文章目录

• 01 线程简介
• 02 进程的创建
• • > 继承 Thread 类
  • > 实现 Runnable 接口
  • > 实现 Callable 接口
• ※ Lambda表达式 λ
• ※ 静态代理模式
• 03 线程状态
• 04 线程方法
• • > 停止线程 stop( )
  • > 线程休眠 sleep( )
  • > 线程礼让 yield( )
  • > 线程强行执行 join( )
  • > 线程状态观测 Thread.State
  • > 线程的优先级 Priority
  • > 守护多线程 daemon
• 05 线程同步机制
• • > 线程同步
  • ※ 不安全案例
  • • 01 不安全的买票
    • 02 不安全的银行
    • 03 线程不安全的集合
  • > 同步方法及方法块
  • ※ 安全类型的集合 CopyOnWriteArrayList
• 06 死锁
• • • 什么是死锁？
    • 如何避免死锁？
  • Lock 锁
• 07 线程协作
• • 生产者和消费者问题
  • > 线程通信
  • 01 管程法
  • 02 信号灯法
• 08 线程池

01 线程简介

        普通的程序中，方法的调用是执行到方法的时候，程序跳转到方法体中进行，是按照顺序进行的，而多线程则是多任务“同时”进行，即“边吃饭边看电视”，而不是“吃完饭再看电视”，多线程是并发执行的。（并发：短时刻内交替执行，宏观上是“同时”执行的）

• 程序是指令和数据的有序集合，是静态的存储；
• 进程是执行程序的一次执行过程，是动态的执行，是系统资源分配的单位；
• 一个进程可包含若干个线程，一个进程至少拥有一个线程，线程是CPU调度和执行的单位；

可以这么理解：电脑上的QQ存储在硬盘中，是一个程序，当我们运行它的时候，它就成为了一个进程，得到了系统资源分配，而它的功能比如可以同时聊天同时打电话还可以逛空间和发邮件，这些诸多功能就是线程。

注意：很多多线程其实是模拟出来的，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，但因为切换的很快，就有“同时”执行的错觉，这就是并发。

• 线程是独立的执行路径；
• 在程序运行时，即使没有自己创建线程，后台也会有多个线程，如主线程，gc线程（垃圾回收）；
• 主线程即 main（）函数，是系统的入口，用于执行整个程序；
• 在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序由调度器（操作系统）就决定，无法干预；
• 对同一份资源操作时，会存在资源抢夺问题，需要加入并发控制；
• 线程会带来额外的开销，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；
• 线程可以共享进程的资源，不必再单独分配，所以线程的引入提升了性能。

Java虚拟机允许应用程序同时执行多个执行线程，每个线程都有优先权

02 进程的创建

进程的创建有如下三种方式：

> 继承 Thread 类

• 自定义线程类继承 Thread 类；

• 重写 run( ) 方法，编写程序执行体；

• 创建线程对象，调用 start( ) 方法启动线程；

通过打印输出来判断多线程的执行顺序：

//创建线程方式一：继承Thread类，重写run()方法，调用start()方法
public class TestThread01 extends Thread{@Overridepublic void run() {//run方法线程体for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println("敲代码+"+i);}}public static void main(String[] args) {//main主线程//创建一个线程对象TestThread01 t1 = new TestThread01();//调用start()方法开启t1.start();for (int i = 0; i < 1000; i++) {System.out.println("学习Java+"+i);}}
}

运行可知，并没有按顺序执行，而是并发执行的（由CPU调度执行）：

> 实现 Runnable 接口

• 定义 MyRunnable 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( ) 方法启动线程；

推荐使用 Runnable对象，因为Java单继承的局限性

//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接口实现类，调用start方法
public class TestThread02 implements Runnable{@Overridepublic void run() {//run方法线程体for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println("敲代码+"+i);}}public static void main(String[] args) {//创建一个Runnable接口的实现类对象TestThread02 testThread02 = new TestThread02();/*创建线程对象，通过线程对象来开启线程Thread thread = new Thread(testThread02);thread.start();*/new Thread(testThread02).start();for (int i = 0; i < 1000; i++) {System.out.println("学习Java+"+i);}}}

对比 继承Thread类 和 实现Runnable接口 两种方法：

---

继承Thread类

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

---

实现Runnable接口

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

> 实现 Callable 接口

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 result = ser.submit(thread01);
6. 获取结果：boolean r1 = result.get();
7. 关闭服务：ser.shutdownNow();

