线程 | 不周山

概述

即使程序编码时没有主动自定义线程，运行时仍然会有一些默认线程，如主线程【main()】、gc线程【jvm提供的垃圾回收】。
多线程操作同一份资源，存在资源抢夺，需要加入并发控制。（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。）。每个拿到资源的线程都上一把锁，就算是Thread.sleep()也不会释放这把锁。保证安全性。
线程的运行由调度器安排，调度器与操作系统紧密相关，因此线程运行的先后顺序无法人为干预。
额外性能开销：CPU调度时间、并发控制开销

程序、进程、线程关系

程序：没有运行的含义，静态的代码
进程Process：运行的程序【系统分配的】
线程Thread：一个进程中包含>=1个线程，真正程序的执行由线程来完成【由CPU调度和执行】

多线程类别

真正的多线程，有多个CPU（多核）
模拟的多线程，仅一个CPU，（在同一时间点CPU仍然只能做一件事），但因为cpu执行的任务切换的非常快，从而产生了同时执行的错觉。

线程创建

三种方式：

Thread类
Runnable接口
- Thread类实际上是实现了Runnable接口。
- 建议使用，接口实现
1
class Thread implements Runnable {}
Callable接口

Thread

继承Thread类
重写run()方法，run方法为线程执行体
调用start()方法，启动线程。
线程不一定立即执行，由CPU安排调度。线程调用顺序不是同步一次执行（多线程是同时执行的）

// 定义
public class SoutTest extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("SoutTest i:" + i);
        }
    }
}
// 调用
public class ThreadMainTest {
    public static void main(String[] args) {
        SoutTest soutTest = new SoutTest();
        soutTest.start();
      
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("ThreadMainTest i:" + i);
            //观察结果可知，SoutTest和ThreadMainTest出现的时机无序
        }
    }
}

下载文件案例

使用依赖包commons-io实现文件下载。如果是maven项目，直接引入依赖；否则，手动引入。

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/commons-io/commons-io -->
<dependency>
    <groupId>commons-io</groupId>
    <artifactId>commons-io</artifactId>
    <version>2.8.0</version>
</dependency>

可以看到已经成功引入。

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

class FileDownloadTest extends Thread {
    private String url;
    private String fileName;

    public FileDownloadTest(String url, String fileName) {
        this.url = url;
        this.fileName = fileName;
    }

    @Override
    public void run() {
        Downloader downloader = new Downloader();
        downloader.download(url, fileName);
        System.out.println("download:" + fileName);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        map.put("70迈4K行车记录仪.jpg", "http://s1.dgtle.com/dgtle_img/article/2020/09/28/fc6567a9b2d4f176c11bae1c6d226f05.jpg");
        map.put("360G580行车记录.jpeg", "http://s1.dgtle.com/dgtle_img/article/2020/08/23/7c707202008231518243883_1800_500.jpeg?imageMogr2/auto-orient");
        map.put("小米行车记录仪2-2k版.jpeg", "http://s1.dgtle.com/dgtle_img/sale/2020/10/121388f202010121029499586_1800_500.jpeg");

        for (String key : map.keySet()) {
            FileDownloadTest f = new FileDownloadTest(map.get(key), key);
            f.start();
        }
    }
}

class Downloader {
    public void download(String url, String fileName) {
        try {
          	// commons.io处理文件
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(fileName));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，download方法出现问题");
        }
    }
}

Runnable

实现Runnable接口
实现run()方法
借助Thread类，调用start()方法，启动线程。
线程不一定立即执行，由CPU安排调度。线程调用顺序不是同步一次执行（多线程是同时执行的）

public class RunnableTest implements Runnable {
    private int id;

    public RunnableTest(int value) {
        this.id = value;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println(id + "-" + i + ":线程");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
    		// 创建实现类实例
        RunnableTest runnableTest = new RunnableTest(1);
      	// 创建线程对象，还是通过Thread实例启动(start)线程
        new Thread(runnableTest).start();

        RunnableTest runnableTest1 = new RunnableTest(132);
        new Thread(runnableTest1,"线程名").start();
    }
}

