1.线程，进程和多线程

1.程序：指指令和数据的有序集合，其本身没有任何意义，是一个静态的概念
2.进程：指执行程序的一次执行过程，是一个动态的概念。是系统资源分配的单位（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。即在一个cpu的情况下，在同一时间点，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觉）
3.线程：通常一个进程中可以包含若干个线程，一个进程中至少有一个线程。线程是cpu调度和执行的单位
4.并行：指在同一时刻，有多条指令在多个处理器上同时执行。所以无论从微观还是从宏观来看，二者都是一起执行的。
5.并发：指在同一时刻只能有一条指令执行，但多个进程指令被快速的轮换执行，使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果，但在微观上并不是同时执行的，只是把时间分成若干段，使多个进程快速交替的执行。

核心概念：

• 线程就是独立的执行路径
• 在程序运行时，及时没有自己创建线程，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，线程的行为由调度器安排调度，调度器时与操作系统紧密相关的，先后顺序时不能人为的干预的。
• 对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制；
• 线程会带来额外的开销，如cpu调度事件，并发控制开销。
• 每个线程在自己的工作内存交户，内存控制不当会造成数据不一致。

2.线程创建

三种创建方式：

• Thread class====>继承Thread类（重点）
• Runnable接口====>实现Runnable接口(重点)
• Callable接口====>实现Callable接口（了解）

Thread

• 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

//创建方式一：继承Thread类，重写run方法，调用start开启线程public class TestThread1 extends Thread{@Overridepublic void run() {//run方法线程体for (int i = 0; i < 200; i++) {System.out.println("我在打游戏-------"+i);}}public static void main(String[] args) {//main线程，主线程//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 < 200; i++) {System.out.println("我在打飞机游戏-------"+i);}}
}

最后会发现“我在打游戏”和“我在打飞机游戏”会交替执行。
注意：线程不一定立即执行，由cpu安排调度；

实现Runnable

推荐使用Runnable，避免单继承的局限性，方便同一个对象被多个线程使用

• 定义MyRunnable类事项Runnable接口
• 实现run()方法，编写线程执行体
• 创建线程对象，调用start()方法启动线程
  买票案例

//票数//多个线程同时操作同一个对象
//买火车票//发现问题，多个线程操作同一个资源的情况下，线程不安全，数据紊乱
public class TestThread04 implements Runnable{//票数private int ticketNums = 10;@Overridepublic void run() {while (true){if (ticketNums <=0 ){break;}//模拟延时try {Thread.sleep(200);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了第"+ticketNums--+"票");}}public static void main(String[] args) {TestThread04 ticket = new TestThread04();new Thread(ticket,"小明").start();new Thread(ticket,"老师").start();new Thread(ticket,"黄牛").start();}
}

老师拿到了第10票
小明拿到了第9票
黄牛拿到了第9票
老师拿到了第8票
小明拿到了第6票
黄牛拿到了第7票
黄牛拿到了第5票
老师拿到了第4票
小明拿到了第4票
黄牛拿到了第2票
小明拿到了第1票
老师拿到了第3票

可以发现，多个线程操作同一资源可能存在并发性问题

龟兔赛跑案例

//模拟龟兔赛跑
public class Race implements Runnable{//胜利者private static String winner;@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i <= 100; i++) {//模拟兔子休息if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i%10==0){try {Thread.sleep(1);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//判断比赛是否结束boolean flag = gameOver(i);//如果比赛结束了，就停止程序if (flag){break;}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"跑了"+i+"步");}}//判断是否完成比赛private boolean gameOver(int steps){if(winner!=null){//已经存在胜利者了return true;}{if (steps >= 100){winner = Thread.currentThread().getName();System.out.println("winner is "+winner);return true;}}return false;}public static void main(String[] args) {Race race = new Race();new Thread(race,"兔子").start();new Thread(race,"乌龟").start();}
}

实现Callable接口（了解即可）

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 result1 = ser.submit(t1);
6. 获取结果:boolean r1 = result1.get()
7. 关闭服务：ser.shutdownNow();

