多线程

以道路为例子：
原来是一条路，慢慢因为车多了，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，于是加多了多个车道

多任务

以一边吃饭一边玩手机为例：
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

普通方法和多线程

程序.进程.线程

操作系统中运行的程序就是进程，进程是程序执行的过程，运行起来才算是进程
一个进程里面运行了多个线程，才导致声音、图像、字幕都可以同时进行

• 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
• 进程是执行程序的一次执行过程，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多个线程，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

很多多线程是模拟出来的，真正的多线程是指由多个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，因为切换得很快，所以就有同时执行的错觉

总结：

• 线程就是独立的执行路径
• 在程序运行时，即使没有自己创建线程，后台也会有多个线程，如主线程，gc线程
• main()称之为主线程，为系统的入口，用于执行总个程序
• 在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序是把还能认为干预的
• 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

线程的创建

继承Thread类

每个线程都有优先权，具有较高优先级的线程优先于优先级较低的线程执行。当在某个线程中运行的代码创建一个新的Thread对象时，新线程的优先级最初设置为等于创建线程的优先级
学习提示：查看JDK帮助文档

使用方法：

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

com.ali.demo1.TestThread1

package com.ali.demo1;

/**
 * 创建线程方式一：1、继承Thread类；2、重写run()方法;3、调用start
 * 总结：线程开启不一定立即执行，需要CPU调度
 */
public class TestThread1 extends Thread{
    @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，主线程
        //创建线程对象
        TestThread1 testThread1 = new TestThread1();
        //调用start()方法开启线程,执行子线程中的所有方法
        testThread1.start();
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程" + i);
        }
    }
}

com.ali.demo1.TestThread2
commons：针对开发IO功能的工具类库
FileUtils：文件工具，复制url到文件
添加jar包到项目：
1、先下载commons-io.jar文件
2、创建lib包，将jar文件复制到该路径

package com.ali.demo1;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;

/**
 * 练习Thread,实现多线程同步下载图片
 */
public class TestThread2 extends Thread{
    private String url;     //网络文件构造器
    private String name;    //保存的文件名

    public TestThread2(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    //下载图片线程的执行体
    @Override
    public void run() {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载的文件名为：" + name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread2 t1 = new TestThread2("https://uploadfile.bizhizu.cn/2014/0314/20140314023245610.jpg.source.jpg", "ali1.jpg");
        TestThread2 t2 = new TestThread2("https://uploadfile.bizhizu.cn/2014/0314/20140314023245610.jpg.source.jpg", "ali2.jpg");
        TestThread2 t3 = new TestThread2("https://uploadfile.bizhizu.cn/2014/0314/20140314023245610.jpg.source.jpg", "ali3.jpg");

        //本应该先下载t1、t2、t3 但实际下载顺序为2、1、3（每次执行结果都不同）：说明是同时执行的
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

//下载器
class WebDownloader{
    //下载方法
    public void downloader(String url,String name) {
        try {
            //将网页地址资源存到文件
            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");
        }
    }
}

线程开启不一定立即执行，需要CPU调度

实现Runnable

使用方法：

1、定义MyRunnable类实现Runnable接口
2、实现run()方法，编写线程执行体
3、创建线程对象，调用start()方法启动线程

推荐使用实现Runnable方法，因为Java单继承的局限性

com.ali.demo1.TestDemo3

package com.ali.demo1;

/**
 * 创建线程方法2：实现runnable接口，重写run()方法，执行线程需要丢入runnable接口实现类Thread，start
 */
public class TestThread3 implements Runnable {
    @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) {
        //创建runnable接口的实现类对象
        TestThread3 testThread3 = new TestThread3();
        //创建线程对象，通过线程对象开启我们的线程
        /*Thread thread = new Thread(testThread3);
        thread.start();*/

        new Thread(testThread3).start();

        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程" + i);
        }
    }
}

com.ali.Demo1.TestThread4

package com.ali.demo1;

