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Java多线程（学习分享）

本文是基于狂神说的多线程讲解，然后加上自己的理解所总结的文章，如有雷同，纯属意外。
同时希望读者在帮助你们的同时，可以对我的不足提出来，大家一同进步~~

多线程

多线程的概念

• 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干预的；
• 对同一份资源操作时，会存在资源抢夺问题，需要加入并发控制；
• 线程会带来额外开销，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。

多线程的创建

1. 继承Thread类（重点）

• 子代继承Thread类具备多线程能力
• 启动线程：子类对象.start()
• 不建议使用：避免OOP（面向对象）单继承局限性

使用方法

1. 继承Thread类，完后run()方法的重写
2. 创建一个线程对象
3. 调用start()方法开启线程

代码

public class TestThread1 extends Thread{@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 200; i++) {System.out.println("我在听歌-----"+i);}}//main主线程public static void main(String[] args) {//创建一个线程对象TestThread1 testThread1 = new TestThread1();//调用start()方法开启线程testThread1.start();for (int i = 0; i < 1000; i++) {System.out.println("我在写作业-----"+i);}}
}

2. 实现Runnable接口（重点）

• 实现接口Runnable具有多线程能力
• 启动线程：传入目标对象+Thread对象.start()
• 推荐使用：避免单继承局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

使用方法

1. 实现Runnable接口，重写run()方法
2. 创建Runnable接口实现类对象
3. 创建线程对象，通过线程对象开启线程**（代理）**

代码

public class TestThread3 implements Runnable{@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 200; i++) {System.out.println("我在听歌-----"+i);}}public static void main(String[] args) {//创建runnable接口实现类对象TestThread3 testThread3 = new TestThread3();//创建线程对象，通过线程对象开启我们的线程，<代理>
//        Thread thread = new Thread(testThread3);
//        thread.start();//以上两句等同于下面一句（其实我会，只是为了跟着秦疆哥哥学习而已，嘻嘻嘻嘻）new Thread(testThread3).start();for (int i = 0; i < 1000; i++) {System.out.println("我在写作业-----"+i);}}
}

3. 实现Callable接口（了解）

callable好处

• 可以定义返回值
• 可以抛出异常

使用方法

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(1);=
5. 提交执行：Future<Boolean> result1 = ser.submit(t1);
6. 获取结果：boolean r1 = resule1.get();
7. 关闭服务：ser.shutdownNow();

代码（下载图片案例）

//线程创建方式三：实现callable接口
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {private String url;  //网络图片地址private String name; //保存的文件名public TestCallable(String url, String name){this.url = url;this.name = name;}//下载图片线程的执行体@Overridepublic 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 {//通过构造器创建了三个对象TestCallable t1 = new TestCallable(".png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpMzcxNTE4NDcz,size_16,color_FFFFFF,t_70", "0.jpg");TestCallable t2 = new TestCallable("=1089874897,1268118658&fm=26&gp=0.jpg", "1.jpg");TestCallable t3 = new TestCallable("=3363295869,2467511306&fm=26&gp=0.jpg", "2.jpg");//1. 创建执行服务ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);//2. 提交执行Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);//3. 获取结果boolean rs1 = r1.get();boolean rs2 = r2.get();boolean rs3 = r3.get();//4. 关闭服务ser.shutdownNow();}class WebDownloader{//下载方法public void download(String url, String name){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");}}}

初识并发问题

火车票案例

代码

//多线程同时操作同一个对象
//买火车票的例子
public class TestThread4 implements Runnable{//票数private int ticketNums = 10;@Overridepublic void run() {while (true) {if (ticketNums <= 0){break;}//为了防止全部的票被同一个人抢走，所以这里使用延时模拟try {//延时方法Thread.sleep(200);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--拿到了第"+ticketNums--+"张票");}}public static void main(String[] args) {TestThread4 ticket = new TestThread4();new Thread(ticket,"小明").start();new Thread(ticket,"小张").start();new Thread(ticket,"小李").start();}

运行结果

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。

案例：龟兔赛跑（小总结）

题目要求

1. 首先来个赛道距离，然后离终点越来越近
2. 判断比赛是否结束
3. 打印出胜利者
4. 龟兔赛跑开始
5. 由于兔子需要睡觉，所以需要模拟兔子睡觉
6. 终于，乌龟赢得了胜利

