多线程

一、线程简介

任务，进程，线程，多线程

1.多任务

Java基础7：多线程

现实中太多这样同时做多件事情的例子了，看起来是多个任务都在做，其实本质上我们的大脑在同一时间依旧只做了一件事情。

2.多线程

Java基础7：多线程

原来是一条路，慢慢因为车太多了，道路阻塞，效率极低。为了提高使用的效率，能够充分利用道路，于是加了多个车道。从此，妈妈再也不用担心道路阻塞了。

3.普通方法调用和多线程

Java基础7：多线程

4.程序，进程，线程

Java基础7：多线程

Process 和 Thread

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。
而进程则是执行程序的依次执行过程，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个线程，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调度和执行的单位。

注意：很多多线程是模拟出来的，真正的多线程是指有多个cpu，即多核，如服务器。如果是模拟出来的多线程，即在一个cpu的情况下，在同一个时间点，cpu只能执行一个代码，因为切换的很快，所以就有同时执行的错局。

5.本章核心概念

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,比如主线程,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,线程的运行是由调度器（cpu）安排调度的,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mm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

二、线程实现（✔）

Thread，Runnable（✔），Callable

1. 三种创建方式

Java基础7：多线程

① 继承Thread类

自定义线程类继承Thread类
重写run()方法，编写线程执行体
创建线程对象，调用start()方法启动线程

(不建议使用：避免opp单继承局限性)

线程不一定立即执行，CPU安排调度

public class CreateThread01 extends Thread {
    //线程入口点
    @Override
    public void run() {
        //run方法线程体
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在看代码----" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //main线程，上线程
        //创建一个线程对象
        Demo1_CreateThread1 testThread = new Demo1_CreateThread1();
        //调用start（）开启线程
        testThread.start();
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程----" + i);
        }
    }
}

运行结果：

Java基础7：多线程

② 实现Runnable接口

推荐使用Runnable对象,因为Java单继承的局限性

自定义线程类实现Runnable接口
实现run()方法,编写线程执行体
创建线程对象,调用start()方法启动对象

（推荐使用：避免单继承局限性，灵活，方便同一个对象被多个线程使用）

//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接口的实现类，调用start
public class ThreadTest03 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        //run方法线程体
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我在看代码----" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        new Thread(new ThreadTest03()).start();
        new Thread(new ThreadTest03()).start();
    }
}

③ 实现Callable接口

了解即可

实现Callable接口，需要返回值类型
重写call方法，需要抛出异常
创建目标对象
创建执行服务：ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
提交执行：Future<Boolean> result1 = ser.submit(11);
获取结果：Boolean r1 = result1.get()
关闭服务：ser.shutdownNow();

package threads;

import java.util.concurrent.*;

//创建方式三：实现Callable接口
public class ThreadTest04 implements Callable {

    private String url;//网络图片地址
    private String name;//报错扥文件名

    //有参构造
    public ThreadTest04(String url, String name) {
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public Boolean call()  {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载文件名为："+name);
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //创建线程
        ThreadTest04 thread01 = new ThreadTest04("https://tse2-mm.cn.bing.net/th/id/OIP-C.zYc7haUqM-l2V9DQfK4t2wHaEK?w=299&h=184&c=7&r=0&o=5&dpr=1.65&pid=1.7", "1.jpg");
        ThreadTest04 thread02 = new ThreadTest04("https://tse2-mm.cn.bing.net/th/id/OIP-C.zYc7haUqM-l2V9DQfK4t2wHaEK?w=299&h=184&c=7&r=0&o=5&dpr=1.65&pid=1.7", "2.jpg");
        ThreadTest04 thread03 = new ThreadTest04("https://tse2-mm.cn.bing.net/th/id/OIP-C.zYc7haUqM-l2V9DQfK4t2wHaEK?w=299&h=184&c=7&r=0&o=5&dpr=1.65&pid=1.7", "3.jpg");

        //创建执行服务：
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
        //提交执行：
        Future<Boolean>  result1 = ser.submit(thread01);
        Future<Boolean>  result2 = ser.submit(thread02);
        Future<Boolean>  result3 = ser.submit(thread03);
        //获取结果：
        Boolean r1 = result2.get();
        Boolean r2 = result2.get();
        Boolean r3 = result2.get();