//进程创建方式三:实现Callable接口
public class TestCallable implements Callable {//重写call()方法@Overridepublic Boolean call() throws Exception {System.out.println("方法体");return true;}public static void main(String[] args) throws Exception {//创建对象TestCallable tc = new TestCallable();//创建执行服务ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);//提交执行Future result = ser.submit(tc);//通过服务提交线程//获取结果boolean b = result.get(); //call()方法返回类型//关闭服务ser.shutdown();}
}

Callable的好处：

1. 可以定义返回值；
2. 可以抛出异常；

※ Lambda表达式 λ

• Lambda表达式是一种特殊的表达语法，能够把一段代码像数据一样作为参数传递。> Lambda详解

• 能够避免内部类定义过多；

• 简化程序定义，只留下核心的逻辑，但会降低可读性；

语法：

(params) -> expression[表达式]
(params) -> statement[语句]
(params) -> {statements}

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，可以通过Lambda表达式来创建该接口的对象

常规定义：

也可以使用 静态内部类（在类里面定义） ：

还可以 局部内部类 （定义在方法里）和 匿名内部类（没有类名）：

终极大招： Lambda简化

继续深入理解 Lambda 表达式：

简化：
前提是接口为函数式接口；
多个参数也可以去掉参数类型；
Lambda表达式只有在一行代码的情况下才能简化没有花括号；

相当于：

※ 静态代理模式

• 先定义一个接口；
• 真实对象和代理对象都要实现同一个接口；
• 代理对象要代理真实对象
• （就是将真实对象作为参数传入代理对象的构造方法）
  • 代理对象可以做很多真实对象做不了的事；
  • 真实对象可以专注做自己的事；

定义一个宠物类为真实对象，而主人类是代理对象，用主人类代理宠物类的方法：

public class StaticProxy {public static void main(String[] args) {Master master = new Master(new Pet());master.play();}
}interface Happy{//接口定义一个“玩”方法void play();
}//真实角色 宠物
class Pet implements Happy{@Overridepublic void play() {System.out.println("拼命拼命耍");}
}//代理角色 宠物的主人
class Master implements Happy{//代理谁（代理的真实角色）private Happy who;public Master(Happy who){this.who = who;//真实对象}private void before() {System.out.println("带狗出门");}private void after() {System.out.println("回家给狗洗澡");}@Overridepublic void play() {before();this.who.play();after();}
}
/*
输出：带狗出门拼命拼命耍回家给狗洗澡
/*

对于 多线程 的应用：

//创建一个Thread 静态代理Runnable接口
new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("今天去哪里玩了呀")}}).start();等同于如下：（使用lambda表达式）
//使用lambda表达式
new Thread(()-> System.out.println("今天去哪里玩了呀")).start();1.Thread是代理角色；
2.Runnable接口是真实角色；
3.Thread也实现Runnable接口；
3.所以Thread代理Runnable接口实现方法start();new Thread(()-> System.out.println("今天去哪里玩了呀")).start();相当于：new Master(new Pet()).play();Thread  和 Master 都是代理对象
Runnable 和 Pet 是真实对象

03 线程状态

线程有五大状态:

• 创建状态 ：new
• 就绪状态 ：start( )
• 阻塞状态：sleep( ) wait( ) lock( ) synchronized( )
• 运行状态：CPU调度执行
• 死亡状态：线程终止
  

04 线程方法

> 停止线程 stop( )

• 不建议使用JDK提供的 stop( )、destroy( ) 【已废弃】；
• 建议 让线程自己停下来；
• 即：使用一个标志位进行终止变量，当 flag=false ，则终止线程运行；

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 flag 判断；
3. 不要使用 stop( )或者 destroy( ) 等过时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(){ //自定义的停止方法this.flag = false;}public static void main(String[] args) {//创建Runnable实现类对象，通过线程对象开启线程TestStop testStop = new TestStop();new Thread(testStop).start();for (int i = 0; i < 1000; i++) {System.out.println("main线程 "+i);if (i==900){//调用stop方法切换标志位，让线程停止testStop.stop();System.out.println("线程停止");}}}
}

> 线程休眠 sleep( )

• sleep( ) 指定当前线程阻塞的毫秒数；sleep(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；
• 每个对象都有一个锁，sleep不会释放锁；

1 秒 = 1000 毫秒

倒计时 10、9、8 … 2、1 :

public class TestSleep implements Runnable {@Overridepublic void run() {for (int i = 10; i > 0; i--) {System.out.println(i);try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}public static void main(String[] args) {TestSleep testSleep = new TestSleep();new Thread(testSleep).start();}
}

> 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 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();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行");}
}

运行结果如下（多种）:

> 线程强行执行 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；
• 可以理解为 “ 插队 ”

