30--多线程安全问题、线程池、线程通信
1、线程安全问题及解决
当我们使用多个线程访问同一资源（可以是同一个变量、同一个文件、同一条记录等）的时候，若多个线程只有读操作，那么不会发生线程安全问题。但是如果多个线程中对资源有读和写的操作，就容易出现线程安全问题。
举例：
1.1 同一个资源问题和线程安全问题
案例：火车站要卖票，我们模拟火车站的卖票过程。因为疫情期间，本次列车的座位共100个（即，只能出售100张火车票）。我们来模拟车站的售票窗口，实现多个窗口同时售票的过程。注意：不能出现错票、重票。
1.1.1 局部变量不能共享
示例代码：
package com.suyv.test05;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-25 14:56
* @Description: 局部变量不能共享
*/
public class SaleTicketDemo1 {
public static void main(String[] args) {
SaleTicket01 s1 = new SaleTicket01();
SaleTicket01 s2 = new SaleTicket01();
SaleTicket01 s3 = new SaleTicket01();
s1.setName("窗口1");
s2.setName("窗口2");
s3.setName("窗口3");
s1.start();
s2.start();
s3.start();
}
}
class SaleTicket01 extends Thread{
@Override
public void run() {
int ticket = 100;
while (ticket > 0) {
System.out.println(getName() + "卖出一张票，票号:" + ticket);
ticket--;
}
}
}结果：发现卖出300张票。
问题：局部变量是每次调用方法都是独立的，那么每个线程的run()的ticket是独立的，不是共享数据。
1.1.2 不同对象的实例变量不共享
package com.suyv.test05;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-25 15:22
* @Description: 不同对象的实例变量不共享
*/
public class SaleTicketDemo2 {
public static void main(String[] args) {
SaleTicket02 s1 = new SaleTicket02();
SaleTicket02 s2 = new SaleTicket02();
SaleTicket02 s3 = new SaleTicket02();
s1.setName("窗口1");
s2.setName("窗口2");
s3.setName("窗口3");
s1.start();
s2.start();
s3.start();
}
}
class SaleTicket02 extends Thread{
private int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (ticket > 0) {
System.out.println(getName() + "卖出一张票，票号:" + ticket);
ticket--;
}
}
}结果：发现卖出300张票。
问题：不同的实例对象的实例变量是独立的。
1.1.3 静态变量是共享的
示例代码：
package com.suyv.test05;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-25 15:24
* @Description: 静态变量是共享的
*/
public class SaleTicketDemo3 {
public static void main(String[] args) {
SaleTicket03 s1 = new SaleTicket03();
SaleTicket03 s2 = new SaleTicket03();
SaleTicket03 s3 = new SaleTicket03();
s1.setName("窗口1");
s2.setName("窗口2");
s3.setName("窗口3");
s1.start();
s2.start();
s3.start();
}
}
class SaleTicket03 extends Thread{
private static int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (ticket > 0) {
try {
// 加入这个，使得问题暴露的更明显
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(getName() + "卖出一张票，票号:" + ticket);
ticket--;
}
}
}结果：发现卖出近100张票。
问题1：但是有重复票或负数票问题。
原因：线程安全问题
问题2：如果要考虑有两场电影，各卖100张票等
原因：TicketThread类的静态变量，是所有TicketThread类的对象共享
1.1.4 同一个对象的实例变量共享
示例代码：多个Thread线程使用同一个Runnable对象
package com.suyv.test05;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-25 15:29
* @Description: 同一个对象的实例变量共享
*/
public class TicketSaleRunnable {
public static void main(String[] args) {
TicketSale01 ticketSale01 = new TicketSale01();
Thread t1 = new Thread(ticketSale01);