代码

//模拟龟兔赛跑
public class Race implements Runnable{//胜利者private static String winner;@Overridepublic void run() {for (int i = 1; i <= 100; i++) {//给兔子加入延时从而让乌龟获胜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);if (flag){break;}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->跑了"+i+"米");}}//判断是否完成比赛private boolean gameOver(int steps) {//判断是否有胜利者if (winner != null){return true;}else if (steps==100){winner = Thread.currentThread().getName();System.out.println("winner is "+winner);return true;}return false;}public static void main(String[] args) {//创建一个赛道Race race = new Race();new Thread(race,"兔子").start();new Thread(race,"乌龟").start();}
}

运行结果（每次结果均不同）

由于一共有一百行，全部截图展示会占用大量篇幅，故只截取部分结果

静态代理模式

婚庆公司案例

代码

//婚庆公司案例（代理）
public class StaticProxy {public static void main(String[] args) {You you = new You();//你要结婚// Lamda表达式 （多线程操作）new Thread( ()-> System.out.println("我爱你")).start();WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(you);weddingCompany.HappyMarry();//上下等同//new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();}}
interface Marry {//人间四大喜事//久旱逢甘霖//他乡遇知音//洞房花烛夜//金榜题名时void HappyMarry();
}
//真实角色 结婚的主人公
class You implements Marry {@Overridepublic void HappyMarry() {System.out.println("秦疆老师要结婚了！超开心！");}
}
//代理角色 帮助结婚（婚庆公司）
class WeddingCompany implements Marry {//代理谁-->真实目标角色（被代理人）private Marry target;public WeddingCompany(Marry target){this.target = target;}@Overridepublic void HappyMarry() {before();//婚前this.target.HappyMarry(); //真实对象结婚after();//婚后}private void after() {System.out.println("结婚之后，收取尾款！");}private void before() {System.out.println("结婚之前，布置现场！");}

总结

• 真实对象和代理对象都需要实现同一个接口
• 代理对象要代理真实角色

好处

• 代理对象可以做很多真实对象做不了的事情
• 真实对象可以专注于自己的事情

Lambda表达式

Lambda

• 好处

  • 避免匿名内部类定义过多
  • 让代码变得简洁
  • 去掉一堆无意义的代码，只留下核心的逻辑

• 函数式接口

  • 任何接口，如果只包含唯一的一个抽象方法，那么它就是函数式接口

  • 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

Lambda表达式的推导

1. 定义一个==函数式接口==
2. 外部实现类
3. 静态内部类
4. 局部内部类
5. 匿名内部类
6. Lambda简化

public class TestLambda1 {//3.静态内部类static class Like2 implements ILike {@Overridepublic void lambda() {System.out.println("I like lambda2");}}public static void main(String[] args) {ILike like = new Like1();like.lambda(); //外部类like = new Like2();like.lambda();//静态内部类//4.局部内部类class Like3 implements ILike {@Overridepublic void lambda() {System.out.println("I like lambda3");}}like = new Like3();like.lambda();//局部内部类//5.匿名内部类，没有类的名称，必须要借助接口或者父类like = new ILike() {@Overridepublic void lambda() {System.out.println("I like lambda4");}};like.lambda();//匿名内部类//6.Lambda 简化like = ()->{System.out.println("I like lambda5  ");};like.lambda();//Lambda简化};
}
//1.定义一个函数式接口
interface ILike{void lambda();
}
//2.实现类
class Like1 implements ILike{@Overridepublic void lambda() {System.out.println("I like lambda1");}
}

Lambda还可以继续进行简化，上个代码自己悟叭~

public class TestLambda2 {public static void main(String[] args) {ILove love = null;love = (a,b,c)->{System.out.println("I love you-->" + a);System.out.println("I love you-->" + b);System.out.println("I love you-->" + c);};love.love(520,502,250);}
}interface ILove {void love(int a,int b,int c);
}

算了还是说说叭~

• 可以去掉返回值类型（也就是int之类的,上述代码已经去掉了）
• 如果方法只有一个参数，可以去掉括号（上述代码中的（a,b,c）的括号）
• 如果只有一句输出（就是那个sout），可以去掉花括号