//测试join方法  相当于“插队”
public class TestJoin implements Runnable{@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 1000; i++) {System.out.println("线程 BOSS 来啦"+i);}}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {//启动线程TestJoin testJoin = new TestJoin();Thread thread = new Thread(testJoin);thread.start();//主线程for (int i = 0; i < 500; i++) {if(i==200){thread.join();//线程插队}System.out.println("main "+i);}}
} //如果子线程会穿插在主线程中，可以在run()中加个sleep()
/*main 0main 1...main 198main 199线程 BOSS 来啦0线程 BOSS 来啦1线程 BOSS 来啦2...线程 BOSS 来啦998线程 BOSS 来啦999main 200main 201...main 498main 499
*/

> 线程状态观测 Thread.State

//观察线程状态
public class TestState {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread thread = new Thread(()->{  //Lambda表达式for (int i = 0; i < 5; i++) {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}System.out.println("-------------");});//观察状态Thread.State state = thread.getState();//观察启动后thread.start();state = thread.getState();System.out.println(state);//Run//只要线程不终止，就一直输出状态while(state!=Thread.State.TERMINATED){Thread.sleep(100);state = thread.getState();//更新线程状态System.out.println(state);//输出状态}thread.start();}
}
/* 输出：RUNNABLETIMED_WAITINGTIMED_WAITING......TIMED_WAITING-------------TERMINATED*/

> 线程的优先级 Priority

• 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 ;
• 使用以下方法改变或获取优先级：
  • getPriority( ) 、 setPriority( int x)

//测试线程的优先级
public class TestPriority {public static void  main(String[] args ){//主线程默认优先级System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->Priority  "+Thread.currentThread().getPriority());MyPriority myPriority = new MyPriority();Thread t1 = new Thread(myPriority);Thread t2 = new Thread(myPriority);Thread t3 = new Thread(myPriority);Thread t4 = new Thread(myPriority);//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);//MAX_PRIORITY=10t4.start();}
}
class MyPriority implements Runnable{@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->Priority  "+Thread.currentThread().getPriority());}
}
/*
main--->Priority  5
Thread-0--->Priority  5
Thread-3--->Priority  10
Thread-2--->Priority  4
Thread-1--->Priority  1进程已结束,退出代码0*/

优先级低只是意味着获得调度的概率低，并不是优先级低就不会被调用，都是看CPU的调度

> 守护多线程 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；
• 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…等等；

守护线程是程序运行的时候在后台提供一种通用服务的线程。
所有用户线程停止，进程才会停掉所有守护线程，退出程序。

//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("上帝保佑你");}}
}
//你
class You implements Runnable{@Overridepublic void run(){for (int i = 0; i < 36500; i++) {System.out.println("开心快乐的活着");}System.out.println("--> goodbye world <--");}
}  //可以自己运行一下，很有意思

05 线程同步机制

• 多个线程操作同一个资源 ，例如：
  • 上万人同时抢100张票；
  • 两个银行同时取钱

现实生活中，会遇到“同一个资源，多个人都想使用”的问题，例如：食堂排队打饭，每个人都想吃饭，最简单的解决办法就是，排队，一个一个来。

        处理多线程时，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到这个 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。

这个时候需要两种东西： 队列 和 锁 ；

> 线程同步

        由于同一个进程的多个线程共享同一个存储空间，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；

※ 不安全案例

01 不安全的买票

线程不同步，可能会出现拿到 -1张票的情况

//不安全的买票
//线程不安全，会出现负数
public class UnsafeBuyTicket {public static void main(String[] args){BuyTicket station = new BuyTicket();new Thread(station,"你").start();new Thread(station,"我").start();new Thread(station,"他").start();}
}
class BuyTicket implements Runnable{//票private int ticketNums = 10;boolean flag = true;//外部停止方式@Overridepublic void run(){while(flag){try {buy();} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}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--);}
}

02 不安全的银行

多个线程同时对银行发起取钱，会导致出现取多了的情况

//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) {//账户Account account = new Account(100,"基金");Drawing you = new Drawing(account,50,"你");Drawing me = new Drawing(account,100,"我");you.start();me.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@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;}try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}//卡内余额 = 余额 - 取走的钱account.money = account.money - drawingMoney;//手里的钱nowMoney = nowMoney+ drawingMoney;System.out.println(account.name+"余额为"+account.money);//Thread.currentThread().getName() = this.getName;System.out.println(this.getName()+"手里的钱"+nowMoney);}
} /*        基金余额为-50你手里的钱50基金余额为-50我手里的钱100进程已结束,退出代码0
*/