Callable

实现Callable<数据类型>接口
实现call(数据类型)方法
启动线程
- 创建执行服务 ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);//线程个数
- 提交执行 Future future = executorService.submit(f); // 每个线程一次
- 获取结果 Boolean r1 = future.get(); // 每个线程一次
- 关闭服务 executorService.shutdownNow(); // //所有线程关闭
线程不一定立即执行，由CPU安排调度。线程调用顺序不是同步一次执行（多线程是同时执行的）
好处：
- 可以定义返回值
- 可以抛出异常

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.*;

class CallableFileDownloadTest implements Callable<Boolean> {
    private String url;
    private String fileName;

    public CallableFileDownloadTest(String url, String fileName) {
        this.url = url;
        this.fileName = fileName;
    }

  // 重点
    @Override
    public Boolean call() {
        CDownloader downloader = new CDownloader();
        downloader.download(url, fileName);
        System.out.println("download:" + fileName);
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        map.put("./src/com/thread/img/70迈4K行车记录仪.jpg", "http://s1.dgtle.com/dgtle_img/article/2020/09/28/fc6567a9b2d4f176c11bae1c6d226f05.jpg");
        map.put("./src/com/thread/img//360G580行车记录.jpeg", "http://s1.dgtle.com/dgtle_img/article/2020/08/23/7c707202008231518243883_1800_500.jpeg?imageMogr2/auto-orient");
        map.put("./src/com/thread/img/小米行车记录仪2-2k版.jpeg", "http://s1.dgtle.com/dgtle_img/sale/2020/10/121388f202010121029499586_1800_500.jpeg");

        // 创建执行服务，线程池有3个线程
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);
        for (String key : map.keySet()) {
            CallableFileDownloadTest f = new CallableFileDownloadTest(map.get(key), key);
						//提交执行
            Future<Boolean> future = executorService.submit(f);
          // FutureTask<Boolean> future = new FutureTask<Boolean>(new CallableFileDownloadTest()); new Thread(future).start();
            try {
                //获取结果
                Boolean r1 = future.get();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //关闭服务
        executorService.shutdownNow();
    }

}

class CDownloader {
    public void download(String url, String fileName) {
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(fileName));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，download方法出现问题");
        }
    }
}

线程生命周期

生命周期：

环节	描述	拟人
创建状态（新生状态）	Thread thread = new Thread() 线程对象实例创建。尚未启动。	来了
就绪状态	thread.start() 线程变为就绪状态。	准备工作了
运行状态	真正执行线程体、真正工作。	在工作
阻塞状态	thread.sleep() / thread.wait() / 同步锁定时，代码不再执行。阻塞事件解除后，重新进入就绪状态，等待cpu调度。	午休
死亡状态	线程中断或结束。一旦死亡不能再次启动。	离开了

线程状态

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/index.html

Thread.state，一个线程在给定时间点，必定处于一个状态。这个状态是虚拟机状态，而不能反映操作系统线程状态。

使用方式：

Thread.State.TERMINATED
thread.getState()

状态	描述
NEW	线程创建，但尚未启动
RUNNABLE	线程正在运行
BLOCKED	线程被阻塞
WAITING	正等待另一线程执行特定动作
TIMED_WAITING	正等待另一线程执行特定动作，且并已经到了指定的等待时间
TERMINATED	线程已退出

案例

public class ThreadStateTest {
    public static void main(String[] args) {
        final Thread thread = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("-------------");
            }
        });
        // --------------------------------------
        /* lamda表达式，等价如下内容

                final Runnable runnable = () -> {
                    // 代码执行体
                };
                Thread thread = new Thread(runnable);
        */
        // --------------------------------------

        // 初始化但尚未启动
        Thread.State state = thread.getState();
        System.out.println(state); // NEW

        // 启动后
        thread.start();
        System.out.println(thread.getState()); // RUNNABLE

        // 休眠一下
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(thread.getState()); // TIMED_WAITING