        //关闭服务：
        ser.shutdownNow();
    }
}

执行结果：

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2.案例：抢票（✔）

并发问题

多个线程操作同一个对象资源的情况下,线程不安全,数据紊乱

/**
 * 多个线程同时操作同一个对象  买火车票案例
 */
//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 BuyTicket implements Runnable{
    //票数
    private int ticketNums = 10;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (ticketNums <= 0) {
                break;
            }
            //捕获异常
            try {
                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) {
        BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();
        new Thread(buyTicket,"小米").start();
        new Thread(buyTicket,"小名").start();
        new Thread(buyTicket,"黄牛").start();
    }
}

执行结果：

Java基础7：多线程

模拟网络延时：放大问题的发生性

3.案例：龟兔赛跑-Race

Java基础7：多线程

public class RaceTest implements Runnable{
    //胜利者
    private String winner;

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <=100; i++) {

            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 gameOver = isGameOver(i);
            //如果比赛结束,停止程序
            if(gameOver){
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"跑了第"+i+"步");
        }
    }

    //判读比赛是否结束的方法
    private boolean isGameOver(int num){
        if(null!=winner){
            return true;
        }else if(num>=100){
            winner = Thread.currentThread().getName();
            System.out.println("winner is " + winner);
            return true;
        }
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        RaceTest raceTest = new RaceTest();
        new Thread(raceTest,"乌龟").start();
        new Thread(raceTest,"兔子").start();
    }
}

执行结果：

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4.静态代理

Java基础7：多线程

案例：结婚

/**
 * 静态代理:结婚案例
 */
public class MarryTest {
    public static void main(String[] args) {
        WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(new You());
        weddingCompany.happyMarry();
    }
}

//结婚
interface Marry {
    void happyMarry();
}

//真实角色:你去结婚
class You implements Marry {
    @Override
    public void happyMarry() {
        System.out.println("doris要结婚了,超开心");
    }
}

//代理角色:帮助你结婚
class WeddingCompany implements Marry {
    private Marry target;//代理-->真实目标角色角色,帮谁结婚

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

    @Override
    public void happyMarry() {
        after();
        this.target.happyMarry();
        before();
    }

    private void after() {
        System.out.println("结婚之前,布置现场");
    }

    private void before() {
        System.out.println("结婚之后,收尾款");
    }
}

总结

真实对象和代理对象都要实现一个接口代理对象要代理真实角色

好处

代理对象可以做很多真实对象做不了的事情真实对象专注做自己的事

5. Lambdal 表达式

Java基础7：多线程

λ 希腊字母表中排序第十一位的字母，英语名称为 Lamda

其实质属于函数式编程的概念

(params)-> expression[表达式]

(params) -> statement[语句]

[(params)-> {statements}

Java基础7：多线程

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,只留下核心逻辑。

① 函数式接口

理解Functional Interface (函数式接口) 是学习Java8 lamda表达式的关键
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Lambdal 表达式来创建该接口的对象.

② 内部类（静态，外，局，匿名）

package threads;
/**
 * 推导lamda表达式
 */
public class LambdalTest {
    //静态内部类
    static class Like2 implements Ilike{
        @Override
        public void lambdal() {
            System.out.println("你好，lambdal");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Like like = new Like();
        like.lambdal();

        Like2 like2 = new Like2();
        like2.lambdal();

        //局部内部类
        class Like3 implements Ilike{
            @Override
            public void lambdal() {
                System.out.println("你好啊，lambdal");
            }
        }

        Like3 like3 = new Like3();
        like3.lambdal();

        //匿名内部类:没有类的名称，必须借助父类或者接口
        Ilike like4 = new Ilike() {
            @Override
            public void lambdal() {
                System.out.println("你好啊，lambdal表达式");
            }
        };
        like4.lambdal();

        //用lambdal表达式简化
        Ilike like5 = ()->{
            System.out.println("你好啊，lambdal表达式!!!");
        };
        like5.lambdal();

    }

}

//定义一个函数式接口
interface Ilike{
    void lambdal();
}

//外部类
class Like implements Ilike{

    @Override
    public void lambdal() {
        System.out.println("hello,lambdal");
    }
}