Thread t2 = new Thread(ticketSale01);
Thread t3 = new Thread(ticketSale01);
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class TicketSale01 implements Runnable{
private int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (ticket > 0) {
try {
// 加入这个，使得问题暴露的更明显
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票，票号:" + ticket);
ticket--;
}
}
}结果：发现卖出近100张票。
问题：但是有重复票或负数票问题。
原因：线程安全问题
1.2 同步机制解决线程安全问题
要解决上述多线程并发访问一个资源的安全性问题:也就是解决重复票与不存在票问题，Java中提供了同步机制(synchronized)来解决。
根据案例简述：
窗口1线程进入操作的时候，窗口2和窗口3线程只能在外等着，窗口1操作结束，窗口1和窗口2和窗口3才有机会进入代码去执行。也就是说在某个线程修改共享资源的时候，其他线程不能修改该资源，等待修改完毕同步之后，才能去抢夺CPU资源，完成对应的操作，保证了数据的同步性，解决了线程不安全的现象。
为了保证每个线程都能正常执行原子操作，Java引入了线程同步机制。注意:在任何时候,最多允许一个线程拥有同步锁，谁拿到锁就进入代码块，其他的线程只能在外等着(BLOCKED)。
1.2.1 同步机制解决线程安全问题的原理
同步机制的原理，其实就相当于给某段代码加“锁”，任何线程想要执行这段代码，都要先获得“锁”，我们称它为同步锁。因为Java对象在堆中的数据分为分为对象头、实例变量、空白的填充。而对象头中包含：
- Mark Word：记录了和当前对象有关的GC、锁标记等信息。
- 指向类的指针：每一个对象需要记录它是由哪个类创建出来的。
- 数组长度（只有数组对象才有）
哪个线程获得了“同步锁”对象之后，”同步锁“对象就会记录这个线程的ID，这样其他线程就只能等待了，除非这个线程”释放“了锁对象，其他线程才能重新获得/占用”同步锁“对象。
1.2.2 同步代码块和同步方法
同步代码块：synchronized 关键字可以用于某个区块前面，表示只对这个区块的资源实行互斥访问。格式:
synchronized(同步锁){
需要同步操作的代码
}同步方法：synchronized 关键字直接修饰方法，表示同一时刻只有一个线程能进入这个方法，其他线程在外面等着。
public synchronized void method(){
可能会产生线程安全问题的代码
}1.2.3 同步锁机制
在《Thinking in Java》中，是这么说的：对于并发工作，你需要某种方式来防止两个任务访问相同的资源（其实就是共享资源竞争）。 防止这种冲突的方法就是当资源被一个任务使用时，在其上加锁。第一个访问某项资源的任务必须锁定这项资源，使其他任务在其被解锁之前，就无法访问它了，而在其被解锁之时，另一个任务就可以锁定并使用它了。
1.2.4 synchronized的锁是什么
同步锁对象可以是任意类型，但是必须保证竞争“同一个共享资源”的多个线程必须使用同一个“同步锁对象”。
对于同步代码块来说，同步锁对象是由程序员手动指定的（很多时候也是指定为this或类名.class），但是对于同步方法来说，同步锁对象只能是默认的：
- 静态方法：当前类的Class对象（类名.class）
- 非静态方法：this
1.2.5 代码演示
示例一：静态方法加锁
package com.suyv.test06;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-25 15:39
* @Description: 静态方法加锁
*/
public class SaleTicketDemo01 {
public static void main(String[] args) {
SaleTicket01 s1 = new SaleTicket01();
SaleTicket01 s2 = new SaleTicket01();
SaleTicket01 s3 = new SaleTicket01();
s1.setName("窗口1");
s2.setName("窗口2");
s3.setName("窗口3");
s1.start();
s2.start();
s3.start();
}
}
class SaleTicket01 extends Thread{
private static int ticket = 100;
// 直接锁这里，肯定不行，会导致，只有一个窗口卖票
public void run(){
while (ticket > 0) {
saleOneTicket();
}
}
// 锁对象是SaleTicked01类的Class对象，而一个类的Class对象在内存中肯定只有一个
public synchronized static void saleOneTicket(){
// 不加条件，相当于条件判断没有进入锁管控，线程安全问题就没有解决
if(ticket > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票，票号:" + ticket);
ticket--;
}
}
}示例二：非静态方法加锁
package com.suyv.test06;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-25 15:44
* @Description: 非静态方法加锁
*/
public class SaleTicketDemo02 {
public static void main(String[] args) {
SaleTicket02 saleTicket02 = new SaleTicket02();
Thread t1 = new Thread(saleTicket02);