03 线程不安全的集合

//线程不安全的集合
public class UnsafeList {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {List list = new ArrayList();for (int i = 0; i < 10000; i++) {new Thread(()->{list.add(Thread.currentThread().getName());}).start();}System.out.println(list.size());}
}  /*   9997进程已结束,退出代码0
*/

> 同步方法及方法块

        由于可以通过 private 关键字可以保证数据对象只能被方法访问，所以只需针对方法提出一套机制，这套机制就是 synchronized 关键字，它包括两种用法：

• synchronized 方法 和 synchronized 块

同步方法：

public synchronized void method( int args){}

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

• 缺陷：若将一个大的方法声明为 synchronized 将会影响效率

• 弊端：方法里面需要修改的内容才需要锁，锁的太多，浪费资源，这个时候就需要 同步块 来解决

同步块：

• 同步块： synchronized ( Obj ) { }
• Obj 称之为同步监视器
  • Obj可以为任何对象，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 这个对象本身，或者是 class；
• 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；

解决之前不安全的买票：（同步方法）

//安全的买票
public class UnsafeBuyTicket {public static void main(String[] args){BuyTicket station = new BuyTicket();new Thread(station,"你").start();new Thread(station,"我").start();new Thread(station,"他").start();}
}class BuyTicket implements Runnable{//票private int ticketNums = 10;boolean flag = true;//外部停止方式@Overridepublic void run(){while(flag){try {buy();} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}//synchronized 定义为同步方法，锁的是 thisprivate synchronized void buy() throws InterruptedException {//判断是否有票if(ticketNums <=0){flag = false;return;}//模拟延时Thread.sleep(100);//买票System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);}
}

解决不安全的银行：（同步块）

//安全的取钱
//两个人去银行取钱，账户
public class UnsafeBank {public static void main(String[] args) {//账户Account account = new Account(100,"基金");Drawing you = new Drawing(account,50,"你");Drawing me = new Drawing(account,100,"我");you.start();me.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@Overridepublic void run(){//全部放到同步块中 监视accountsynchronized(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) {throw new RuntimeException(e);}//卡内余额 = 余额 - 取走的钱account.money = account.money - drawingMoney;//手里的钱nowMoney = nowMoney+ drawingMoney;System.out.println(account.name+"余额为"+account.money);//Thread.currentThread().getName() = this.getName;System.out.println(this.getName()+"手里的钱"+nowMoney);}}           
}/*     基金余额为50你手里的钱50我钱不够，取不了进程已结束,退出代码0
*/

解决不安全的集合：（同步块）

//线程安全的集合
public class UnsafeList {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {List list = new ArrayList();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());}
}  /*   10000进程已结束,退出代码0
*/

※ 安全类型的集合 CopyOnWriteArrayList

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;
//测试JUC安全类型的集合 CopyOnWriteArrayList
public class UnsafeList {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {CopyOnWriteArrayList list = new CopyOnWriteArrayList();for (int i = 0; i < 10000; i++) {new Thread(()->{list.add(Thread.currentThread().getName());}).start();}Thread.sleep(3000);System.out.println(list.size());}
}  /*   10000进程已结束,退出代码0
*/

06 死锁

什么是死锁？

        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，都停止执行的情形。某一个同步块同时拥有“ 两个以上对象的锁 ” 时，就可能会发生 " 死锁 " 问题。

        简单来说就是，甲需要乙手中的东西，而乙又想要甲手中的东西，两者陷入死循环，这就是死锁。

例：有两个女生，一个是灰姑娘，一个是白雪公主，两人都想化妆，但一个有口红，一个有镜子，她们都互相想要对方手里的东西，陷入了僵持：这就是死锁

//死锁：多个线程互相抱着对方需要的资源，然后形成僵持
public class DeadLock {public static void main(String[] args) {Makeup girl1 = new Makeup(0,"灰姑娘");Makeup girl2 = new Makeup(1,"白雪公主");girl1.start();girl2.start();}
}//口红
class LipStick{}//镜子
class Mirror{}class Makeup extends Thread{//需要的资源只有一份，用static来保证只有一份（不然不同对象的都不同）static LipStick lipstick = new LipStick();static Mirror mirror = new Mirror();int choice;//选择String name;//使用化妆品的人Makeup(int choice,String name){this.choice = choice;this.name = name;}@Overridepublic void run() {//化妆try {makeup();} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}//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) {System.out.println(this.name + "获得口红的锁");Thread.sleep(1000);//一秒钟后获得锁synchronized (mirror) {System.out.println(this.name+ "获得镜子的锁");Thread.sleep(1000);}}}else{synchronized(mirror){System.out.println(this.name+"获得镜子的锁");Thread.sleep(1000);//一秒钟后获得锁synchronized(lipstick){System.out.println(this.name+"获得口红的锁");Thread.sleep(1000);}}}}
}