③ Lambdal 简化

前提：需要有一个函数式接口
Lambdal 表达式可以简化小括号，但只能参数只有一个的时候才能简化
Lambdal 表达式可以简化参数类型，要简化就都简化
Lambdal 表达式只能在代码块只有一行代码的情况下才能简化为一行，如果有多行，就要用大括号包裹，

//函数式接口
interface Ilove{
    void love(int a);
}

Ⅰ普通Lambdal 表达式

public class LambdalTest2 {
    
    public static void main(String[] args) {
        //Lambdal 表达式
        Ilove ilove = (int a) -> {
            System.out.println("i love"+ a);
        };
        //调用方法
        ilove.love(2);
    }
}

Ⅱ 简化参数类型

        Ilove ilove = (a) -> {
            System.out.println("i love"+ a);
        };

Ⅲ 简化小括号

       Ilove ilove = a -> {
            System.out.println("i love"+ a);
        };

Ⅳ 简化大括号

       Ilove ilove = a -> System.out.println("i love"+ a);

④ 线程Lambdal

Ⅰ 将Runnable用Lambdal 表达式编写，Thread(Runnable var1).start();

        new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println(i);
            }
        }).start();

Ⅱ 将Runnable用Lambdal 表达式编写，在调用run()抽象方法

        Runnable runnable = () ->{
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println(i);
            }
        };
        runnable.run();

三、线程状态

1. 五大状态

五大状态：创建状态，就绪状态，阻塞状态，运行状态，死亡状态

Java基础7：多线程

2. 线程运行过程

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3. 线程方法

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4. 线程停止

不推荐使用JDK提供的 stop（），destroy（）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，则终止线程运行。

public class StopTest implements Runnable{
    //1.线程中定义线程体使用的标识
    private boolean flag = true;
    @Override
    public void run() {
        //2.线程体使用该标识
        while (flag){
            System.out.println("run.....");
        }
    }
    //对外提供方法改变标识
    public void stop(){
        this.flag=false;
    }
}

例子：

/**
 * 测试stop
 * 1.建议线程正常停止-->利用次数,不建议死循环
 * 2.建议使用标志位-->设置一个标志位
 * 3.不要使用stop或者destroy等过时或者JDK不建议使用的方法
 */
public class StopTest02 implements Runnable{
    // 1. 设置一个标志位
    private boolean flag = true;

    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while (flag) {
            System.out.println("run...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) {
        StopTest02 stopTest02 = new StopTest02();
        new Thread(stopTest02).start();

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("main..." + i);
            if (i == 900) {
                //调用stop()切换标志位,让线程终止
                stopTest02.stop();
                System.out.println("该线程停止了");
            }
        }
    }
}

执行结果：

Java基础7：多线程

5. 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。

Ⅰ案例：模拟倒计时

//模拟倒计时
public class TestSleep2 {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            tenDown();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
       }
    }

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

Ⅱ 案例：打印系统时间

public class TestSleep2 {
    public static void main(String[] args) {
          //打印系统当前时间
        Date startTime = null;
        while(true){
            try {
                Thread.sleep(1000);
                startTime = new Date(System.currentTimeMillis());  //更新当前时间
                System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));                
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

6. 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。

public class TestYield {

    public static void main(String[] args) {
        MyYield myYield = new MyYield();

        new Thread(myYield,"a").start();
        new Thread(myYield,"b").start();

    }
}

class MyYield implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始执行");
        Thread.yield();   //礼让
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行");
    }
}

执行结果：

礼让成功！

Java基础7：多线程

7. Join

join合并线程，待此线程执行完后，再执行其它线程，其它线程阻塞；
可以想象成插队

public class JoinTest implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("线程VIP来了"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        JoinTest testJoin = new JoinTest();
        Thread thread = new Thread(testJoin);

        //主线程
        for (int i = 0; i < 300; i++) {
            System.out.println("main"+i);
            if(i == 200){
                thread.start();
                thread.join(); //插队
            }
        }
    }
}

执行结果：

Java基础7：多线程

8. 线程状态观测

Thread.State

public static enum Thread.State extends Enum<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程状态的虚拟机状态。

public class ThreadTest05 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("///");
        });