        // 结束了
        while (!Thread.State.TERMINATED.equals(thread.getState())) {
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(thread.getState()); // 最后一个状态是TERMINATED
        }
    }
}

线程优先级

优先级低，只是意味着，获得调度的概率比较低。

Thread类：

public final static int MIN_PRIORITY = 1;最小优先级
public final static int NORM_PRIORITY = 5; 默认优先级
public final static int MAX_PRIORITY = 10;最大优先级

setPriority(int newPriority)，建议在start()调度前设置
getPriority()

public class ThreadPriorityTest {
    public static void main(String[] args) {
        Love love = new Love();
        Thread thread1 = new Thread(love, "最大");
        Thread thread2 = new Thread(love, "最小");
        Thread thread3 = new Thread(love, "c");
        Thread thread4 = new Thread(love, "d");
        Thread thread5 = new Thread(love, "e");

        thread1.setPriority(10);// 优先级最大
        thread1.start();

        thread2.setPriority(2); // 优先级最小
        thread2.start();

        thread3.start();
        thread4.start();
        thread5.start();
    }
}

class Love implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("nice:"
                + Thread.currentThread().getName()
                + Thread.currentThread().getPriority()
        );
    }
}

线程方法

方法	说明
boolean isAlive()	获取是否活动状态
setPriority(int priority)	修改线程优先级
static void yield()	Thread.yield() 礼让线程。礼让不一定成功，看CPU。暂停当前执行的线程实例，并执行其他线程。
static void sleep(long millis)	Thread.sleep(200) 暂停线程，让线程休眠，毫秒数。sleep能够放大问题的发生性。
void interrupt()	中断线程。不建议使用。
void join()	myThread.join() 插队。myThread线程插队先执行。其他线程阻塞。等插队进行执行完成后，再执行其他线程。

线程停止

【废弃】Thread提供的stop()\destroy()方法不要使用，已废弃@Deprecated。
【办法】手动设置标志位flag = false，让线程代码不真正运行。或其他手动停止的办法。

public class ThreadStopTest implements Runnable {
  // 手动flag
    private boolean isStopped = false;

    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
      // flag 停止代码运行
        while (!isStopped) {
            System.out.println("喝酸奶，身体健康，心情舒畅:" + i++);
        }
    }

    public void stop() {
        this.isStopped = true;
    }

    public static void main(String[] args) {
        ThreadStopTest drinkYogurt = new ThreadStopTest();
        Thread thread = new Thread(drinkYogurt);
        thread.start();

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println(i);
            if (i == 990) {
              // 手动停止代码运行
                drinkYogurt.stop();
                System.out.println("线程已停止");
            }
        }
    }
}

线程休眠

sleep

当前线程阻塞的毫秒数。
时间到达后进入就绪状态。
存在异常InterruptedException。
可以模拟网络延时、倒计时等。

模拟网络延时

System.out.println("a");
try {
  	// 延时2秒
    Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}
// 2秒后再运行
System.out.println("b");

模拟倒计时

for (int i = 10; i > 0; i--) {
  	System.out.println(i);
  	if(i>1) {
  	  	try {
  	  	  	Thread.sleep(1000);
  	  	} catch (InterruptedException e) {
  	  	  	e.printStackTrace();
  	  	}
  	}
}

打印当前时间

SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
for (int i = 10; i > 0; i--) {
  	System.out.println(simpleDateFormat.format(new Date()));
  	if (i > 1) {
  	  	try {
  	  	  	Thread.sleep(1000);
  	  	} catch (InterruptedException e) {
  	  	  	e.printStackTrace();
  	  	}
  	}
}

System.currentTimeMillis()获取当前时间的13位时间戳。new Date(System.currentTimeMillis())。

线程礼让

yield

礼让，让线程从运行状态，转为就绪状态。
如，线程a执行到中途，不执行了，变成就绪状态。让线程b执行。
礼让不一定成功！看CUP的心情。

public class ThreadYieldTest {
    public static void main(String[] args) {
        MyYield yield = new MyYield();
        new Thread(yield, "曹植").start();
        new Thread(yield, "曹丕").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，end");
    }
}
// 这个案例不太好，因为线程执行本身是无序的。但通过概率，还是能看出礼让情况。