线程状态

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-lZWPls6T-1613714854490)(D:\桌面\学习笔记\狂神\Thread\相关图片\线程状态.png)]

方法	说明
setPriority(int newPriority)	更改线程优先级
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()	等待该线程终止
static voif yield()	暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程
void interrupt	中断线程，一般不用这个方式
boolean isAlive()	测试线程是否处于活动状态

1. 线程停止

• 不推荐使用JDK提供的stop()、destory()方法。【已废弃】
• 推荐线程自己停止下来
• 建议使用一个标志位进行终止变量，当flag=false，则线程终止

public class TestStop implements Runnable {//1.设置一个标志位private boolean flag = true;@Overridepublic void run() {int i = 0;while (flag) {System.out.println("run....Thread" + i++);}}//2.设置一个公开的方法停止线程，转换标志位public void stop(){this.flag = false;}public static void main(String[] args) {TestStop testStop = new TestStop();new Thread(testStop).start();for (int i = 0; i < 1000; i++) {System.out.println("main" + i);if (i==900){//调用stop方法切换标志位，让线程停止testStop.stop();System.out.println("线程该停止了");}}}
}

2. 线程休眠

• sleep（时间）指定当前线程阻塞的毫秒数；
• sleep存在异常InterruptedException，需要抛出；
• 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；
• 每一个对象都有一把锁，sleep不会释放锁

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;//倒计时功能
public class TestSleep2 {public static void main(String[] args) {//打印系统当前时间Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//获取系统当前时间int num = 10;while (true){try {Thread.sleep(2000);//打印系统当前时间System.out.println(new 								SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));startTime = new Date(System.currentTimeMillis()); //更新系统当前时间num--;} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}if (num<=0){break;}}}//倒计时10s方法public static void TenDown(){int num = 10; //倒计时10秒while(true){try {Thread.sleep(1000);System.out.println(num--);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}if(num == 0){break;}}}
}

3. 线程礼让

• yield()方法
• 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化为就绪状态
• 让CPU重新调度，礼让不一定成功！看CPU心情！

public class TestYield {public static void main(String[] args) {MyYeild myyeild = new MyYeild();new Thread(myyeild,"a").start();new Thread(myyeild,"b").start();}
}
class MyYeild implements Runnable {@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始执行");Thread.yield();//线程礼让System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程结束执行");}
}

自己测了许多遍，但是达不到一开一闭的效果，从来都是，开开闭闭

读者自测叭~

我一共得到了三种结果

4. 线程强制执行

• join()合并线程，待此线程执行完成后，在执行其他线程，其他线程阻塞
• 可以想象成插队
• 不推荐使用，会造成线程阻塞

public class TestJoin implements Runnable{@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 500; i++) {System.out.println("线程VIP来了"+i);}}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {//启动我们的线程TestJoin testJoin = new TestJoin();Thread thread = new Thread(testJoin);thread.start();//主线程for (int i = 0; i < 200; i++) {if(i==100){thread.join();}System.out.println("main"+i);}}
}

5. 观察线程状态

Thread.State

线程状态。线程可以处于以下状态之一：

• NEW

  尚未启动的线程处于此状态

• RUNNABLE

  在Java虚拟机中执行的线程处于此状态

• BLOCKED

  被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态

• WAITING

  正在等待另一个线程执行特定动作的线程处于此状态

• TIMED_WAITING

  正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程处于此状态

• TERMINATED

  已退出的线程处于此状态

一个线程可以在给定时间点处于一个状态。这些状态是不反映任何操作系统线状态的虚拟机状态。

图片解释

代码

//观察测试线程的状态
public class TestState {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread thread = new Thread(()->{for (int i = 0; i < 5; i++) {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println("5s好长啊，终于轮到我了！");});//观察状态Thread.State state = thread.getState();System.out.println(state); //NEW//观察启动后thread.start(); //启动线程state = thread.getState(); //更新状态System.out.println(state); //RUN//只要线程不终止while(state != Thread.State.TERMINATED){Thread.sleep(100);state = thread.getState(); //更新线程状态System.out.println(state); //输出状态}//这个地方会异常，因为线程已经“死”了，所以不能再启动了Thread.start();}
}