/**
 * 多线程同时操作同一个对象
 * 买车票的例子
 * 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 TestThread4 implements Runnable{
    //票数
    private int ticketNums = 10;
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            if(ticketNums <=0){
                break;
            }
            //模拟延时
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            //Thread.currentThread().getName():拿到当前执行线程的名字
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿到了" + ticketNums-- + "票");  //拿到了一张就减掉一张票
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread4 ticket = new TestThread4();

        new Thread(ticket,"小明").start();
        new Thread(ticket,"老师").start();
        new Thread(ticket,"黄牛党").start();
    }
}

Runnable和Thread对比

• 继承Thread类

  • 子类继承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，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

龟兔赛跑案例

com.ali.Demo1.Race

package com.ali.demo1;

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

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

            if(Thread.currentThread().getName().equals("兔子")){
                //兔子速度是乌龟的3倍
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->跑了" + 3*i + "步");
                if(i%10 == 0){ ////模拟兔子休息:每30步就休息
                    try {
                        System.out.println("兔子睡觉了");
                        Thread.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }else{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->跑了" + i + "步");
            }
            //出现了胜利者就退出循环
            boolean flag = gameOver(i);
            if(flag){
                break;
            }

        }

    }

    //判断是否完成了比赛
    private boolean gameOver(int setps){
        if(winner!=null){   // 已经存在胜利者了,后面达到100步的也不算胜利者
            return true;
        }else{
            if(Thread.currentThread().getName().equals("乌龟") && setps >= 100) {
                winner = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("winner is " + winner);
                return true;
            }
            else if(Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && 3*setps >= 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

使用方法：

1、实现Callable接口，需要返回值类型
2、重写call方法，需要抛出异常
3、创建目标对象
4、创建执行服务：

ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);

5、提交执行

Future<Boolean> result1 = ser.submit(t1);

6、获取结果

boolean r1 = result1.get()

7、关闭服务

ser.shutdownNow()

com.ali.Demo2.TestCallable

package com.ali.demo2;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

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

/**
 * 线程创建方式三：实现callable接口
 * 好处：
 * 1、可以定义返回值
 * 2、可以抛出异常
 */
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {

    private String url;     //网络文件构造器
    private String name;    //保存的文件名

    public TestCallable(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

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

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        TestCallable t1 = new TestCallable("https://uploadfile.bizhizu.cn/2014/0314/20140314023245610.jpg.source.jpg", "ali1.jpg");
        TestCallable t2 = new TestCallable("https://uploadfile.bizhizu.cn/2014/0314/20140314023245610.jpg.source.jpg", "ali2.jpg");
        TestCallable t3 = new TestCallable("https://uploadfile.bizhizu.cn/2014/0314/20140314023245610.jpg.source.jpg", "ali3.jpg");

        //创建指向服务 线程池
        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();

        //关闭服务
        ser.shutdown();
    }
}

//下载器
class WebDownloader{
    //下载方法
    public void downloader(String url,String name) {
        try {
            //将网页地址资源存到文件
            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");
        }
    }
}

Lambda表达式

为什么使用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(Functional Interface)

• 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

com.ali.lambda.TestLambda

package com.ali.lambda;

/**
 * 推导lambda表达式
 */
public class TestLambda {
    //3、静态内部类
    static class Like2 implements ILike {

        @Override
        public 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:在方法里面的类
        class Like3 implements ILike {

            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("i like lambda3");
            }
        }

        like = new Like3();
        like.lambda();

        //5、匿名内部类:没有类名，必须借助接口或者父类
        like = new ILike() {
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("i like lambda4");
            }
        };
        like.lambda();

        //6、用lambda简化
        like  = ()-> {
            System.out.println("i like lambda5");
        };
        like.lambda();

    }
}

//1、定义一个函数式接口
interface ILike{
    void lambda();
}
//2、实现类
class Like implements ILike{

    @Override
    public void lambda() {
        System.out.println("i like lambda");
    }
}

com.ali.lambda.TestLambda2

package com.ali.lambda;

/**
 * lambda简化
 * 总结：
 * 1、lambda表达式方法中只有一行代码的才能把花括号去掉
 * 2、前提是接口为函数式接口（接口只有一个方法
 * 3、多个参数也可以去掉参数类型，但要去掉一个所有参数都要去掉,但必须加括号,比如加上参数int b之后就不能去掉括号了
 */
public class TestLambda2 {

    public static void main(String[] args) {
        ILove love = null;