下载案例

//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;//保存文件名public TestCallable(String url, String name) {this.url = url;this.name = name;}//下载图片的线程执行体@Overridepublic Boolean call() {WebDownLoader webDownLoader = new  WebDownLoader();webDownLoader.downLoader(url,name);System.out.println("下载了文件名为"+name);return true;}public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {TestCallable t1 = new TestCallable("https://i.guancha.cn/bbs/2020/07/10/20200710142345269.jpg?imageView2/2/w/500/format/jpg","1.jpg");TestCallable t2 = new TestCallable("https://i.guancha.cn/bbs/2020/07/10/20200710142345269.jpg?imageView2/2/w/500/format/jpg","2.jpg");TestCallable t3 = new TestCallable("https://i.guancha.cn/bbs/2020/07/10/20200710142345269.jpg?imageView2/2/w/500/format/jpg","3.jpg");//创建执行服务ExecutorService ser= Executors.newFixedThreadPool(3);//提交执行Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);//获取结果boolean rs1 = r1.get();boolean rs2 = r2.get();boolean rs3 = r3.get();System.out.println(rs1);System.out.println(rs2);System.out.println(rs3);//关闭服务ser.shutdownNow();}//下载器class WebDownLoader{//下载方法public void downLoader(String url,String name){try {FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));} catch (IOException e) {e.printStackTrace();System.out.println("io异常，downloader方法出现问题");}}}
}

3.Lamda表达式

• λ希腊字母表中排序第十一为的字母，英语名称为Lambda
• 避免匿名内部类定义过多
• 其实质属于函数式编程的概念
• jdk1.8后新增的一种技术

(params)->expression[表达式](params)->statement[语句](params)->{statements}a->System.out.println("i like lambda-->"+a);new Thread(()->System.out.println("多线程学习。。。")).start();

为什么要使用lambda表达式

• 避免匿名内部类定义过多
• 可以让你的代码看起来很简洁
• 去掉了一堆没有意义的代码，只留下核心的逻辑

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，那么他就是一个函数式接口。

  	public interface Runnable{public abstract void run();}
  

• 对于函数式接口，我们可以通过lambda表达式来创建该接口的对象。

推到lambda表达式

/*
推到lambda表达式*/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 Like();like.lambda();like = new Like2();like.lambda();//4.局部内部类class Like3 implements ILike{@Overridepublic void lambda() {System.out.println("i like lambda3");}}like = new Like3();like.lambda();//5.匿名内部类,没有类的名称，必须借助接口或者父类like = new ILike() {@Overridepublic void lambda() {System.out.println("i like lambda4");}};like.lambda();//6.用lambda简化ILike like1 = ()->{System.out.println("i like lambda6");};like1.lambda();}
}//1.定义一个函数式接口
interface ILike{void lambda();
}//2.实现类
class Like implements ILike{@Overridepublic void lambda() {System.out.println("i like lambda");}
}

案列二

public class TestLambda2 {static class Love implements ILove{@Overridepublic void love(int a) {System.out.println("i love u"+a);}}public static void main(String[] args) {//1.lambda表示简化ILove love = (int a) ->{System.out.println("i love u"+a);};//简化1，去掉参数类型love = (a)->{System.out.println("i love u"+a);};//简化2，简化括号love = a->{System.out.println("i love u"+a);};//简化3，去掉花括号love = a -> System.out.println("i love u"+a);//总结：//lambda表达式只能有一行代码的情况下才能简化成为一行，如果有多行，那么就用代码块包裹//前提接口为函数式接口//多个参数也可以去掉参数类型，要去掉就都去掉，必须加上括号love.love(521);}
}interface ILove{void love(int a);
}

4.静态代理

• 你：真实角色
• 婚庆公司：代理你，帮你处理结婚的事
• 结婚：实现都实现结婚接口即可

案列

public class StaticProxy {public static void main(String[] args) {You you =new You();//你要结婚new Thread( ()-> System.out.println("我爱你")).start();new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();}
}interface Marry{//人间四大喜事//久旱逢甘霖//他乡遇故知//洞房花烛夜//金榜题名时void HappyMarry();
}//真实角色，你去结婚
class You implements Marry{@Overridepublic void HappyMarry() {System.out.println("我要结婚，超开心");}
}//代理角色，帮助你结婚
class WeddingCompany implements Marry{//代理谁==>真实目标角色private Marry target;public WeddingCompany(Marry target) {this.target = target;}@Overridepublic void HappyMarry() {before();this.target.HappyMarry();//这就是真实对象after();}private void after() {System.out.println("结婚之后，收尾款");}private void before() {System.out.println("结婚之前，布置现场");}
}