Thread t2 = new Thread(saleTicket02);
Thread t3 = new Thread(saleTicket02);
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class SaleTicket02 implements Runnable{
private int ticket = 100;
// 直接锁这里，肯定不行，会导致，只有一个窗口卖票
@Override
public void run() {
while (ticket > 0) {
saleOneTicket();
}
}
// 锁对象是this，这里就是SaleTicket02对象，因为上面3个线程使用同一个SaleTicket02对象，所以可以
public synchronized void saleOneTicket() {
// 不加条件，相当于条件判断没有进入锁管控，线程安全问题就没有解决
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票，票号:" + ticket);
ticket--;
}
}
}示例三：同步代码块
synchronized 关键字可以用于方法中的某个区块中，表示只对这个区块的资源实行互斥访问。
package com.suyv.test06;
import sun.security.krb5.internal.Ticket;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-25 16:54
* @Description: 同步代码块
*/
public class SaleTicketDemo03 {
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable接口的实现类对象
SaleTicket03 saleTicket03 = new SaleTicket03();
//创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
Thread t0 = new Thread(saleTicket03,"窗口1");
Thread t1 = new Thread(saleTicket03,"窗口2");
Thread t2 = new Thread(saleTicket03,"窗口3");
//调用start方法开启多线程
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
class SaleTicket03 implements Runnable {
//定义一个多个线程共享的票源
private int ticket = 100;
//创建一个锁对象
Object obj = new Object();
//设置线程任务:卖票
@Override
public void run() {
//使用死循环,让卖票操作重复执行
while(true){
//同步代码块
synchronized (obj){
//先判断票是否存在
if(ticket>0){
//提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//票存在,卖票 ticket--
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
ticket--;
}else {
break;
}
}
}
}
}示例四：Lock锁
java.util.concurrent.locks.Lock机制提供了比synchronized代码块和synchronized方法更广泛的锁定操作, 同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有,除此之外更强大,更体现面向对象。
Lock接口提供的方法
| 方法名 |
说明 |
| public void lock() |
加同步锁。 |
| public void unlock() |
释放同步锁。 |
Lock锁就是明确的告诉你什么时候上锁什么时候释放锁
package com.suyv.test03;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-26 14:13
* @Description: TODO
*/
public class TicketDemo03 {
public static void main(String[] args) {
Ticket03 ticket03 = new Ticket03();
Thread t1 = new Thread(ticket03,"窗口1");
Thread t2 = new Thread(ticket03,"窗口2");
Thread t3 = new Thread(ticket03,"窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class Ticket03 implements Runnable{
private int ticket = 100;
Lock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while(true){
try{
//2. 执行lock()方法，锁定对共享资源的调用
lock.lock();
if(ticket > 0){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为：" + ticket);
ticket--;
}else{
break;
}
}finally{
//3. unlock()的调用，释放对共享数据的锁定
lock.unlock();
}
}
}
}2、死锁
2.1 什么是死锁
当线程任务中出现了多个同步(多个锁)时，如果同步中嵌套了其他同步。这时会引发一种现象：程序出现无限等待，这种现象我们称为死锁
简单理解:指两个线程或多个线程相互持有对方所需要的资源,导致线程都处于等待状态,无法往下执行,这就是死锁!