结果：

// 礼让，曹植没有一直执行到完毕。而是礼让了一下曹丕。
曹植线程开始执行
曹丕线程开始执行
曹植线程停止执行，end
曹丕线程停止执行，end

// 不礼让
曹植线程开始执行
曹植线程停止执行，end
曹丕线程开始执行
曹丕线程停止执行，end

线程强制执行

join

线程到其他线程去插队执行，当插队线程执行完成后，再执行其他线程。

package com.luxia.thread;

public class ThreadJoinTest implements Runnable {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadJoinTest threadJoinTest = new ThreadJoinTest();
        Thread threadJoin = new Thread(threadJoinTest);
        threadJoin.start();

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i == 50) {
                //join线程（threadJoin.join）来插队,join线程先执行，然后再执行main
                try {
                    threadJoin.join();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("main" + i);
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("join: " + i);
        }
    }
}

守护线程daemon

线程的分类：

用户线程：thread.setDaemon(false)。虚拟机必须确保用户线程执行完毕。main()。
守护线程：thread.setDaemon(true)。虚拟机不会等待守护线程执行完毕。后台记录操作日志，监控内存，垃圾回收gc()等待…

package com.luxia.thread;

public class ThreadDaemonTest {
    public static void main(String[] args) {

        ServiceProcess serviceProcess = new ServiceProcess();
        Thread thread = new Thread(serviceProcess);

        thread.setDaemon(true); // 设为守护进程，只要用户线程执行完毕，虚拟机就不管了（虚拟机关闭需要一点时间，所以还会看到一些）。
        thread.start();

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

class ServiceProcess implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("守护进程，为执行线程提供保障");
        }
    }
}

class MainProcess implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("我在执行" + i);
        }
        System.out.println("==========我不执行了==========");
    }
}

线程Thread是一种静态代理模式

静态代理模式

真实对象，和代理对象，都实现了同一个接口。
代理对象要代理真实对象

new Thread(真实执行实例)。

其中

Thread类，继承了Runnable接口，是代理。
真实执行类，也继承了Runnable接口，是真正的执行人。

// 创建实现类实例
RunnableTest runnableTest = new RunnableTest(1);

// 创建线程对象，还是通过Thread实例启动(start)线程
new Thread(runnableTest).start();

一个静态代理示例

消费者要买车，4s店可以代理消费者买车。

都实现了买车这个行为，4s店代理消费者完成。

public class StaticProxy {
    public static void main(String[] args) {
        Auto4sShop auto4sShop = new Auto4sShop(new BuyCar());
        auto4sShop.sale("levin", "lucy");
    }
}

// 同一个接口
interface CarLife {
    void sale(String carName, String consumer);

    void service(String carName, String consumer);

    void sparepart(String carName, String consumer);

    void survey(String carName, String consumer);
}

// 真实对象
class BuyCar implements CarLife {
    public void sale(String carName, String consumer) {
        System.out.println(consumer + "买了这个车：" + carName);
    }

    public void service(String carName, String consumer) {
        System.out.println(consumer + "需要服务，车型：" + carName);
    }

    public void sparepart(String carName, String consumer) {
        System.out.println(consumer + "需要零配件，车型：" + carName);
    }

    public void survey(String carName, String consumer) {
        System.out.println(consumer + "反馈了一些问题，车型：" + carName);
    }
}