6. 线程优先级

• Java提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程，线程调度器按照优先级决定应该调度哪个线程来执行。
• 线程优先级用数字表示，范围从1~10.
  • Thread.MIN_PRIORITY = 1
  • Thread.MAX_PRIORITY = 10
  • Thread.NORM_PRIORITY = 5
• 使用以下方式来获取优先级
  • getPriority()
  • setPriority(int xxx)

线程的优先级设定建议在start()调度前

注意：优先级低只是意味着获得调度的概率低，并不是优先级低就不会被调用了，这都看CPU的调度（性能倒置）

//测试线程优先级
public class TestPriority {public static void main(String[] args) {//主线程默认优先级 5System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + Thread.currentThread().getPriority());MyPriority myPriority = new MyPriority();Thread t1 = new Thread(myPriority);Thread t2 = new Thread(myPriority);Thread t3 = new Thread(myPriority);Thread t4 = new Thread(myPriority);Thread t5 = new Thread(myPriority);Thread t6 = new Thread(myPriority);//先设置优先级，再启动t1.start();t2.setPriority(1);t2.start();t3.setPriority(4);t3.start();t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);t4.start();t5.setPriority(7);t5.start();t6.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);t6.start();}
}
class MyPriority implements Runnable {@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + Thread.currentThread().getPriority());}
}

7. 守护线程

• 守护daemon线程
• 线程分为用户线程和守护线程
• 虚拟机必须确保用户线程执行完毕
• 虚拟机不用等待守护线程执行完毕
• 如，后台记录操作日志，监控内存，垃圾回收等待。

//测试守护线程
//上帝保佑你
public class TestDaemon {public static void main(String[] args) {God god = new God();You you = new You();Thread thread = new Thread(god);thread.setDaemon(true); //默认是false表示用户线程，正常的线程都是用户线程...//上帝守护线程启动thread.start();//用户线程启动new Thread(you).start();}
}
//上帝守护线程
class God implements Runnable{@Overridepublic void run() {while (true) {System.out.println("上帝守护着你");}}
}
//用户线程
class You implements Runnable{@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 36500; i++) {System.out.println("你开心地活着！");}System.out.println("你安详地离开了人世");}
}

线程同步机制

• 多个线程操作同一个资源
• 由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间，在带来方便的同时，也带来了访问冲突问题，为了保证数据在方法中被访问时的正确性，在访问时加入锁机制synchronized，当一个线程获得对象的排它锁，独占资源，其他线程必须等待，使用后释放锁即可。存在以下问题：
  • 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起；
  • 在多线程竞争下，加锁，释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，引起性能问题。
  • 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁会导致优先级倒置，引起性能问题。

并发

• 同一个对象被多个线程同时操作，例如：
  • 上万人抢100张票
  • 两个银行同时在一个账户里面取钱

三个线程不安全的例子

1. 抢票问题

//不安全的买票
//线程不安全  多人拿到同一张票
public class UnsafeBuyTicket {public static void main(String[] args) {BuyTicket station = new BuyTicket();new Thread(station,"牛逼的你们").start();new Thread(station,"苦逼的我").start();new Thread(station,"可恶的黄牛党").start();}}class BuyTicket implements Runnable {//票private int ticket = 10;boolean flag = true;@Overridepublic void run() {//买票while(flag){try {buy();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}public void buy() throws InterruptedException {//判断是否有票if (ticket <= 0){flag = false;return;}//模拟延时Thread.sleep(100);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了第"+ticket--+"张票");}
}

2. 取钱问题

//不安全的取钱
public class UnsafeBank {public static void main(String[] args) {Account account = new Account(100,"结婚基金");Drawing you = new Drawing(account,50,"you");Drawing girlFriend = new Drawing(account,100,"girlFriend");you.start();girlFriend.start();}
}//账户
class Account{//账户钱数int money;//账户名字String name;public Account(int money, String name){this.money = money;this.name = name;}
}//银行 模拟取钱
class Drawing extends Thread{Account account;//账户//取了多少钱int drawMoney;//手里现在有多少钱int nowMoney;public Drawing(Account account,int drawMoney,String name){super(name);this.account = account;this.drawMoney = drawMoney;}//取钱@Overridepublic void run() {//判断有没有钱if (account.money-drawMoney < 0){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够，取不出来啊~");return;}//在这里等一下，两个人一块取钱~//sleep可以放大问题的发生性try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//卡内余额account.money = account.money - drawMoney;//手里面的钱nowMoney = nowMoney + drawMoney;System.out.println(account.name+"余额为"+account.money);System.out.println(this.getName()+"手里的钱"+nowMoney);}
}