2.2 死锁代码实现
LockA类
public class MyLock {
//创建两个锁对象
public static final Object objA = new Object();
public static final Object objB = new Object();
}DicLock类
public class DicLock extends Thread {
private boolean flag;
public DicLock(boolean flag){
this.flag = flag;
}
@Override
public void run() {
if(flag){
synchronized (MyLock.objA){
System.out.println("if objA");
synchronized (MyLock.objB){
System.out.println("if objB");
}
}
}else{
synchronized (MyLock.objB){
System.out.println("else objB");
synchronized (MyLock.objA){
System.out.println("if objA");
}
}
}
}
}测试类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
DicLock d1 = new DicLock(true);
d1.start();
DicLock d2 = new DicLock(false);
d2.start();
}
}2.3 如何解决死锁
死锁的出现主要是因为同步中嵌套同步了,我们只需要保证不让它们进行嵌套即可解决死锁的出现!
public class DicLock extends Thread {
private boolean flag;
public DicLock(boolean flag){
this.flag = flag;
}
@Override
public void run() {
if(flag){
synchronized (MyLock.objA){
System.out.println("if objA");
/*synchronized (MyLock.objB){
System.out.println("if objB");
}*/
}
}else{
synchronized (MyLock.objB){
System.out.println("else objB");
/*synchronized (MyLock.objA){
System.out.println("if objA");
}*/
}
}
}
}3、线程的通信
3.1 线程通信理解
3.1.1 什么是线程间的通信
概念：多个线程在处理同一个资源，但是处理的动作（线程的任务）却不相同。
比如：线程A用来生成包子的，线程B用来吃包子的，包子可以理解为同一资源，线程A与线程B处理的动作，一个是生产，一个是消费，那么线程A与线程B之间就存在线程通信问题。
3.1.2 为什么要处理线程间通信
多个线程并发执行时, 在默认情况下CPU是随机切换线程的，当我们需要多个线程来共同完成一件任务，并且我们希望他们有规律的执行, 那么多线程之间需要一些协调通信，以此来帮我们达到多线程共同操作一份数据。
3.1.3 如何保证线程间通信有效利用资源
多个线程在处理同一个资源，并且任务不同时，需要线程通信来帮助解决线程之间对同一个变量的使用或操作。 就是多个线程在操作同一份数据时， 避免对同一共享变量的争夺。也就是我们需要通过一定的手段使各个线程能有效的利用资源。而这种手段即—— 等待唤醒机制。
3.2 等待唤醒机制
这是多个线程间的一种协作机制。谈到线程我们经常想到的是线程间的竞争（race），比如去争夺锁，但这并不是故事的全部，线程间也会有协作机制。
在一个线程满足某个条件时，就进入等待状态（wait() / wait(time)）， 等待其他线程执行完他们的指定代码过后再将其唤醒（notify()）;或可以指定wait的时间，等时间到了自动唤醒；在有多个线程进行等待时，如果需要，可以使用 notifyAll()来唤醒所有的等待线程。wait/notify 就是线程间的一种协作机制。
| 方法名 |
说明 |
| public final void wait() |
在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前，导致当前线程等待 |
| public final void notify() |
唤醒在此对象监视器上等待的单个线程 |
| public final void notifyAll() |
唤醒在此对象监视器上等待的所有线程 |
- wait：线程不再活动，不再参与调度，进入 wait set 中，因此不会浪费 CPU 资源，也不会去竞争锁了，这时的线程状态是 WAITING 或 TIMED_WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的动作，也即“通知（notify）”或者等待时间到，在这个对象上等待的线程从wait set 中释放出来，重新进入到调度队列（ready queue）中
- notify：则选取所通知对象的 wait set 中的一个线程释放；
- notifyAll：则释放所通知对象的 wait set 上的全部线程。
注意：被通知的线程被唤醒后也不一定能立即恢复执行，因为它当初中断的地方是在同步块内，而此刻它已经不持有锁，所以它需要再次尝试去获取锁（很可能面临其它线程的竞争），成功后才能在当初调用 wait 方法之后的地方恢复执行。
总结如下：
- 如果能获取锁，线程就从 WAITING 状态变成 RUNNABLE（可运行） 状态；
- 否则，线程就从 WAITING 状态又变成 BLOCKED（等待锁） 状态
wait和notify方法需要注意的细节
wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用
因为：对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对象调用的wait方法后的线程。
wait方法与notify方法是属于Object类的方法的
因为：锁对象可以是任意对象，而任意对象的所属类都是继承了Object类的。
wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用
因为：必须要通过锁对象调用这2个方法，否则会报java.lang.IllegalMonitorStateException异常。
3.3 生产者与消费者问题
等待唤醒机制可以解决经典的“生产者与消费者”的问题。生产者与消费者问题（英语：Producer-consumer problem），也称有限缓冲问题（英语：Bounded-buffer problem），是一个多线程同步问题的经典案例。该问题描述了两个（多个）共享固定大小缓冲区的线程——即所谓的“生产者”和“消费者”——在实际运行时会发生的问题。