       /* love = (int a)-> {
            System.out.println("i love you-->" + a);

        };

        //简化1：去掉参数类型
         love = (a)-> {
            System.out.println("i love you-->" + a);

        };
         //简化2：去掉括号
        love = a-> {
            System.out.println("i love you-->" + a);

        };*/

        //简化3：去掉花括号
        love = (a,b)-> System.out.println("i love you-->" + a);


        love.love(520,521);
    }
}
interface ILove{
    void love(int a,int b);

}

静态代理对比Thread

com.ali.proxystatic.StaticProxy

package com.ali.proxystatic;

/**
 * 静态代理模式
 * 总结：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
 * 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情
 */
public class StaticProxy {
    public static void main(String[] args) {

        You you = new You();    //你要结婚，把你丢给婚庆公司
        WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(new You());
        weddingCompany.HappyMarry();

        //由此，线程也是这样，把Runnable丢给Thread 
        // Runnable只有一个方法run(),所以可以用lambda表达式
        new Thread(()-> { System.out.println("我爱你"); }).start();
        new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();
    }
}
interface Marry{
    //人生四大喜事：1、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{

    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("秦老师要结婚了，超开心");
    }
}

//代理角色：帮助你结婚
class WeddingCompany implements Marry{

    //真实对象
    private Marry target;

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


    @Override
    public void HappyMarry() {
        before();
        this.target.HappyMarry();
        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");
    }
}

线程状态

线程方法：

• 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，并且执行其他线程
  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

停止线程

• 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

com.ali.state.TestStop

package com.ali.state;

/**
 * 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
    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) {
        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

com.ali.state.TestSleep

package com.ali.state;

import com.ali.demo1.TestThread4;

/**
 * 模拟网络延时:放大问题的发生性
 */
public class TestSleep implements Runnable{
    //票数
    private int ticketNums = 10;
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            if(ticketNums <=0){
                break;
            }
            //模拟延时
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            //Thread.currentThread().getName():拿到当前执行线程的名字
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿到了" + ticketNums-- + "票");  //拿到了一张就减掉一张票
        }

    }

    public static void main(String[] args) {
        TestSleep ticket = new TestSleep();

        new Thread(ticket,"小明").start();
        new Thread(ticket,"老师").start();
        new Thread(ticket,"黄牛党").start();
    }
}

com.ali.state.TestSleep2

package com.ali.state;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

//模拟倒计时
public class TestSleep2 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//        tenDown();
        //打印当前系统时间
        Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());

        while(true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));
            startTime = new Date(System.currentTimeMillis());   //更新当前时间

        }
    }

    public static void tenDown() throws InterruptedException {
        int num = 10;
        while (true){
            //每一秒钟跑一下
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(num--);
            if(num<=0){
                break;
            }
        }
    }
}

线程礼让

• 礼让线程，让当前执行的线程暂停，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

com.ali.state.TestYield

package com.ali.state;

/**
 * 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{

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

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
  com.ali.state.TestJoin

package com.ali.state;

/**
 * 测试join方法（想象为插队
 */
public class TestJoin implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            System.out.println("线程vip来了" + i);
        }
    }

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

        Thread thread = new Thread(testJoin);

        //一开始会跟主线程一起交替跑，主线程达到200，vip线程使用join方法，此时得子线程执行完主线程才能继续执行
        thread.start();
        //主线程
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            if(i == 200){
                thread.join();  //插队
            }
            System.out.println("main" + i);
        }


    }
}

线程状态观测

线程可以处于下列状态之一：

• NEW
  至今尚未启动的线程处于这种状态。
• RUNNABLE
  正在 Java 虚拟机中执行的线程处于这种状态。
• BLOCKED
  受阻塞并等待某个监视器锁的线程处于这种状态。
• WAITING
  无限期地等待另一个线程来执行某一特定操作的线程处于这种状态。
• TIMED_WAITING
  等待另一个线程来执行取决于指定等待时间的操作的线程处于这种状态。
• TERMINATED
  已退出的线程处于这种状态。