// 代理对象
class Auto4sShop implements CarLife {
    private CarLife target;

    public Auto4sShop(CarLife target) {
        this.target = target;
    }

    public void sale(String carName, String consumer) {
        start();
        this.target.sale(carName, consumer);
        end();
    }

    public void service(String carName, String consumer) {
        start();
        this.target.service(carName, consumer);
        end();
    }

    public void sparepart(String carName, String consumer) {
        start();
        this.target.sparepart(carName, consumer);
        end();
    }

    public void survey(String carName, String consumer) {
        start();
        this.target.survey(carName, consumer);
        end();
    }

    private void start() {
        System.out.println("欢迎光临!");
    }

    private void end() {
        System.out.println("谢谢惠顾!");
    }
}

线程同步

并发问题

同一份资源，需要被多个线程同时操作。

抢火车票
同时取钱

但各线程都有自己的内存，当拿到资源之后，都会以为自己处理了资源。导致资源处理出错。

线程a认为还剩1张票，线程b也认为还剩1张票，在各自内存进行了-1操作，导致实际上取了2张票。

同步机制

用来解决并发问题。

线程同步机制，本质是一种【等待】机制，多个想同时访问此对象的线程进入这份资源的等待池，形成【队列】，等待前一个线程使用完毕【锁】，下一个线程再使用。

访问同一资源的多个线程形成【队列】，等待。
当时占用资源的线程，上【锁】，保证安全，直到使用完成后释放。

锁机制

synchronized隐式锁。
- 出了作用域自动释放。
- 可以锁方法、锁代码块。
lock显式锁。
- 手动开锁、关锁。
- 只锁代码块。
- 性能更好（jvm花费更少时间来调度线程）
- 扩展性更好（提供了更多子类）

优先级顺序：lock锁 > 同步代码块 > 同步方法

synchronized隐式锁

一个线程一旦获得资源，就获得一把排它锁，独占资源。此时，其他线程必须等待，直到使用完成释放锁。

一个线程拥有了锁，就会导致其他需要此资源的线程挂起。
加锁、释放锁，会导致上下文切换和调度延时，引起性能问题。
优先级高的线程，等待优先级低的线程释放锁，会导致优先级倒置，引起性能问题。

synchronized锁如何修改对象资源?

每个对象资源都有一把锁，谁来访问谁拥有。

因为数据对象已经被private控制，只能通过方法进行修改，所以只需要对方法进行锁机制，就可保证同步。

方法里有需要修改的资源，就需要锁。其他不需要，否则浪费资源。

synchronized方法。将一个大方法申明为synchronized会影响效率。

synchronized方法，默认锁的是this（对象本身，或者反射class)

1	public synchronized void method(int args) {//含修改共享资源的代码}

synchronized块。

synchronized块，需要指定监听器Obj，可以是任何对象，推荐使用共享资源作为监听器。

synchronized方法，其实就是监听的对象本身。

1	synchronized(Obj) {//含修改共享资源的代码}

lock显式锁

jdk5.0开始引入
拥有与synchronized相同的并发性和内存语义，但更强大。
显式定义【同步锁对象（Lock对象）】，来实现同步。
接口：java.util.concurrent.locks.Lock。
Lock接口实现类：ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁。

private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

lock.lock();
/**代码块*/
lock.unlock();

锁示例

取票

不安全取票

买票时候，会拿到0票和-1票。

因为每个线程都把资源数量copy到自己的线程中了，比如，只剩1张票的情况下，小红、小明和黄牛都看到了1张票，都放到了自己的线程内存中，继续对ticketCount进行了处理。

public class TicketTest implements Runnable {
    private int ticketCount = 10;

    public void run() {
        while (ticketCount > 0) {
            try {
                Thread.sleep(200); // 模拟延时，sleep能够放大问题的发生性。
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                    + "，买到了第【" + (ticketCount--) + "】张票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TicketTest ticketTest = new TicketTest();
        new Thread(ticketTest, "小红").start();
        new Thread(ticketTest, "小明").start();
        new Thread(ticketTest, "黄牛").start();
    }
}

安全锁：synchronized方法

public class TicketTest implements Runnable {
    private int ticketCount = 10;
    private boolean flag = true;

    public void run() {
        while (flag) {
            try {
                buy();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }

    // synchronized方法，默认锁的是this（对象本身，或者反射class)
    private synchronized void buy() throws InterruptedException {
        if(ticketCount <= 0) {
            flag = false;
            System.out.println("票卖完了");
            return;
        }
        Thread.sleep(200); // 模拟延时
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                + "，买到了第【" + (ticketCount--) + "】张票");
    }

    public static void main(String[] args) {
        TicketTest ticketTest = new TicketTest();
        new Thread(ticketTest, "小红").start();
        new Thread(ticketTest, "小明").start();
        new Thread(ticketTest, "黄牛").start();
    }
}