生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中，然后重复此过程。与此同时，消费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据，消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。
举例：
生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk)，而消费者(Customer)从店员处取走产品，店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20），如果生产者试图生产更多的产品，店员会叫生产者停一下，如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产；如果店中没有产品了，店员会告诉消费者等一下，如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。
类似的场景，比如厨师和服务员等。
生产者与消费者问题中其实隐含了两个问题：
线程安全问题：因为生产者与消费者共享数据缓冲区，产生安全问题。不过这个问题可以使用同步解决。
线程的协调工作问题：
- 要解决该问题，就必须让生产者线程在缓冲区满时等待(wait)，暂停进入阻塞状态，等到下次消费者消耗了缓冲区中的数据的时候，通知(notify)正在等待的线程恢复到就绪状态，重新开始往缓冲区添加数据。同样，也可以让消费者线程在缓冲区空时进入等待(wait)，暂停进入阻塞状态，等到生产者往缓冲区添加数据之后，再通知(notify)正在等待的线程恢复到就绪状态。通过这样的通信机制来解决此类问题。
3.1.1 示例1
包子资源类（共同的资源）
package com.suyv.test05;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-26 14:49
* @Description: 包子资源类（共同的资源）
*/
public class BaoZi {
private String pier ;
private String xianer ;
private boolean flag = false ;//包子资源 是否存在 包子资源状态
public BaoZi() {
}
public BaoZi(String pier, String xianer, boolean flag) {
this.pier = pier;
this.xianer = xianer;
this.flag = flag;
}
public String getPier() {
return pier;
}
public void setPier(String pier) {
this.pier = pier;
}
public String getXianer() {
return xianer;
}
public void setXianer(String xianer) {
this.xianer = xianer;
}
public boolean isFlag() {
return flag;
}
public void setFlag(boolean flag) {
this.flag = flag;
}
}包子铺线程类（生产者）
package com.suyv.test05;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-26 14:50
* @Description: 包子铺线程类（生产者）
*/
public class BaoZiPu extends Thread {
private BaoZi bz;
public BaoZiPu(String name,BaoZi bz){
super(name);
this.bz = bz;
}
@Override
public void run() {
int count = 0;
//造包子
while(true){
//同步
synchronized (bz){
if(bz.isFlag() == true){//包子资源 存在
try {
bz.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}else {
System.out.println("包子铺开始做包子");
// 没有包子 造包子
if(count % 2 == 0){
bz.setPier("薄皮");
bz.setXianer("咖喱鸡肉");
}else{
bz.setPier("薄皮");
bz.setXianer("牛肉大葱");
}
count++;
System.out.println("包子造好了："+ bz.getPier() + bz.getXianer());
//生产完了修改标记为true表示有数据
bz.setFlag(true);
System.out.println("吃货来吃吧");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
//唤醒等待线程 （吃货）
bz.notify();
}
}
}
}
}吃货线程类（消费者）
package com.suyv.test05;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-26 14:53
* @Description: 吃货线程类（消费者）
*/
public class ChiHuo extends Thread{
private BaoZi bz;
public ChiHuo(String name,BaoZi bz){
super(name);
this.bz = bz;
}
@Override
public void run() {
while(true){
synchronized (bz){
//false 没有数据就等着
if(bz.isFlag() == false){//没包子
try {
bz.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//true 表示有数据就消费
System.out.println("吃货正在吃"+ bz.getPier() + bz.getXianer() +"包子");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
//消费完了修改标记false,表示没有数据
bz.setFlag(false);
//唤醒生产者线程
bz.notify();
}
}
}
}测试类
package com.suyv.test05;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-26 14:54
* @Description: TODO
*/
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//等待唤醒案例
BaoZi bz = new BaoZi();
ChiHuo ch = new ChiHuo("吃货",bz);
BaoZiPu bzp = new BaoZiPu("包子铺",bz);
ch.start();
bzp.start();
}