在给定时间点上，一个线程只能处于一种状态。这些状态是虚拟机状态，它们并没有反映所有操作系统线程状态

com.ali.state.TestState

package com.ali.state;

/**
 * 观测线程的状态
 * 死亡：线程中断或者结束，一旦进入死亡状态，就不能再次启动，只能启动一次，要运行就得new一个
 */
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("///////");
        });

        //启动前
        Thread.State state = thread.getState();
        System.out.println("Thread t = new Thread()-->"+state);  //NEW

        //启动后
        thread.start();
        state = thread.getState();
        System.out.println("t.start()-->："+state);


        while(state != Thread.State.TERMINATED){    // 只要线程不终止，就一直输出当前状态
            Thread.sleep(100);
            state = thread.getState();  //更新线程状态
            System.out.println("调度-->"+state);
        }

//        thread.start(); //死亡后不能再次启动
    }
}

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)

com.ali.state.TestPriority

package com.ali.state;
/**
 * 测试线程的优先级
 * 优先级高不一定先跑还是得看cpu调用
 * 默认优先级为5
 */

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

        MyPriority myPriority = new MyPriority();

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

        //先设置优先级
        t2.setPriority(1);  //Thread-1
        t3.setPriority(4);  //Thread-2
        t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);    //MAX_PRIORITY=10

        //t5和t6设置超出范围，报错
        /*t5.setPriority(-1);
        t6.setPriority(11);*/

        t5.setPriority(8);  //Thread-4
        t6.setPriority(7);  //Thread-5
        t1.start(); //Thread-0
        t2.start();
        t3.start();
        t4.start(); //  Thread-3
        t5.start();
        t6.start();

    }
}
class MyPriority implements Runnable{

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

优先级低只是意味着获得调度的概率低，并不是优先级低就不会被调用了，这都是看CPU的调度
优先级的设定建议在start()调度前

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：后来记录操作日志、监控内存、垃圾回收等

com.ali.state.TestDaemon

package com.ali.state;

/**
 * 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(); // 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("上帝保佑着你");
        }
    }
}

//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!======");
    }
}

守护到用户线程结束了再跑一会结束

并发

同一对象被多个线程同时操作
例：上万人抢100张票、同一账户线上线下同时取钱

com.ali.syn.UnsafeBuytickets

package com.ali.syn;

import java.util.Set;

/**
 * 不安全买票
 *线程不安全
 *出现负数:三个人都看到还有1张票，所以3个人去抢，结果只有一个人抢到，而剩下的两个人只能拿到0和-1的“票”
 */
public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket station  = new BuyTicket();

        new Thread(station,"菜逼的我").start();
        new Thread(station,"牛逼的你们").start();
        new Thread(station,"可恶的黄牛").start();
    }


}
class BuyTicket implements Runnable{

    boolean flag = true;
    private int ticketNums = 10;
    @Override
    public 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：放大问题的发生
        Thread.sleep(100);
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了"+ticketNums--);

    }
}

com.ali.syn.UnsafeBank

package com.ali.syn;

/**
 * 不安全取钱
 * 两个人去银行取钱
 */
public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        //账户
        Account account =  new Account(100,"结婚资金");

        Bank you = new Bank(account,50,"you");
        Bank wife = new Bank(account,100,"wife");

        you.start();
        wife.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 Bank extends Thread{
    Account account;    // 账户
    int drawingMoney;   //取多少钱
    int nowMoney;   // 手里的钱

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

    }
    //取钱

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

        //延迟一秒，等待两个人都判断有没有钱执行完毕
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //卡内余额 = 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);
        //Thread.currentThread().getName() = this.getName()
        System.out.println(this.getName()+"手里的钱："+nowMoney);
    }
}

com.ali.syn.UnsafeList

package com.ali.syn;