3. 数组问题

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class UnsafeList {public static void main(String[] args){List<String> list = new ArrayList<>();for (int i = 0; i < 10000; i++) {new Thread(()->{list.add(Thread.currentThread().getName());}).start();}try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(list.size());}
}

同步方法及同步块

1. 同步方法

• 由于我们可以通过private关键字来保证数据对象只能被方法访问，所以我们只需要针对方法提出一套机制，这套机制就是synchronized关键字，它包括两种用法：synchronized方法和synchronized块

  同步方法：public synchronized void method(int args){}

• synchronized方法控制对“对象”的访问，每个对象对应一把锁，每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行，否则线程会阻塞，方法一旦执行，就独占该锁，直到该方法返回才释放锁，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，继续执行

  缺陷：若将一个大的方法声明为synchronized将会影响效率

2. 同步块

• 同步块：synchronized==(Obg) { }==

• 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

3. 同步方法弊端

• 方法里面需要修改的内容才需要锁，锁的太多，浪费资源。

4. 三个不安全例子的修改

（1）抢票问题

//已修改，线程安全了 synchronized
public class UnsafeBuyTicket {public static void main(String[] args) {BuyTicket station = new BuyTicket();new Thread(station,"牛逼的你们").start();new Thread(station,"苦逼的我").start();new Thread(station,"可恶的黄牛党").start();}}class BuyTicket implements Runnable {//票private int ticket = 10;boolean flag = true;@Overridepublic void run() {//买票while(flag){try {buy();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}public synchronized void buy() throws InterruptedException {//判断是否有票if (ticket <= 0){flag = false;return;}//模拟延时Thread.sleep(100);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了第"+ticket--+"张票");}
}

（2）取钱问题

//已修改 现在安全了
public class UnsafeBank {public static void main(String[] args) {Account account = new Account(500,"结婚基金");Drawing you = new Drawing(account,50,"you");Drawing girlFriend = new Drawing(account,100,"girlFriend");you.start();girlFriend.start();}
}//账户
class Account{//账户钱数int money;//账户名字String name;public Account(int money, String name){this.money = money;this.name = name;}
}//银行 模拟取钱
class Drawing extends Thread{Account account;//账户//取了多少钱int drawMoney;//手里现在有多少钱int nowMoney;public Drawing(Account account,int drawMoney,String name){super(name);this.account = account;this.drawMoney = drawMoney;}//取钱@Overridepublic void run() {synchronized(account){//判断有没有钱if (account.money-drawMoney < 0){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够，取不出来啊~");return;}//在这里等一下，两个人一块取钱~//sleep可以放大问题的发生性try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//卡内余额account.money = account.money - drawMoney;//手里面的钱nowMoney = nowMoney + drawMoney;System.out.println(account.name+"余额为"+account.money);System.out.println(this.getName()+"手里的钱"+nowMoney);}}
}

（3）数组问题

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;//已修改，现在安全了
public class UnsafeList {public static void main(String[] args){List<String> list = new ArrayList<>();for (int i = 0; i < 10000; i++) {new Thread(()->{synchronized (list){list.add(Thread.currentThread().getName());}}).start();}try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(list.size());}
}

JUC安全类型集合

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;//测试JUC安全类型的集合
public class TestJUC {public static void main(String[] args) {CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();for (int i = 0; i < 10000; i++) {new Thread(()->{list.add(Thread.currentThread().getName());}).start();}try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(list.size());}
}

死锁

何为死锁

多个线程各自占有一些共享资源，并且互相等待其他线程占有资源才能运行，而导致两个或者多个线程都在等待对方释放资源，都停止执行的情形。某一个同步块同时拥有“两个以上对象的锁”时，就可能会发生“死锁”的问题。

