java-多线程

发布时间:2023年12月22日

程序,进程,线程

【1】程序,进程,线程

?程序(program):是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合,是一段静态的代码。 (程序是静态的)

?进程(process):是程序的一次执行过程。正在运行的一个程序,进程作为资源分配的单位,在内存中会为每个进程分配不同的内存区域。 (进程是动态的)是一个动的过程 ,进程的生命周期 ?: ?有它自身的产生、存在和消亡的过程?

?线程(thread),进程可进一步细化为线程, 是一个程序内部的一条执行路径。

? 若一个进程同一时间并行执行多个线程,就是支持多线程的。

【2】单核CPU与多核CPU的任务执行:

【3】并行和并发:

并行:多个CPU同时执行多个任务

并发:一个CPU“同时”执行多个任务(采用时间片切换)

创建线程的三种方式

第一种:继承Thread类

【1】在学习多线程一章之前,以前的代码是单线程的吗?不是,以前也是有三个线程同时执行的。

【2】现在我想自己制造多线程---》创建线程 ??

线程类--》线程对象

1.package com.msb.test01;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. * 线程类叫:TestThread,不是说你名字中带线程单词你就具备多线程能力了(争抢资源能力)
6. * 现在想要具备能力,继承一个类:Thread,具备了争抢资源的能力
7. */
8.public class TestThread extends Thread{
9.    /*
10.    一会线程对象就要开始争抢资源了,这个线程要执行的任务到底是啥?这个任务你要放在方法中
11.    但是这个方法不能是随便写的一个方法,必须是重写Thread类中的run方法
12.    然后线程的任务/逻辑写在run方法中
13.     */
14.    @Override
15.    public void run() {
16.        //输出1-10
17.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {
18.            System.out.println(i);
19.        }
20.    }
21.}
1.package com.msb.test01;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. * 测试类
6. */
7.public class Test {
8.    //这是main方法,程序的入口
9.    public static void main(String[] args) {
10.        //主线程中也要输出十个数:
11.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {
12.            System.out.println("main1-----"+i);
13.        }
14.
15.        //制造其他线程,要跟主线程争抢资源:
16.        //具体的线程对象:子线程
17.        TestThread tt = new TestThread();
18.        //tt.run();//调用run方法,想要执行线程中的任务 -->这个run方法不能直接调用,直接调用就会被当做一个普通方法
19.        //想要tt子线程真正起作用比如要启动线程:
20.        tt.start();//start()是Thread类中的方法
21.
22.        //主线程中也要输出十个数:
23.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {
24.            System.out.println("main2-----"+i);
25.        }
26.    }
27.}
28.

运行结果:

设置读取线程名字

【1】setName,getName方法来进行设置读取:

1.package com.msb.test01;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. * 线程类叫:TestThread,不是说你名字中带线程单词你就具备多线程能力了(争抢资源能力)
6. * 现在想要具备能力,继承一个类:Thread,具备了争抢资源的能力
7. */
8.public class TestThread extends Thread{
9.    /*
10.    一会线程对象就要开始争抢资源了,这个线程要执行的任务到底是啥?这个任务你要放在方法中
11.    但是这个方法不能是随便写的一个方法,必须是重写Thread类中的run方法
12.    然后线程的任务/逻辑写在run方法中
13.     */
14.    @Override
15.    public void run() {
16.        //输出1-10
17.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {
18.            System.out.println(this.getName()+i);
19.        }
20.    }
21.}
22.
1.package com.msb.test01;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. * 测试类
6. */
7.public class Test {
8.    //这是main方法,程序的入口
9.    public static void main(String[] args) {
10.        //给main方法这个主线程设置名字:
11.        //Thread.currentThread()作用获取当前正在执行的线程
12.        Thread.currentThread().setName("主线程");
13.        //主线程中也要输出十个数:
14.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {
15.            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"1-------"+i);
16.        }
17.
18.        //制造其他线程,要跟主线程争抢资源:
19.        //具体的线程对象:子线程
20.        TestThread tt = new TestThread();
21.        tt.setName("子线程");
22.        //tt.run();//调用run方法,想要执行线程中的任务 -->这个run方法不能直接调用,直接调用就会被当做一个普通方法
23.        //想要tt子线程真正起作用比如要启动线程:
24.        tt.start();//start()是Thread类中的方法
25.
26.        //主线程中也要输出十个数:
27.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {
28.            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"2-------"+i);
29.        }
30.    }
31.}

【2】通过构造器设置 名字:

1.package com.msb.test01;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. * 线程类叫:TestThread,不是说你名字中带线程单词你就具备多线程能力了(争抢资源能力)
6. * 现在想要具备能力,继承一个类:Thread,具备了争抢资源的能力
7. */
8.public class TestThread extends Thread{
9.    public TestThread(String name){
10.        super(name);//调用父类的有参构造器
11.    }
12.    /*
13.    一会线程对象就要开始争抢资源了,这个线程要执行的任务到底是啥?这个任务你要放在方法中
14.    但是这个方法不能是随便写的一个方法,必须是重写Thread类中的run方法
15.    然后线程的任务/逻辑写在run方法中
16.     */
17.    @Override
18.    public void run() {
19.        //输出1-10
20.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {
21.            System.out.println(this.getName()+i);
22.        }
23.    }
24.}
25.
习题:买火车票

【1】原理:每个窗口都是一个线程对象:

【2】代码:

1.package com.msb.test02;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class BuyTicketThread extends Thread {
7.    public BuyTicketThread(String name){
8.        super(name);
9.    }
10.    //一共10张票:
11.    static int ticketNum = 10;//多个对象共享10张票
12.    //每个窗口都是一个线程对象:每个对象执行的代码放入run方法中
13.    @Override
14.    public void run() {
15.        //每个窗口后面有100个人在抢票:
16.        for (int i = 1; i <= 100 ; i++) {
17.            if(ticketNum > 0){//对票数进行判断,票数大于零我们才抢票
18.                System.out.println("我在"+this.getName()+"买到了从北京到哈尔滨的第" + ticketNum-- + "张车票");
19.            }
20.        }
21.    }
22.}
23.
1.package com.msb.test02;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class Test {
7.    public static void main(String[] args) {
8.        //多个窗口抢票:三个窗口三个线程对象:
9.        BuyTicketThread t1 = new BuyTicketThread("窗口1");
10.        t1.start();
11.        BuyTicketThread t2 = new BuyTicketThread("窗口2");
12.        t2.start();
13.        BuyTicketThread t3 = new BuyTicketThread("窗口3");
14.        t3.start();
15.
16.    }
17.}

第二种:实现Runnable接口

【1】代码

1.package com.msb.test03;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. * TestThread实现了这个接口,才会变成一个线程类
6. */
7.public class TestThread implements Runnable{
8.    @Override
9.    public void run() {
10.        //输出1-10数字:
11.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {
12.            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----"+i);
13.        }
14.    }
15.}
16.
1.package com.msb.test03;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class Test {
7.    public static void main(String[] args) {
8.        //创建子线程对象:
9.        TestThread tt = new TestThread();
10.        Thread t = new Thread(tt,"子线程");
11.        t.start();
12.
13.        //主线程里面也是打印1-10数字:
14.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {
15.            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---"+i);
16.        }
17.    }
18.}

运行结果:

习题:买火车票

【1】代码:

1.package com.msb.test04;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class BuyTicketThread implements Runnable {
7.    int ticketNum = 10;
8.    @Override
9.    public void run() {
10.        for (int i = 1; i <= 100 ; i++) {
11.            if(ticketNum > 0){
12.                System.out.println("我在"+Thread.currentThread().getName()+"买到了北京到哈尔滨的第" + ticketNum-- + "张车票");
13.            }
14.        }
15.    }
16.}
17.
1.package com.msb.test04;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class Test {
7.    //这是main方法,程序的入口
8.    public static void main(String[] args) {
9.        //定义一个线程对象:
10.        BuyTicketThread t = new BuyTicketThread();
11.        //窗口1买票:
12.        Thread t1 = new Thread(t,"窗口1");
13.        t1.start();
14.        //窗口2买票:
15.        Thread t2 = new Thread(t,"窗口2");
16.        t2.start();
17.        //窗口3买票:
18.        Thread t3 = new Thread(t,"窗口3");
19.        t3.start();
20.    }
21.}
22.

【2】实际开发中,方式1 继承Thread类 ? 还是 ?方式2 实现Runnable接口这种方式多呢?--》方式2

(1)方式1的话有 Java单继承的局限性,因为继承了Thread类,就不能再继承其它的类了

(2)方式2的共享资源的能力也会强一些,不需要非得加个static来修饰

【3】Thread类 Runnable接口 有联系吗?