安全锁：synchronized块

public class TicketTest implements Runnable {
    private int ticketCount = 10;
    private boolean isFinished = false;

    public void run() {
        while (!isFinished) {
          // synchronized块
            synchronized (this) {
                if (ticketCount <= 0) {
                    isFinished = true;
                    System.out.println("票卖完了");
                    return;
                }
                try {
                    Thread.sleep(200); // 模拟延时
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                        + "，买到了第【" + (ticketCount--) + "】张票");
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TicketTest ticketTest = new TicketTest();
        new Thread(ticketTest, "小红").start();
        new Thread(ticketTest, "小明").start();
        new Thread(ticketTest, "黄牛").start();
    }
}

安全锁：lock对象

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockTest {
    public static void main(String[] args) {
        final BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();
        new Thread(buyTicket, "lu").start();
        new Thread(buyTicket, "want").start();
        new Thread(buyTicket, "long").start();
    }
}

class BuyTicket implements Runnable {
    private int count = 10;
    // 显式锁
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                // 加锁
                lock.lock();
                if (count > 0) {
                    try {
                        Thread.sleep(200); // 模拟延时，sleep能够放大问题的发生性。
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(
                        Thread.currentThread().getName() + "拿到第" + count-- + "张票");
                } else {
                    break;
                }
            } finally {
                // 解锁
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

取钱

synchronized块

public class BankTest {

    public static void main(String[] args) {
        final Bank bank = new Bank("工商银行", 200);
        final Drawing drawingL = new Drawing(bank, 110, "lu"); // 线程1
        final Drawing drawingW = new Drawing(bank, 100, "want"); // 线程2

        new Thread(drawingL).start();
        new Thread(drawingW).start();
    }
}

/**
 * 共享资源
 */
class Bank {
    private String name;
    private Integer money;

    public Bank(String name, Integer money) {
        this.name = name;
        this.money = money;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public Integer getMoney() {
        return money;
    }

    public void setMoney(Integer money) {
        this.money = money;
    }
}

/**
 * 操作资源
 */
class Drawing implements Runnable {
    /**
     * 取款人
     */
    private String name;
    /**
     * 取钱金额
     */
    private Integer money;
    /**
     * 银行资源
     */
    private Bank bank;

    public Drawing(Bank bank, Integer money, String name) {
        this.bank = bank;
        this.money = money;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("====" + this.name + ",欢迎来到" + bank.getName() + "====");
      	// 安全块
        synchronized (bank) {
            System.out.println("**账户余额:" + bank.getMoney() + "**");
            if (bank.getMoney() < money) {
                System.out.println(this.name + "想取" + this.money + "，但是余额只有" + bank.getMoney());
                return;
            }
            int left = bank.getMoney() - money;
            bank.setMoney(left);
            System.out.println(
                    this.name + "取了" + money);
        }
    }
}

操作List资源

synchronized块

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 线程集合
 */
public class ThreadListTest {

    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
          // lamda表达式匿名类（Runnable是函数式接口）
            new Thread(() -> {
              // 函数块
                synchronized (list) {
                    list.add(Thread.currentThread(R).getName());
                }
            }).start();
        }
      
      	// sleep,防止主线程提前完成
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

线程安全的方法

CopyOnWriteArrayList相对于List方法，本身就是一种线程安全的方法。自带LOCK锁机制

package com.luxia.thread;
// CopyOnWriteArrayList线程安全方法，属于JUC（java.util.concurrent）
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

public class ThreadSafeMethodTest {
    public static void main(String[] args) {
        CopyOnWriteArrayList<String> copyOnWriteArrayList =
                new CopyOnWriteArrayList<>();

        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(() -> {
                copyOnWriteArrayList.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(
                copyOnWriteArrayList.size());
    }
}