        //观察状态
        Thread.State state = thread.getState();
        System.out.println(state);    //NEW

        //观察后启动
        thread.start();   //启动线程
        state = thread.getState();
        System.out.println(state);   //Run

        while(state != Thread.State.TERMINATED){  //只要线程不停止，就一直输出状态
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            state = thread.getState();    //更新线程状态
            System.out.println(state);   //输出状态

            //thread.start();   报错，因为已经死亡的线程不能再启动
        }
    }
}

执行结果：

Java基础7：多线程

9. 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来决定应该调度哪个线程来执行。
线程的优先级用数字表示，范围从1~10.
- Thread.MIN_PRIORITY = 1;
- Thread.MAX_PRIORITY = 10;
- Thread.NORM_PRIORITY = 5;
使用一下方法改变或获取优先级
- getPriority(int xxx)
- setPriority(int xxx)

Java基础7：多线程

public class ThreadPriority {
    public static void main(String[] args) {
        //主线程默认优先级
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority());

        MyPriority myPriority = new MyPriority();

        Thread t1 = new Thread(myPriority,"t1");
        Thread t2 = new Thread(myPriority,"t2");
        Thread t3 = new Thread(myPriority,"t3");
        Thread t4 = new Thread(myPriority,"t4");
        Thread t5 = new Thread(myPriority,"t5");
        Thread t6 = new Thread(myPriority,"t6");

        //先设置优先级，再启动
        t1.start();

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

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

        t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        t4.start();

//        t5.setPriority(-1);   //Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException
//        t5.start();
//
//        t6.setPriority(11);   //Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException
//        t6.start();
    }
}

class MyPriority implements  Runnable{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority());
    }
}

执行结果：

Java基础7：多线程

优先级比较高的线程也不一定先执行。

10. 守护线程（daemon）

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（如，main）
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……）

案例：上帝守护你

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false表示是用户线程，正常的线程都是用户线程

        thread.start();  //上帝守护线程启动
        new Thread(you).start();   //你 用户线程启动
    }
}

//上帝
class God implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            System.out.println("上帝保佑你");
        }
    }
}

//你
class You implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 36500; i++) {
            System.out.println("你一生都开心的活着");
        }
        System.out.println("=====GoodBye World!======");
    }
}

结论：

主线程和守护线程开启，交替执行，当主线程执行结束，守护线程执行一段时间结束。

四、线程同步（✔）

当多线程操作用一个资源就需要线程同步

1. 并发

并发：同一个对象 被 多个线程 同时操作

Java基础7：多线程

现实生活中，我们会遇到”同一个资源，多个人都想使用”的问题，比如，食堂排队打饭，每个人都想吃饭，最天然的解决办法就是，排队一个个来。

Java基础7：多线程

处理多线程问题时，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还想修改这个对象.这时候我们就需要线程同步.线程同步其实就是一种等待机制，多个需要同时访问！此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列，等待前面线程使用完毕，下一个线程再使用。

2. 队列和锁

线程同步形成条件：队列 + 锁

同步代码块的锁就是括号中的Object对象
同步方法的锁就是当前对象 this
静态的同步方法锁对象就是该类的字节码文件

锁：指的是需要我们锁住的对象

锁的对象就是变化的量，需要增删改的对象，锁住以确保安全

3. 线程同步

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.

4.三大不安全案例

① 案例一：买票

public class BuyTicket02 {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket03 buyTicket03 = new BuyTicket03();

        new Thread(buyTicket03,"小米").start();
        new Thread(buyTicket03,"小红").start();
        new Thread(buyTicket03,"黄牛").start();
    }
}

class BuyTicket03 implements Runnable{
    //票
    private int ticket = 10;
    //外部停止方式
    private boolean flag = true;

    @Override
    public void run() {
        while (flag){
            try {
                buy();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    //买票方法
    public void buy() throws InterruptedException {
        //判断是否还有票
        if(ticket<0){
            flag = false ;
            return;
        }

        //模拟延迟
        Thread.sleep(100);
        