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

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

保证线程安全性：队列和锁

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，食堂打饭，每个人都想吃饭，最天然的解决方法就是：排队，一个一个来
• 处理多线程问题时，多个线程访问同一对象，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
• 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，就会导致优先级倒置，引起性能问题

synchronized修饰实例方法

synchronized修饰实例方法锁的是对象实例，也就是station，线程要争抢这个对象

com.ali.syn.safeBuyTicket

package com.ali.syn;

/**
 * 不安全买票
 */
public class safeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket2 station  = new BuyTicket2();

        new Thread(station,"菜逼的我").start();
        new Thread(station,"牛逼的你们").start();
        new Thread(station,"可恶的黄牛").start();
    }


}

class BuyTicket2 implements Runnable{

    boolean flag = true;    //外部停止方式
    private int ticketNums = 10;
    @Override
    public void run() {
        //买票
        while(flag){
            buy();
            //模拟延时：放大问题的发生  每个对象都有一把锁，sleep不会释放锁
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    //synchronized 同步方法，锁的是this
    private synchronized void buy()  {
        //判断是否有票
        if(ticketNums <= 0){
            flag = false;
            return;
        }
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了"+ticketNums--);

    }
}

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的监视器
  • 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
• 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，执行其中的代码
  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

synchronized修饰代码块

synchronized修饰代码块指定加锁对象，这里锁住了account
com.ali.syn.safeBank

package com.ali.syn;

import javax.swing.plaf.synth.SynthCheckBoxMenuItemUI;

/**
 * 安全取钱
 * 两个人去银行取钱
 */
public class safeBank {
    public static void main(String[] args) {
        //账户
        Account2 account =  new Account2(100,"结婚资金");

        Bank2 you = new Bank2(account,50,"you");
        Bank2 wife = new Bank2(account,100,"wife");

        you.start();
        wife.start();

    }

}

//账户
class Account2{
    int money;  // 余额
    String name;    // 卡名

    public Account2(int money, String name) {
        this.money = money;
        this.name = name;
    }
}

//银行：模拟取款
class Bank2 extends Thread{
    Account2 account;    // 账户
    int drawingMoney;   //取多少钱
    int nowMoney;   // 手里的钱

    public Bank2(Account2 account,int drawingMoney,String name){
        super(name);
        this.account = account;
        this.drawingMoney = drawingMoney;

    }
    //取钱

    @Override
    public void run() {
        //锁的对象就是变化的量 需要增删改
        synchronized (account){
            //判断有没有钱
            if(account.money-drawingMoney<0){
                System.out.println( "钱不够，"+Thread.currentThread().getName() +"取不了");
                return;
            }

            //延迟一秒，等待两个人都判断有没有钱执行完毕
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            //卡内余额 = 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);
            //Thread.currentThread().getName() = this.getName()
            System.out.println(this.getName()+"手里的钱："+nowMoney);
        }
    }
}

com.ali.syn.safeList

package com.ali.syn;

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

/**
 * 线程不安全的集合
 */
public class safeList {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        List<String> 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());
    }
}

方法里面需要修改的内容才需要锁，锁得太多，浪费资源

synchronized修饰静态方法

给该类加锁，作用于所有的实例对象，static属于类的静态资源，不属于任何一个实例对象，无论有多少个实例对象，都只有一份静态资源。访问静态 synchronized 方法占用的锁是当前类的锁，而访问非静态synchronized 方法占用的锁是当前实例对象锁。因此如果一个线程需要使用一个对象的非静态资源，而另一个线程要使用该对象的静态资源，那么这两个线程是不互斥的

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，就可能发生“死锁”的问题

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，在末使用完之前，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。
这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之一不满足，就不会发生死锁。

com.ali.deadLock.DeadLock

package com.ali.deadLock;
/**
 * 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 g1 = new Makeup(0,"灰姑凉");
        Makeup g2 = new Makeup(1,"白雪公主");

        g1.start();
        g2.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
    static Lipstick lipstick = new Lipstick();
    static Mirror mirror = new Mirror();

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

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

    @Override
    public void run() {
        //化妆
        try {
            makeup();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    //化妆方法，互相持有对方的锁，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.girlName + "获得口红的锁");
            Thread.sleep(1000);