抢化妆资源案例（存在死锁）

//抢夺化妆资源案例
public class DeadLock {public static void main(String[] args) {Makeup g1 = new Makeup(0,"张子枫");Makeup g2 = new Makeup(1,"邓紫棋");g1.start();g2.start();}
}//口红
class Lipstick {}//镜子
class Mirror {}//化妆
class Makeup extends Thread{//需要的资源只有一份从而达到抢夺效果static Lipstick lipstick = new Lipstick();static Mirror mirror = new Mirror();int choice; //选择的方案String girlName; //女朋友的名字//构造方法Makeup(int choice, String girlName){this.choice = choice;this.girlName = girlName;}@Overridepublic void run() {//化妆的方法try {makeup();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}private void makeup() throws InterruptedException {if(choice == 0){synchronized(lipstick){System.out.println(this.girlName+"获得口红的使用权~");Thread.sleep(1000);synchronized(mirror){System.out.println(this.girlName+"获得镜子的使用权~");}}}else {synchronized(mirror){System.out.println(this.girlName+"获得镜子的使用权~");Thread.sleep(2000);synchronized(lipstick){System.out.println(this.girlName+"获得口红的使用权~");}}}}
}

抢化妆资源案例（修复死锁）

//抢夺化妆资源案例
public class DeadLock {public static void main(String[] args) {Makeup g1 = new Makeup(0,"张子枫");Makeup g2 = new Makeup(1,"邓紫棋");g1.start();g2.start();}
}//口红
class Lipstick {}//镜子
class Mirror {}//化妆
class Makeup extends Thread{//需要的资源只有一份从而达到抢夺效果static Lipstick lipstick = new Lipstick();static Mirror mirror = new Mirror();int choice; //选择的方案String girlName; //女朋友的名字//构造方法Makeup(int choice, String girlName){this.choice = choice;this.girlName = girlName;}@Overridepublic void run() {//化妆的方法try {makeup();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//修改部分~~~~~~private void makeup() throws InterruptedException {if(choice == 0){synchronized(lipstick) {System.out.println(this.girlName + "获得口红的使用权~");Thread.sleep(1000);}synchronized(mirror){System.out.println(this.girlName+"获得镜子的使用权~");}}else {synchronized(mirror){System.out.println(this.girlName+"获得镜子的使用权~");Thread.sleep(2000);}synchronized(lipstick){System.out.println(this.girlName+"获得口红的使用权~");}}}
}

死锁避免方法

• 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，在未使用完之前，不能强行剥夺。
  4. 循环等待条件：若干进程之间形成了一种头尾相接的循环等待资源关系。

以上列出了死锁的四个必要条件，我们只要想办法破其中任意一个或者多个条件就可以避免死锁发生

Lock（锁）

Lock的概念

• 从JDK 5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当
• java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象
• ReentrantLock（可重入锁）类实现了Lock，他拥有与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。

Lock的使用

class A {private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();public void m(){lock.lock();try{//保证线程安全的代码} finally {lock.unlock();//如果同步代码有异常，要将unlock()写入finally语句块}}
}

Lock买票案例

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class TestLock {public static void main(String[] args) {TestLock2 testLock2 = new TestLock2();new Thread(testLock2,"小张").start();new Thread(testLock2,"小李").start();new Thread(testLock2,"小王").start();}}class TestLock2 implements Runnable{private int ticketNums = 30;//定义Lock锁private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();@Overridepublic void run() {while (true) {//模拟延时try {Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//加锁lock.lock();try {if(ticketNums > 0){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ticketNums--);}else {break;}}finally {//解锁lock.unlock();}}}
}

延时放在外面可以使每个人都有机会拿到票~

如果延时放在加锁下面的try语句中则会造成所有的票被同一个人拿走~

synchronized 与 Lock 的对比

• Lock是显式锁（手动开启和关闭锁，要记得关闭锁哦~）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进程，性能更好。并且具有更好的拓展性（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

线程通信

• 应用场景：生产者消费者问题
  • 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到仓库，消费者将仓库中的产品取走消费
  • 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。

线程通信-分析

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

• 对于生产者，没有生产产品之前，要通知消费者等待，而生产了产品之后，又需要马上通知消费者消费。

• 对于消费者，在消费之后，要通知生产者已经结束消费，需要生产新的产品以供消费。

• 在生产者消费者问题中，仅有synchronized是不够的

  • synchronized可阻止并发更新同一个共享资源，实现了同步
  • synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）