}3.1.2 示例2
资源类：
package com.suyv.test04;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-26 13:42
* @Description: 资源类
*/
public class Clerk {
private int productNum = 0;//产品数量
private static final int MAX_PRODUCT = 20;
private static final int MIN_PRODUCT = 1;
//增加产品
public synchronized void addProduct() {
if(productNum < MAX_PRODUCT){
productNum++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
"生产了第" + productNum + "个产品");
//唤醒消费者
this.notifyAll();
}else{
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//减少产品
public synchronized void minusProduct() {
if(productNum >= MIN_PRODUCT){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
"消费了第" + productNum + "个产品");
productNum--;
//唤醒生产者
this.notifyAll();
}else{
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}生产者：
package com.suyv.test04;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-26 13:43
* @Description: 生产者
*/
public class Producer extends Thread{
private Clerk clerk;
public Producer(Clerk clerk){
this.clerk = clerk;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("=========生产者开始生产产品========");
while(true){
try {
Thread.sleep(40);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//要求clerk去增加产品
clerk.addProduct();
}
}
}消费者：
package com.suyv.test04;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-26 13:44
* @Description: 消费者
*/
public class Consumer extends Thread{
private Clerk clerk;
public Consumer(Clerk clerk){
this.clerk = clerk;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("=========消费者开始消费产品========");
while(true){
try {
Thread.sleep(90);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//要求clerk去减少产品
clerk.minusProduct();
}
}
}测试类：
package com.suyv.test04;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-26 13:45
* @Description: TODO
*/
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
Clerk clerk = new Clerk();
Producer p1 = new Producer(clerk);
Consumer c1 = new Consumer(clerk);
Consumer c2 = new Consumer(clerk);
p1.setName("生产者1");
c1.setName("消费者1");
c2.setName("消费者2");
p1.start();
c1.start();
c2.start();
}
}7.3 举例
例题：使用两个线程打印 1-100。线程1, 线程2 交替打印
class Communication implements Runnable {
int i = 1;
public void run() {
while (true) {
synchronized (this) {
notify();
if (i <= 100) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i++);
} else
break;
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}3、JDK5.0新增线程创建方式
3.1 新增方式一：实现Callable接口
与使用Runnable相比， Callable功能更强大些
- 相比run()方法，可以有返回值
- 方法可以抛出异常
- 支持泛型的返回值（需要借助FutureTask类，获取返回结果）
Future接口（了解）
- 可以对具体Runnable、Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果等。
- FutureTask是Futrue接口的唯一的实现类
- FutureTask 同时实现了Runnable, Future接口。它既可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值
缺点：在获取分线程执行结果的时候，当前线程（或是主线程）受阻塞，效率较低。
代码举例
package com.suyv.test06;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-26 15:17
* @Description: 创建多线程的方式三：实现Callable （jdk5.0新增的）
*/
public class CallableTest {
public static void main(String[] args) {
//3.创建Callable接口实现类的对象
NumThread numThread = new NumThread();
//4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象
FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread);