如何避免死锁？

产生死锁的四个必要条件：

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

只要破其中的任意一个或多个条件就可以避免死锁发生

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该先获得 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，比较常见的是 ReentrantLock，可以显式加锁，释放锁；

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

synchronized 与 Lock 的对比：

• Lock是显示锁（手动开启和关闭锁，别忘记关锁）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，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(已经进入方法体，分配了相应资源) > 同步方法（在方法体之外）

先看不加锁的，运行结果发现输出结果有误：

然后用 ReentrantLock 加锁解锁 解决：

//测试Lock锁
public class TestLock {public static void main(String[] args) {TestLock2 t= new TestLock2();new Thread(t).start();new Thread(t).start();new Thread(t).start();}
}
class TestLock2 implements Runnable{int ticketNums = 10;//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) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println(ticketNums--);}else{break;}}finally {//解锁lock.unlock();}}}
}

07 线程协作

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；

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，要通知生产者已经结束消费，需要生产新的品以供消费；
• 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资源，实现同步；
  • synchronized 不能用来实现不同线程之间的消息传递（线程通信）

> 线程通信

Java提供了几个方法解决线程之间的通信问题：

01 管程法

并发协作模型：生产者消费者模式-----> 管程法（增加缓冲区）

• 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) {//创建一个容器SynContainer container = new SynContainer();new Producer(container).start();new Consumer(container).start();}
}//生产者
class Producer extends Thread{SynContainer container;public Producer(SynContainer container){this.container = container;}//生产@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 100; i++) {try {container.push(new Food(i));} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println("生产了"+i+"个好吃的");}}
}//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++) {try {System.out.println("消费了--->"+container.buy().id+"个好吃的");} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}
}//产品
class Food{int id;//产品编号public Food(int id) {this.id = id;}
}//缓冲区
class SynContainer{//需要一个容器大小Food[] foods = new Food[10];//容器计数器int count = 0 ;//生产者放入产品public synchronized void push(Food food) throws InterruptedException {//如果容器满了，就需要等待消费者消费if(count==foods.length){//通知消费者消费,生产者等待this.wait();}//如果没有满，就需要丢入产品foods[count]=food;count++;//可以通知消费者消费了this.notifyAll();}public synchronized Food buy() throws InterruptedException {//判断能否消费if(count==0){//等待生产者生产，消费者等待this.wait();}//如果可以消费count--;Food food = foods[count];//吃完了，通知生产者生产this.notifyAll();return food;}
}

02 信号灯法

并发协作模型：生产者消费者模式-----> 信号灯法（设标志位）

//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){try {this.tv.play("快乐大本营播放中");} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}else{System.out.println("广告时间。。。。");}}}
}//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++) {try {tv.watch();} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}
}//产品--->节目
class TV{//演员表演，观众等待 T//观众观看，演员等待 FString program ;//表演节目boolean flag = true;//表演public synchronized void play(String program) throws InterruptedException {if(!flag){this.wait();}System.out.println("演员表演--> "+program);//通知观众观看this.notifyAll();//通知唤醒this.program = program;this.flag = !this.flag;}//观看public synchronized void watch() throws InterruptedException {if(flag){this.wait();}System.out.println("观看了"+program);//通知演员表演this.notifyAll();this.flag = !this.flag;}
}

08 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；

好处：

• 提高响应速度（减少了创建新线程的时间）；
• 降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）；
• 便于线程管理:
  • corePoolSize ：核心池的大小
  • maximumPoolSize ：最大线程数
  • keepAliveTime ：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止

使用线程池：

• JDK5.0起提供了线程池相关的API：ExecutorService 和 Executors
• ExecutorService ：真正的线程池接口。常见子类 ThreadPoolExcecutor
  • void execute (Runnable command) ：执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable
  • Future submit(Callable task)：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

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;//测试线程池
public class TestPool {public static void main(String[] args) {//1.创建服务，创建线程池//newFixedThreadPool 参数为线程池大小ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);service.execute(new MyThread());service.execute(new MyThread());service.execute(new MyThread());service.execute(new MyThread());service.execute(new MyThread());//2.关闭链接service.shutdown();}
}
//线程类实现Runnable接口
class MyThread implements Runnable{@Overridepublic void run(){System.out.println(Thread.currentThread().getName());}
}