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "-买到第"+ticket--);
    }
}

执行结果：

线程不安全，有负数

当票只剩最后一张时，三个人都觉得还有票，（每个线程都有自己的内存），所以每个人都去买票，导致票数为负数。

Java基础7：多线程

② 案例二：取钱

public class ThreadWithdrawMoney {
    public static void main(String[] args) {
        Account fund = new Account(100, "结婚基金");

        Drawing girlFriend = new Drawing(fund, 100, "女朋友");
        Drawing you = new Drawing(fund, 50, "你");

        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{
    private Account account; //账户
    private int drawingMoney; //要取的钱
    private int nowMoney; //手里的钱

    public Drawing(Account account,int drawingMoney, String name){
        super(name);
        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()+"钱不够，取不了");
            return;
        }

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //卡内余额 = 余额 - 取的钱
        account.money = account.money - drawingMoney;
        //手里的钱
        nowMoney = nowMoney + drawingMoney;

        System.out.println(account.name+"余额为："+account.money);
        System.out.println(this.getName()+"手里的钱："+nowMoney);
    }
}

执行结果：

Java基础7：多线程

③ 案例三： ArrayList 集合

public class ThreadList {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        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());
    }
}

执行结果：

Java基础7：多线程

原因：开启10000个线程，在ArrayList里面添加数据, 不同线程存放数据在同一个空位置（ ArrayList队列的下标为同一个），就会形成覆盖，导致存储数据的大小变小。

5. 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，他包括两种用法：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，知道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：若将一个打的方法声明为synchronized将会影响效率

案例：同步买票

(对应三大不安全案例–买票)

在买票的方法上添加 synchronized 关键字，

同步方法锁的是 this ，指的是实例对象（BuyTicket03），只有一个实例对象，所以可以实现同步

public class BuyTicket02 {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket03 buyTicket03 = new BuyTicket03();

        new Thread(buyTicket03,"小米").start();
        new Thread(buyTicket03,"小红").start();
        new Thread(buyTicket03,"黄牛").start();
    }
}

class BuyTicket03 implements Runnable{
    //票
    private int ticket = 10;
    //外部停止方式
    private boolean flag = true;

    @Override
    public void run() {
        while (flag){
            try {
                buy();
                //模拟延迟
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    //买票
    public  synchronized void  buy() throws InterruptedException {
        if(ticket<=0){
            flag = false ;
            return;
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "-买到第"+ticket--);
    }
}

执行结果：

同步方法的弊端

Java基础7：多线程

所以只读代码就不需要同步代码，修改代码的时候才需要同步（修改数据库的时候）；

6. 同步块

同步块：

synchronized (Obj ){
    需要同步的代码...
}

Obj 称之为同步监视器 （1）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（2）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

两个实例对象开启了两条线程，每条线程用的锁对象都是当前实例对象锁对象不同是无法实现同步的。

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无法实现同步。
对于静态同步方法，锁是当前类的Class对象。有多个实例但是锁对象是相同的可以完成同步。
对于同步方法块，锁是Synchonized括号里配置的对象。对象最好是只有一个的如当前类的 class 是只有一个的锁对象相同也能实现同步。

案例：同步取钱

（对应案例二）

public class ThreadWithdrawMoney {
    public static void main(String[] args) {
        Account fund = new Account(100, "结婚基金");

        Drawing girlFriend = new Drawing(fund, 100, "女朋友");
        Drawing you = new Drawing(fund, 50, "你");

        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{
    private Account account; //账户
    private int drawingMoney; //要取的钱
    private int nowMoney; //手里的钱

    public Drawing(Account account,int drawingMoney, String name){
        super(name);
        this.account = account;
        this.drawingMoney = drawingMoney;
    }

    @Override
    public void run() {
        synchronized (account){
            //判断有没有钱
            if(account.money-drawingMoney<0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够，取不了");
                return;
            }

            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            //卡内余额 = 余额 - 取的钱
            account.money = account.money - drawingMoney;
            //手里的钱
            nowMoney = nowMoney + drawingMoney;

            System.out.println(account.name+"余额为："+account.money);
            System.out.println(this.getName()+"手里的钱："+nowMoney);
        }
    }
}

执行结果：

Java基础7：多线程

案例：同步ArrayList集合

public class ThreadList {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                synchronized (list){
                    list.add(Thread.currentThread().getName());
                }
            }).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(300);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