//5.将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，并调用start()
Thread t1 = new Thread(futureTask);
t1.start();
System.out.println("main()线程");
//6.获取Callable中call方法的返回值
//get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值。
Object sum = null;
try {
sum = futureTask.get();
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
} catch (ExecutionException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
System.out.println("总和为：" + sum);
}
}
// 1.创建一个实现Callable的实现类
class NumThread implements Callable{
// 2.实现call()方法，将此线程需要执行的操作生命在call()中
@Override
public Object call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 100 ; i++) {
if (i % 2 == 0){
System.out.println(i);
sum += i;
}
Thread.sleep(100);
}
return sum;
}
}3.2 新增方式二：使用线程池
3.2.1 线程池思想
如果并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。那么有没有一种办法使得线程可以复用，就是执行完一个任务，并不被销毁，而是可以继续执行其他的任务？
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。
3.2.2 线程池概念
概念：其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作，无需反复创建线程而消耗过多资源。
合理利用线程池能够带来三个好处
- 降低资源消耗。（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
- 提高响应速度。（减少了创建新线程的时间）
- 提高线程的可管理性,可以得到复用。可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。
3.2.2 线程池的使用
Java里面线程池的顶级接口是java.util.concurrent.Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是java.util.concurrent.ExecutorService。
要配置一个线程池是比较复杂的，尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下，很有可能配置的线程池不是较优的，因此在java.util.concurrent.Executors线程工厂类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。官方建议使用Executors工程类来创建线程池对象。
Executors类中有个创建线程池的方法如下：
| 方法名 |
描述 |
| public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) |
返回线程池对象。(创建的是有界线程池,也就是池中的线程个数可以指定最大数量) |
获取到了一个线程池ExecutorService 对象，那么怎么使用呢，在这里定义了一个使用线程池对象的方法如下：
3.2.4 使用线程池中线程对象的步骤
1. 创建线程池对象。
2. 创建Runnable接口子类对象。(task)
3. 提交Runnable接口子类对象。(take task)
4. 关闭线程池(一般不做)。
package com.suyv.test06;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
* @Author: 憨憨浩浩
* @CreateTime: 2023-12-26 17:13
* @Description: 线程池的使用
*/
public class ThreadPoolTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建线程池对象，包含2个线程
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2);
// 创建Runnable实例对象
ThreadPool t = new ThreadPool();
// 注意：submit方法调用结束后，程序并不终止，是因为线程池控制了线程的关闭。
// 将使用完的线程又归还到了线程池中
// 从线程池中获取线程对象,然后调用ThreadPool中的run()
service.submit(t);
service.submit(t);
service.submit(t);
service.submit(t);
// 关闭线程池
service.shutdown();
}
}
class ThreadPool implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 20; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + i);
}
}
}4、volatile关键字
volatile保证线程间变量的可见性，简单地说就是当线程A对变量X进行了修改后，在线程A后面执行的其他线程能看到变量X的变动，更详细地说是要符合以下两个规则：
线程对变量进行修改之后，要立刻回写到主内存。
线程对变量读取的时候，要从主内存中读，而不是缓存
各线程的工作内存间彼此独立、互不可见，在线程启动的时候，虚拟机为每个内存分配一块工作内存，不仅包含了线程内部定义的局部变量，也包含了线程所需要使用的共享变量(非线程内构造的对象)的副本，即为了提高执行效率。
volatile是不错的机制，但是volatile不能保证原子性。
/**
* volatile用于保证数据的同步，也就是可见性
*/
public class ThreadPoolDemo {
//volatile关键字，可以保证线程之间变量的可见性
private /*volatile*/ static int num = 0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
while(num==0) { //此处不要编写代码
}
}
}).start();
Thread.sleep(1000);
//对num值进行修改，上面的线程中的while(num==0)能看到的修改的值吗，
// 如果能看到while是可以停止的，如果不能看到while不一直运行
num = 1;
}
}