死锁

死锁，多个线程互相占着对方需要的资源，形成僵持，导致所有线程都运行停止。

线程1，占用资源a。但等待线程2释放资源b。
线程2，占用资源b。但等待线程1释放资源a。

某【一个同步块】（synchronized块），同时拥有【两个以上资源的锁】，就可能发生死锁。

产生死锁的四个必要条件

资源独占，即每次只能被一个进程调用。
资源霸占，一个进程绝不主动释放已获资源，
资源不剥夺，在进程使用完资源前，绝不能强行剥夺资源。
资源循环等待：若干进程之间，形成头尾相接的循环等待资源关系。

死锁案例

拥有各自资源的情况下，又试图占用对方的资源。

想把多个资源都同时锁住，但是有资源已经被别人锁了，导致线程停止。

/**
 * 死锁
 * 两个线程，相互拥有对方的资源。
 */
public class LockDeadTest {
    public static void main(String[] args) {
        MarkUp markUp = new MarkUp("lu", 1); // 线程1
        MarkUp markUp1 = new MarkUp("want", 2); // 线程2
        new Thread(markUp).start();
        new Thread(markUp1).start();
    }
}

/**
 * 资源1
 */
class LispStick {

}

/**
 * 资源2
 */
class Mirror {

}

/**
 * 线程行为
 */
class MarkUp implements Runnable {
    private static LispStick lispStick = new LispStick(); // 共享资源1
    private static Mirror mirror = new Mirror(); // 共享资源2

    private String name;
    private int flag;

    public MarkUp(String name, int flag) {
        this.name = name;
        this.flag = flag;
    }

    @Override
    public void run() {
        if (flag == 1) {
            // 锁住lispStick的同时，又试图占用mirror。可是mirror已经被占用，导致线程停止。
            synchronized (lispStick) {
                System.out.println(this.name + "占用了lispStick");

                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (mirror) {
                    System.out.println(this.name + "也占用了mirror");
                }
            }
        } else {
            // 锁住mirror的同时，又试图占用lispStick。可是lispStick已经被占用，导致线程停止。
            synchronized (mirror) {
                System.out.println(this.name + "占用了mirror");
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (lispStick) {
                    System.out.println(this.name + "也占用了lispStick");
                }
            }
        }
    }
}

不死锁写法

用完就释放，而不是一直锁住。

/**
 * 线程行为
 */
class MarkUp implements Runnable {
    private static LispStick lispStick = new LispStick(); // 共享资源1
    private static Mirror mirror = new Mirror(); // 共享资源2

    private String name;
    private int flag;

    public MarkUp(String name, int flag) {
        this.name = name;
        this.flag = flag;
    }

    @Override
    public void run() {
        if (flag == 1) {
            // 用完释放
            synchronized (lispStick) {
                System.out.println(this.name + "占用了lispStick");
            }
            // 再使用其他资源
            synchronized (mirror) {
                System.out.println(this.name + "也占用了mirror");
            }
        } else {
            synchronized (mirror) {
                System.out.println(this.name + "占用了mirror");
            }
            synchronized (lispStick) {
                System.out.println(this.name + "也占用了lispStick");
            }
        }
    }
}

线程协作

目的是实现多线程之间进行通信。

通信方法

是Object类的方法(意味着所有类都有该方法)，且只能在同步方法/同步代码块中使用，否则存在异常IIIegalMonitorStateException。

	方法名	描述
等待	wait()	线程一直等待，直到收到其他线程的通知。
等待	wait(long timeout)	指定毫秒数
唤醒	notify()	唤醒一个处于等待状态的线程
唤醒	notifyAll()	唤醒同一对象上所有调用wait()方法的线程，优先唤醒优先级高的线程

生产者消费者模型的通信方式

管程法
信号灯法

graph LR

a(生产者) --> B{数据缓存区}
B --> C(消费者)

生产者消费者模型：

生产者：负责生产数据
消费者：负责处理数据
缓冲区：生产者将数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据

管程法

1. 缓冲区
1. notify() / wait()

