方法建立在线程同步的基础之上。因为多线程要同时操作一个仓库。有线程安全问题。

wait方法作用:o.wait();让正在o对象上活动的线程t进入等待状态,并且释放掉t线程之前占有的o对象的锁。

notify方法作用:o.notify();让正在o对象上等待的线程唤醒,只是通知,不会释放o对象上之前占有的锁。

···
/*
模拟这样一个要求:
仓库我们采用List集合。
List集合中假设只能存储1个元素。
1个元素就表示仓库满了。
如果List集合中元素个数是0,就表示仓库空了。
保证List集合中永远都是最多存储1个元素。

必须做到这种效果:生产1个,消费1个。

*/

public class ThreadTest16 {
public static void main(String[] args) {
// 创建1个仓库对象,共享的。
List list = new ArrayList();
// 创建两个线程对象
// 生产者线程
Thread t1 = new Thread(new Producer(list));
// 消费者线程
Thread t2 = new Thread(new Consumer(list));

    t1.setName("生产者线程");
    t2.setName("消费者线程");

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

}

// 生产线程
class Producer implements Runnable {
// 仓库
private List list;

public Producer(List list) {
    this.list = list;
}
@Override
public void run() {
    // 一直生产(使用死循环来模拟一直生产)
    while(true){
        // 给仓库对象list加锁。
        synchronized (list){
            if(list.size() > 0){ // 大于0,说明仓库中已经有1个元素了。
                try {
                    // 当前线程进入等待状态,并且释放Producer之前占有的list集合的锁。
                    list.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // 程序能够执行到这里说明仓库是空的,可以生产
            Object obj = new Object();
            list.add(obj);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + obj);
            // 唤醒消费者进行消费
            list.notifyAll();
        }
    }
}

}

// 消费线程
class Consumer implements Runnable {
// 仓库
private List list;

public Consumer(List list) {
    this.list = list;
}

@Override
public void run() {
    // 一直消费
    while(true){
        synchronized (list) {
            if(list.size() == 0){
                try {
                    // 仓库已经空了。
                    // 消费者线程等待,释放掉list集合的锁
                    list.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // 程序能够执行到此处说明仓库中有数据,进行消费。
            Object obj = list.remove(0);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + obj);
            // 唤醒生产者生产。
            list.notifyAll();
        }
    }
}

}
···

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