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

            synchronized (lipstick){  //一秒钟后想获得口红
                System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");
            }
        }
    }
}

发生死锁，两个人都拿不到对方的资源，将代码修改后，就不会发生死锁了

package com.ali.deadLock;
/**
 * 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 g1 = new Makeup(0,"灰姑凉");
        Makeup g2 = new Makeup(1,"白雪公主");

        g1.start();
        g2.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
    static Lipstick lipstick = new Lipstick();
    static Mirror mirror = new Mirror();

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

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

    @Override
    public void run() {
        //化妆
        try {
            makeup();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    //化妆方法，互相持有对方的锁，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.girlName + "获得口红的锁");
                Thread.sleep(1000); //  一秒后用完释放
            }
            synchronized (mirror){  //想获得镜子
                System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");
            }
        }else {
            synchronized (mirror){    // 获得镜子的锁
                System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000); // 2秒后用完释放
            }
            synchronized (lipstick){  //想获得口红
                System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");
            }
        }
    }
}

第二个锁加在第一个锁里面的话，必须拿到对方的资源才会释放，而放到外面的话，执行完Thread.sleep()方法就会释放资源，再去争取下一个资源

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接口时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

com.ali.lock.TestLock

package com.ali.lock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * 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 = 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()+":"+ticketNums--);
                } else {
                    break;
                }
            } finally {
                //解锁
                lock.unlock();
            }
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

线程通信

• 应用场景：生产者和消费者的问题
  • 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 ==> 生产者没有生产产品之前，通知消费者等待，生产了产品之后，通知消费者消费
  • 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 ==> 消费者消费之后要通知生产者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
• 解决方法
  • 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

解决方法一

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

com.ali.PC.TestPC

package com.ali.pc;
/**
 * 测试：生产者消费者模型-->利用缓冲区解决：管程法
 *
 * 对象：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 Product(container).start();
        new Consumer(container,"小关").start();
    }
}

//生产者
class Product extends Thread{

    SynContainer container;

    public Product(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+1) + "只鸡");
        }
    }
}

//消费者
class Consumer extends Thread{

    SynContainer container;
    String name;

    public Consumer(SynContainer container, String name){
        this.container = container;
        this.name = name;

    }

    //消费
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(name+"消费了第" +(container.pop().id+1) + "只鸡");
        }
    }
}

//产品
class Chicken{
    int id; //产品编号

    public Chicken(int id) {
        this.id = id;
    }
}

//缓冲区
class SynContainer{
    //容器大小
    Chicken[] chickens = new Chicken[10];
    //产品数量
    int count = 0;

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

    }

    //消费者取出产品
    public synchronized Chicken pop(){
        //判断能否消费
        while (count==0){
            //等待生产者消费，消费者等待
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];
        //吃完了，通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return chicken;

    }
}

解决方式二

并发协作模型“生产者/消费者模式”----->信号灯法

com.ali.PC.TestPC2

package com.ali.pc;

/**
 * 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 Actor(tv).start();
        new Watcher(tv).start();
    }
}

//生产者-->演员
class Actor extends Thread{
    TV tv;
    public Actor(TV tv){
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            if(i%2==0)  // 一半放快乐大本营，一半放抖音
                tv.play("快乐大本营");
            else
                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;
    }

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

class TV{
    //演员表演，观众等待 true
    //观众观看，演员等待 false
    String voice;   // 表演的节目
    boolean flag = true;

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

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

使用线程池

• JDK5.0起提供了线程池相关API：ExecutorService 和 Executors
• ExecutorService：真正的线程池接口，常见子类ThreadPoolExecutor
  • void execute(Runnable command)：执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable
  • <T>Future<T>submit(Callable<T> task)：执行任务，有返回值，一般用来执行Callable
  • void shutdown()：关闭连接池
• Executors：工具类、线程池的工具类，用于创建并返回不同类型的创建池

com.ali.pool.TestPool

package com.ali.pool;

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
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);

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

        //2、关闭连接
        service.shutdown();
    }
}

class MyThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

笔记来源于b站视频：https://www.bilibili.com/video/BV1V4411p7EF