5.线程状态

五大状态

线程停止

setPriority(int newPriority): 更改线程的优先级

• static void sleep(long millis): 在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠
• void join()：等待该线程终止
• static void 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，别用这个方式
• boolean isAlive()：测试线程是否处于活动状态

1.不推荐使用JDK提供的stop()，destroy()方法。【已废弃】

2.推荐线程自己停止下来

3.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。

//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 TestStop implements Runnable{//1.设置一个标识位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");}}}
}

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
• 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；

用sleep方法模拟倒计时和打印当前时间

//模拟倒计时
public class TestSleep2 {public static void main(String[] args) {//打印当前系统时间Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//获取系统当前时间while (true){try {Thread.sleep(1000);System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));startTime = new Date(System.currentTimeMillis());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}//模拟倒计时public static void tenDown() throws InterruptedException {int num = 10;while (true){Thread.sleep(1000);System.out.println(num--);if (num<=0){break;}}}}

线程礼让

• 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

//测试礼让线程
//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{@Overridepublic 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");}
}

Join

• Join合并线程，待此线程执行完成后，再执行其他线程，其他线程阻塞
• 可以想象成插队

//测试join方法//想象为插队
public class TestJoin  implements Runnable{@Overridepublic void run() {try {Thread.sleep(200);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}for (int i = 0; i < 100; 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();for (int i = 0; i < 500; i++) {if (i == 200){thread.join();//插队}System.out.println("main:"+i);}}
}

线程状态观测

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的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。

//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("////////");});//观察状态Thread.State state = thread.getState();System.out.println(state);//NEW//观察启动后thread.start();state = thread.getState();System.out.println(state);//Runnablewhile (state != Thread.State.TERMINATED){//只要线程不终止，就一直输出状态Thread.sleep(100);state = thread.getState();//更新线程状态System.out.println(state);}}
}

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;
• 使用以下方式改变或获取优先级
  • getPriority() setPriority(int xxx)

优先级的设定建议再start()调度前
优先级低知识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，这都是看cpu的调度。

6.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);//默认是false表示是用户线程，正常的线程都是用户线程thread.start();new Thread(you).start();//你 用户线程启动。。。。}
}//上帝
class God implements Runnable{@Overridepublic void run() {while (true){System.out.println("上帝保佑着你");}}
}//你
class You implements Runnable{@Overridepublic 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============");}
}

7.线程安全

线程同步

多个线程操作同一个资源
并发：同一个对象被多个线程同时操作

线程同步：

• 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。
• 处理多线程问题是，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，着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

形成条件：队列+锁

锁：

• 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。

三大线程不安全案例

买票不安全

//不安全的买票
//线程不安全，有负数
public class UnsafeByyTicket {public static void main(String[] args) {BuyTicket station = new BuyTicket();new Thread(station,"我").start();new Thread(station,"你").start();new Thread(station,"黄牛").start();}
}class BuyTicket implements Runnable{//票private int ticketNums = 10;private boolean flag = true;//外部停止方式@Overridepublic void run() {//买票while (flag){try {buy();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}private void buy() throws InterruptedException {//判断是否有票if (ticketNums <= 0){flag = false;return;}//模拟延时Thread.sleep(100);//买票System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);}
}