执行结果：

Java基础7：多线程

7. JUC

JUC 线程安全类型的集合

juc包
java.util.concurrent

源码：

Java基础7：多线程

关键字：

volatile：保证唯一

transient：保证有序

//测试 JUC安全类型的集合
public class JUCThread {
    public static void main(String[] args) {
        CopyOnWriteArrayList cop = new CopyOnWriteArrayList();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                    cop.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(300);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(cop.size());
    }
}

8. 死锁

多个线程各自占有一些共享资源，并且相互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锁时，就可能发生死锁的问题

死锁程序演示:

package threads.lock;

/*
 * 死锁程序演示
 * 死锁：多个线程互相拿着对方需要的资源，然后形成僵持
 * */
public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Makeup m1 = new Makeup(0,"小黑");
        Makeup m2 = new Makeup(1,"小白");

        m1.start();
        m2.start();
    }
}

//口红
class Lipstick{
}

//镜子
class Mirror{
}

//化妆
class Makeup extends Thread{

    //需要的资源只有一份，用static来保证只有一份
    static Lipstick lipstick = new Lipstick();
    static Mirror mirror = new Mirror();

    int choice;   //选择
    String name;   //使用化妆品的人

    public Makeup(int choice, String name) {
        this.choice = choice;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        //化妆
        try {
            makeup();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    //化妆，互相持有对方的锁，就是需要拿到对方的资源
    private  void makeup() throws InterruptedException {
        if(choice ==0){
            synchronized (lipstick){  //获得口红的锁
                System.out.println(this.name+"获得口红的锁");
                Thread.sleep(1000);

                synchronized (mirror){  //一秒钟后想获得镜子的锁
                    System.out.println(this.name+"获得镜子的锁");
                }
            }
        }else{
            synchronized (mirror){  //获得镜子的锁
                System.out.println(this.name+"获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);
                synchronized (lipstick) {  //两秒钟后想获得口红的锁
                    System.out.println(this.name + "获得口红的锁");
                }
            }
        }
    }
}

运行结果：

Java基础7：多线程

解决办法：同步代码块避免嵌套对方所需要的锁，不两个人同时抱一把锁。避免死锁：

 private  void makeup() throws InterruptedException {
        if(choice ==0){
            synchronized (lipstick){  //获得口红的锁
                System.out.println(this.name+"获得口红的锁");
                Thread.sleep(1000);
            }
//从同步代码块拿出来
               synchronized (mirror){  //一秒钟后想获得镜子的锁
                System.out.println(this.name+"获得镜子的锁");
            }
        }else{
            synchronized (mirror){  //获得镜子的锁
                System.out.println(this.name+"获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);
            }
//从同步代码块拿出来
            synchronized (lipstick) {  //两秒钟后想获得口红的锁
                System.out.println(this.name + "获得口红的锁");
            }
        }
    }

运行结果：

Java基础7：多线程

死锁避免方法

产生死锁的四个必要条件：
- 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
- 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
- 不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前不能强行剥夺。
- 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

Java基础7：多线程

9. Lock(锁)

可重入锁：ReentrantLock

◆从JDK 5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制_——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。

模板

Java基础7：多线程

测试Lock锁

public class TestLock {
    public static void main(String[] args) {
        TestLock02 testLock02 = new TestLock02();
        new Thread(testLock02,"小米").start();
        new Thread(testLock02,"小红").start();
        new Thread(testLock02,"黄牛").start();
    }
}

class TestLock02 implements Runnable{
    int ticketNums = 10;

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

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                lock.lock();  //加锁
                if (ticketNums > 0) {

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->拿到了第" + ticketNums-- + "票");
                } else {
                    break;
                }
            }finally {
                //解锁
                lock.unlock();
                try {
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

synchronized与Lock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)

五、线程协作（通信）

Java基础7：多线程

生产者消费者模式：

1.问题

假设仓库中只能存放- -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.