• Java提供了几个方法解决线程之间的通讯问题

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IllegalMonitorStateExecption

解决方式1

并发协作模式“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，消费者从缓冲区中拿出数据

生产扒鸡案例

//测试：生产者消费者模型-->利用缓冲区解决：管程法
//生产者，消费者，产品，缓冲区
public class TestPC {public static void main(String[] args) {SynContainer container = new SynContainer();new Producter(container).start();new Consumer(container).start();}
}//生产者
class Producter extends Thread{SynContainer container;public Producter(SynContainer container){this.container = container;}//生产@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 100; i++) {container.push(new Chicken(i));System.out.println("生产了"+i+"只鸡");}}
}//消费者
class Consumer extends Thread{SynContainer container;public Consumer(SynContainer container){this.container = container;}//消费@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 100; i++) {System.out.println("消费了-->"+container.pop().id+"只鸡");}}
}//产品
class Chicken{//产品编号int id;public Chicken(int id){this.id = id;}
}//缓冲区
class SynContainer{//需要一个容器大小  放入十只鸡Chicken[] chickens = new Chicken[10];//容器计数器int cnt = 0;//生产者放入产品public synchronized void push(Chicken chicken){//如果容器满了，需要等待消费者消费if (cnt == 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，我们需要生产产品chickens[cnt] = chicken;cnt++;//可以通知消费者消费this.notify();}//消费者消费产品public synchronized Chicken pop(){//判断是否能消费if(cnt==0){//等待生产者生产，消费者等待try {this.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//如果可以消费cnt--;Chicken chicken = chickens[cnt];//吃完了，通知生产者生产this.notify();return chicken;}
}

解决方式2

• 并发协作模型“生产者/消费者模式”—>信号灯法
• 信号灯法：标志位解决（flag）

观众看电视案例

//测试生产者消费者模式2：信号灯法，标志位解决
public class TestPc2 {public static void main(String[] args) {TV tv = new TV();new Player(tv).start();new Watcher(tv).start();}
}//生产者-->演员(演的是录播)
class Player extends Thread{TV tv;public Player(TV tv){this.tv = tv;}@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 20; i++) {//一半节目，一半广告if(i%2==0){this.tv.play("奔跑吧兄弟~");}else {this.tv.play("广告“德芙，纵享丝滑~”");}}}
}//消费者-->观众(看的是电视，是录播)
class Watcher extends Thread{TV tv;public Watcher(TV tv){this.tv = tv;}@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 20; i++) {tv.watch();}}
}//产品--->节目
class TV{//演员录像的时候，观众等待  T//观众看的时候，演员等待    FString programme; //表演的节目boolean flag = true;//演员录像，拍电视public synchronized void play(String programme){if (!flag){try {this.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//如果没节目，演员录播System.out.println("电视播放了：" + programme);//录播完毕，通知观众观看this.notifyAll(); //通知唤醒this.programme = programme;this.flag = !this.flag;}//观众观看电视节目public synchronized void watch(){//如果没有节目//观众等待if(flag){try {this.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//如果有节目，观众观看System.out.println("观众观看了："+programme);//看完了，通知演员表演this.notifyAll();this.flag = !this.flag;}
}

线程池

线程池概念

• 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

使用线程池

• JDK5.0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
  • Futuresubmit(Callable task)：执行任务，有返回值，一般用来执行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

小测试

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class TestPool {public static void main(String[] args) {//1.创建服务，创建线程池//newFixedThreadPool 参数为线程池大小ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);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 {@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName());}
}

}//观众观看电视节目
public synchronized void watch(){//如果没有节目//观众等待if(flag){try {this.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//如果有节目，观众观看System.out.println("观众观看了："+programme);//看完了，通知演员表演this.notifyAll();this.flag = !this.flag;
}

}

## 线程池### 线程池概念* 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### 使用线程池* JDK5.0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* <T>Future<T>submit(Callable<T> task)：执行任务，有返回值，一般用来执行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#### 小测试```java
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class TestPool {public static void main(String[] args) {//1.创建服务，创建线程池//newFixedThreadPool 参数为线程池大小ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);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 {@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName());}
}

附上好友的同文，她的更详细哦~

点击查看萝卜的文章~

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