取钱不安全

//不安全的取钱
//两个人去银行取钱，账户
public class UnsafeBank {public static void main(String[] args) {Account account = new Account(100,"结婚基金");Drawing you = new Drawing(account,50,"你");Drawing girlFriend = new Drawing(account,100,"girlFriend");you.start();girlFriend.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{Account account;//账户//取了多少钱int drawingMoney;//现在手里有多少钱int nowMoney;public Drawing(Account account,int drawingMoney,String name){super(name);this.account = account;this.drawingMoney = drawingMoney;}@Overridepublic 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;}//sleep可以放大问题的发生性try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//卡余额=余额-你取的钱account.money =account.money-drawingMoney;//你手里的钱nowMoney = nowMoney+drawingMoney;System.out.println(account.name+"余额为："+account.money);
//        System.out.println(this.getName()+Thread.currentThread().getName());System.out.println(this.getName()+"手里的钱"+nowMoney);}
}

不安全的集合

//线程不安全的集合
public class UnsafeList {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {List<String> list = new ArrayList<String>();for (int i = 0; i < 10000; i++) {new Thread(()->{list.add(Thread.currentThread().getName());}).start();}Thread.sleep(5000);System.out.println(list.size());}
}

同步方法（synchronized）

• 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：若将一个大的方法申明为synchronized将会影响效率

  同步块

  • 同步块：synchronized (Obj){}
  • Obj称之为同步监视器
    • Obj可以是任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监视器
    • 同步方法中无需指定同步监视器，因为同步方法的同步监视器就是this，就是这个对象本身，或者是class[反射中讲解]
  • 同步监视器的执行过程
    1. 第一个线程访问， 锁定同步监视器，执行其中代码
    2. 第二个线程访问，发现同步监视器被锁定，无法访问。
    3. 第一个线程访问完毕，解锁同步监视器。
    4. 第二个线程访问，发现同步监视器没有锁，然后锁定并访问。

  安全的案例

//不安全的取钱
//两个人去银行取钱，账户
public class UnsafeBank {public static void main(String[] args) {Account account = new Account(1000,"结婚基金");Drawing you = new Drawing(account,50,"你");Drawing girlFriend = new Drawing(account,100,"girlFriend");you.start();girlFriend.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{Account account;//账户//取了多少钱int drawingMoney;//现在手里有多少钱int nowMoney;public Drawing(Account account,int drawingMoney,String name){super(name);this.account = account;this.drawingMoney = drawingMoney;}//取钱//synchronized默认锁的是this@Overridepublic 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;}//sleep可以放大问题的发生性try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//卡余额=余额-你取的钱account.money =account.money-drawingMoney;//你手里的钱nowMoney = nowMoney+drawingMoney;System.out.println(account.name+"余额为："+account.money);
//        System.out.println(this.getName()+Thread.currentThread().getName());System.out.println(this.getName()+"手里的钱"+nowMoney);}}
}

//不安全的买票
//线程不安全，有负数
public class UnsafeByyTicket {public static void main(String[] args) {BuyTicket station = new BuyTicket();new Thread(station,"我").start();new Thread(station,"你").start();new Thread(station,"黄牛").start();}
}class BuyTicket implements Runnable{//票private int ticketNums = 10;private boolean flag = true;//外部停止方式@Overridepublic void run() {//买票while (flag){try {buy();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}//synchronized同步方法，锁的是thisprivate synchronized void buy() throws InterruptedException {//判断是否有票if (ticketNums <= 0){flag = false;return;}//买票System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);}
}

//线程不安全的集合
public class UnsafeList {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {List<String> list = new ArrayList<String>();for (int i = 0; i < 10000; i++) {new Thread(()->{synchronized (list){list.add(Thread.currentThread().getName());}}).start();}Thread.sleep(3000);System.out.println(list.size());}
}

JUC安全类型的集合

//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(3000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(list.size());}
}

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，都停止执行的情况，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

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，对以获得的资源保持不放。
• 不剥夺条件：进程以获得的资源，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。

上面列出了死锁的四个必要条件，我们只要想办法破解其中的任意一个或多个条件就可以避免死锁发生

8.Lock（锁）

• 从JDK5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——通过显示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，可以显示加锁，释放锁。

synchronized与Lock的对比

• Lock是显式锁（手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁）synchronized是隐式锁，出了作用域自动释放
• Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁
• 使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有更好的扩展性（提供更多的子类）
• 优先使用顺序
  • Lock > 同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源）> 同步方法（在方法体之外）