2.分析

这是一个线程同步问题,生产者和消费者共享同- -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)

3.解决方式：

方式一：管程法

利用缓冲区解决

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

Java基础7：多线程

public class TestPC {
    public static void main(String[] args) {
        SynContainer synContainer = new SynContainer();
        new Productor(synContainer).start();
        new Consumer(synContainer).start();
    }
}

//产品
class Chicken{
    int id;  //产品编号
    public Chicken(int id){
        this.id = id;
    }
}

//生产者
class Productor extends  Thread{
    SynContainer container;

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

//消费者
class Consumer extends Thread{
    SynContainer container;

    public Consumer(SynContainer container) {
        this.container = container;
    }

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

//缓冲区
class SynContainer{
    //需要一个容器大小
    Chicken[] chickens = new Chicken[10];
    //容器计数器
    int count = 0;

    //生产者放入产品
    public synchronized void push(Chicken chicken){
        //如果容器满了，就需要等待消费者消费
        if(count == chickens.length){
            //通知消费者消费，生产等待
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //如果没有满，我们就需要丢入产品
        chickens[count] = chicken;
        count++;

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


    //消费者消费产品
    public synchronized Chicken pop(){
        //判断能否消费
        if(count == 0){
            //通等待生产者生产
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //如果可以消费。就取出产品
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];

        //可以通知生产者消费了
        this.notifyAll();

        return chicken;
    }
}

方式二：信号灯法

标志位解决

package threads.pc;

public class TestPC02 {
    public static void main(String[] args) {
        TV tv = new TV();
        new Player(tv).start();
        new Watcher(tv).start();
    }
}
//生产者--演员
class Player extends Thread{
    TV tv;
    public Player(TV tv) {
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            if(i%2==0){
                this.tv.play("快乐大本营");
            }else{
                this.tv.play("天天向上");
            }
        }
    }
}

//消费者--观众
class Watcher extends Thread{
    TV tv;
    public Watcher(TV tv) {
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            tv.watch();
        }
    }
}

//产品--节目
//falg 为 true 可以观看
class TV{
    //演员表演，观众等待  T
    //观众观看，演员等待  F
    String voice;   //表演节目
    boolean flag = false;

    //表演
    public synchronized void play(String voice){
        if(flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("演员表演了："+voice);
        //通知观众观看
        this.notifyAll();   //通知唤醒
        this.voice = voice;
        this.flag = !this.flag;
    }

    //观看
    public synchronized void watch(){
        if(!flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("观看了："+voice);
        //通知演员表演
        this.notifyAll();
        this.flag = !this.flag;
    }
}

执行结果：

Java基础7：多线程

六、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

使用线程池

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Runnable
- Future submit(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

package threads.pool;

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
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);  //参数为线程池大小

        //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() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

可看线程实现方式 ③实现Callable 接口

原创文章，作者：745907710，如若转载，请注明出处：https://blog.ytso.com/275073.html

Java基础7：多线程

多线程

一、线程简介

1.多任务

2.多线程

3.普通方法调用和多线程

4.程序，进程，线程

Process 和 Thread

5.本章核心概念

二、线程实现（✔）

1. 三种创建方式

① 继承Thread类

② 实现Runnable接口

③ 实现Callable接口

2.案例：抢票（✔）

3.案例：龟兔赛跑-Race

4.静态代理

案例：结婚

5. Lambdal 表达式

① 函数式接口

② 内部类（静态，外，局，匿名）

③ Lambdal 简化

④ 线程Lambdal

三、线程状态

1. 五大状态

2. 线程运行过程

3. 线程方法

4. 线程停止

5. 线程休眠（sleep）

Ⅰ案例：模拟倒计时

Ⅱ 案例：打印系统时间

6. 线程礼让（yield）

7. Join

8. 线程状态观测

9. 线程优先级

10. 守护线程 （daemon）

四、线程同步（✔）

1. 并发

2. 队列 和 锁

3. 线程同步

4.三大不安全案例

① 案例一 ：买票

② 案例二 ：取钱

③ 案例三： ArrayList 集合

5. 同步方法

案例：同步买票

6. 同步块

案例：同步取钱

案例：同步ArrayList集合

7. JUC

8. 死锁

9. Lock(锁)

synchronized与Lock对比

五、线程协作（通信）

生产者消费者模式：

1.问题

2.分析

3.解决方式：

方式一：管程法

方式二：信号灯法

六、线程池

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10. 守护线程（daemon）

2. 队列和锁

① 案例一：买票

② 案例二：取钱