/**
 * 线程之间通信之生产者消费者模式
 * 管程法
 * 1. 缓冲区
 * 2. notify() / wait()
 */
public class CooperationPipe {
    public static void main(String[] args) {
        final BufferData bufferData = new BufferData();

        new Thread(new Producer(bufferData)).start();
        new Thread(new Consumer(bufferData)).start();
    }
}

/**
 * 缓存区
 */
class BufferData {
    private String[] list = new String[10];

    private int count = 0;

//    final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public synchronized void push(String str) {
//        try {
//            lock.lock();
        if (count == list.length) {
            // 容器满了，生产者等待
            try {
                this.wait(); // BufferData
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
        // 容器未满，进行生产
        list[count] = str;
        count++;
        // 告知消费者
        this.notifyAll();
//        } finally {
//            lock.unlock();
//        }
    }

    public synchronized String pop() {
//        try {
//            lock.lock();
        if (count <= 0) {
            // 产品没了，自己等待
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        count--;
        // 通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return list[count];
//        } finally {
//            lock.unlock();
//        }

    }
}

/**
 * 生产者
 */
class Producer implements Runnable {
    private BufferData bufferData;

    public Producer(BufferData bufferData) {
        this.bufferData = bufferData;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i < 100; i++) {
            System.out.println("生产了" + i);
            bufferData.push(String.valueOf(i));
        }

    }
}

/**
 * 消费者
 */
class Consumer implements Runnable {
    private BufferData bufferData;

    public Consumer(BufferData bufferData) {
        this.bufferData = bufferData;
    }

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

信号灯法

标志位

/**
 * 线程之间通信之生产者消费者模式
 * 信号灯法
 * 1. 标志位
 * 2. notify() / wait()
 */
public class CooperationSign {
    public static void main(String[] args) {
        Sign sign = new Sign();
        Producer1 producer = new Producer1(sign);
        new Thread(producer).start();

        Consumer1 consumer = new Consumer1(sign);
        new Thread(consumer).start();
    }

}

/**
 * 信号
 */
class Sign {
    /**
     * 生产中
     */
    private boolean isProduct = true;
    private String produce;

    public synchronized void product(String produce) {
        if (!isProduct) {
//            System.out.println("消费者正在使用，无法生产");
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        System.out.println("生产者生产了" + produce);
        this.produce = produce;
        this.isProduct = false;
        this.notifyAll(); // 唤醒消费者
    }

    public synchronized void consume() {
        if (this.isProduct) {
//            System.out.println("生产者正在生产，无法消费");
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("消费者消费了" + this.produce);
        this.isProduct = true;
        this.notifyAll(); // 唤醒生产者
    }
}

/**
 * 生产者
 */
/**
 * 生产者
 */
class Producer1 implements Runnable {

    private Sign sign;

    public Producer1(Sign sign) {
        this.sign = sign;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            this.sign.product("苹果");
        }
    }
}

/**
 * 消费者
 */
class Consumer1 implements Runnable {
    private Sign sign;

    public Consumer1(Sign sign) {
        this.sign = sign;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            this.sign.consume();
        }

    }
}

线程池

jdk5.0引入线程池API
可提前创建很多线程，放在线程池，使用时直接取用，用完放回池中。避免频繁创建销毁线程，实现重复利用。提高响应速度，降低资源消耗，便于线程管理。
ExecutorService：线程池【接口】，常见子类ThreadPoolExecutor。
- void execute() 执行任务，没有返回值，一般用来执行【Runnable】线程类
- submit() 执行任务，有返回值，一般用来执行【Callable】线程类
- 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。
corePoolSize 核心池大小
maximumPoolSize 最大线程数
keepAliveTime 线程没有任务时，最多保持多长时间终止

// 创建
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);

// 执行
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());

// 关闭
service.shutdown();

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 线程池
 */
public class ThreadPool {
    public static void main(String[] args) {

        // 创建线程池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);

        // 执行线程
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());

        // 关闭线程池
        service.shutdown();
    }

}

class MyThread implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
        }
    }
}