//测试Lock锁
public class TestLock {public static void main(String[] args) {TestLock2 testLock2 = new TestLock2();new Thread(testLock2).start();new Thread(testLock2).start();new Thread(testLock2).start();}
}class TestLock2 implements Runnable{int ticketNums = 1000;//定义lock锁private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();@Overridepublic void run() {while (true){try {lock.lock();//加锁if (ticketNums > 0){/* try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}*/System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+ticketNums--);}else {break;}}finally {lock.unlock();}}}
}

9.线程协作

生产者消费者模式

• 应用场景：生产者和消费者问题
  • 假设仓库中只能存放一件产品，生产者将生产出来的产品放入仓库，消费者将仓库中产品取走消费。
  • 如果仓库中没有产品，则生产者将产品放入仓库，否则停止生产并等待，直到仓库中的产品被消费者取走为止
  • 如果仓库中放有产品，则消费者可以将产品取走消费，否则停止消费并等待，直到仓库中再次放入产品为止。
    

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）

线程通信

• Java提供了几个方法解决线程之间的通信问题

方法名	作用
wait()	表示线程一直等待，直到其他线程通知，与sleep不同，会释放锁
wait(long timeout)	指定等待的毫秒数
notify()	唤醒一个处于等待状态的线程
notifyAll()	唤醒同一个对象上所有调用wait()方法的线程，优先级别高的线程优先调度

均是Object类的方法，都只能在同步方法或者同步代码块中使用，否则会抛出异常IllegalMonitorStateException

解决方式1

并发协作模型“生产者/消费者模式”—>管程法

• 生产者：负责生产数据的模块（可能是方法，对象，线程，进程）
• 消费者：负责处理数据的模块（可能是方法，对象，线程，进程）
• 缓冲区：消费者不能直接使用生产者的数据，他们之间有个“缓冲区”
  生产者将生产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据
  

//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 Productor(container).start();new Consumer(container).start();}
}//生产者
class Productor extends Thread{SynContainer container;public Productor(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{int id;//产品编号public Chicken(int id) {this.id = id;}
}//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，生产者等待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){//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count--;Chicken chicken = chickens[count];//吃完了，通知生产者生产this.notifyAll();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

package com.kuang.gaoji;//测试生产者消费者问题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
class Player extends Thread{TV tv;public Player(TV tv){this.tv = tv;}@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 20; i++) {if (i%2 == 0){this.tv.play("快乐大本营播放着");}else {this.tv.play("抖音：记录美好生活");}}}
}//消费者--》观众
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{//演员表演时，观众等待//观众观看，演员等待String voice;//表演的节目boolean flag = true;//表演public synchronized void play(String voice){if (flag!= true){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 == true){try {this.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println("观众观看了"+voice);//通知演员表演this.notifyAll();this.flag = !this.flag;}
}

10.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:线程池的大小
    • 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(Callabletask)：执行任务，有返回值，一般用来执行Callable
  • void shutdown()：关闭线程池
• 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。

//测试线程池
public class TestPool {public static void main(String[] args) {//1.创建线程池//newFixedThreadPool 参数为：线程池大小ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);//执行service.execute(new MyThread());service.execute(new MyThread());service.execute(new MyThread());service.execute(new MyThread());//2.关闭链接service.shutdown();}
}class MyThread implements Runnable{@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName());}
}

11.总结

//回顾总结线程的创建
public class ThreadNew {public static void main(String[] args) {new MyThread1().start();new Thread(new MyThread2()).start();FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(new MyThread3());new Thread(futureTask).start();try {Integer integer = futureTask.get();System.out.println(integer);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} catch (ExecutionException e) {e.printStackTrace();}}
}//1.继承Thread类
class MyThread1 extends Thread{@Overridepublic void run(){System.out.println("MyThread1");}
}//2.实现Runnable接口
class MyThread2 implements Runnable{@Overridepublic void run() {System.out.println("MyThread2");}
}//3.实现Callable接口
class MyThread3 implements Callable<Integer>{@Overridepublic Integer call() throws Exception {System.out.println("MyThread3");return 100;}
}