第三种:实现Callable接口

对比第一种和第二种创建线程的方式发现,无论第一种继承Thread类的方式还是第二种实现Runnable接口的方式,都需要有一个run方法,

但是这个run方法有不足:

(1)没有返回值

(2)不能抛出异常

基于上面的两个不足,在JDK1.5以后出现了第三种创建线程的方式:实现Callable接口:

实现Callable接口好处:(1)有返回值 ?(2)能抛出异常

缺点:线程创建比较麻烦

1.package com.msb.test05;
2.
3.import java.util.Random;
4.import java.util.concurrent.Callable;
5.import java.util.concurrent.ExecutionException;
6.import java.util.concurrent.FutureTask;
7.
8./**
9. * @author : msb-zhaoss
10. */
11.public class TestRandomNum implements Callable<Integer> {
12.    /*
13.    1.实现Callable接口,可以不带泛型,如果不带泛型,那么call方式的返回值就是Object类型
14.    2.如果带泛型,那么call的返回值就是泛型对应的类型
15.    3.从call方法看到:方法有返回值,可以跑出异常
16.     */
17.    @Override
18.    public Integer call() throws Exception {
19.        return new Random().nextInt(10);//返回10以内的随机数
20.    }
21.}
22.
23.class Test{
24.    //这是main方法,程序的入口
25.    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
26.        //定义一个线程对象:
27.        TestRandomNum trn = new TestRandomNum();
28.        FutureTask ft = new FutureTask(trn);
29.        Thread t = new Thread(ft);
30.        t.start();
31.        //获取线程得到的返回值:
32.        Object obj = ft.get();
33.        System.out.println(obj);
34.    }
35.}

线程的生命周期

【1】线程声明周期:线程开始--》线程消亡

【2】线程经历哪些阶段:

线程常见方法

(1)start() : ?启动当前线程,表面上调用start方法,实际在调用线程里面的run方法

(2)run() : 线程类 继承 Thread类 或者 实现Runnable接口的时候,都要重新实现这个run方法,run方法里面是线程要执行的内容

(3)currentThread :Thread类中一个静态方法:获取当前正在执行的线程

(4)setName 设置线程名字

(5)getName 读取线程名字

设置优先级

【1】同优先级别的线程,采取的策略就是先到先服务,使用时间片策略

【2】如果优先级别高,被CPU调度的概率就高

【3】级别:1-10 ? 默认的级别为5

【4】代码:

1.package com.msb.test06;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class TestThread01 extends Thread {
7.    @Override
8.    public void run() {
9.        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
10.            System.out.println(i);
11.        }
12.    }
13.}
14.
15.class TestThread02 extends Thread{
16.    @Override
17.    public void run() {
18.        for (int i = 20; i <= 30 ; i++) {
19.            System.out.println(i);
20.        }
21.    }
22.}
23.
24.class Test{
25.    //这是main方法,程序的入口
26.    public static void main(String[] args) {
27.        //创建两个子线程,让这两个子线程争抢资源:
28.        TestThread01 t1 = new TestThread01();
29.        t1.setPriority(10);//优先级别高
30.        t1.start();
31.
32.        TestThread02 t2 = new TestThread02();
33.        t2.setPriority(1);//优先级别低
34.        t2.start();
35.    }
36.}
37.

join

join方法:当一个线程调用了join方法,这个线程就会先被执行,它执行结束以后才可以去执行其余的线程。

注意:必须先start,再join才有效。?

1.package com.msb.test07;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class TestThread extends Thread {
7.    public TestThread(String name){
8.        super(name);
9.    }
10.    @Override
11.    public void run() {
12.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {
13.            System.out.println(this.getName()+"----"+i);
14.        }
15.    }
16.}
17.
18.class Test{
19.    //这是main方法,程序的入口
20.    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
21.        for (int i = 1; i <= 100 ; i++) {
22.            System.out.println("main-----"+i);
23.            if(i == 6){
24.                //创建子线程:
25.                TestThread tt = new TestThread("子线程");
26.                tt.start();
27.                tt.join();//“半路杀出个程咬金”
28.            }
29.
30.        }
31.    }
32.}
33.

sleep

让你哭笑不得的代码注释-软件开发-八戒服务购?(段子)

【1】sleep : 人为的制造阻塞事件

1.public class Test01 {
2.    //这是main方法,程序的入口
3.    public static void main(String[] args) {
4.        try {
5.            Thread.sleep(3000);
6.        } catch (InterruptedException e) {
7.            e.printStackTrace();
8.        }
9.        System.out.println("00000000000000");
10.    }
11.}
12.

【2】案例:完成秒表功能:

1.package com.msb.test08;
2.
3.import javafx.scene.input.DataFormat;
4.
5.import java.text.DateFormat;
6.import java.text.SimpleDateFormat;
7.import java.util.Date;
8.
9./**
10. * @author : msb-zhaoss
11. */
12.public class Test02 {
13.    //这是main方法,程序的入口
14.    public static void main(String[] args) {
15.        //2.定义一个时间格式:
16.        DateFormat df = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");
17.        while(true){
18.            //1.获取当前时间:
19.            Date d = new Date();
20.            //3.按照上面定义的格式将Date类型转为指定格式的字符串:
21.            System.out.println(df.format(d));
22.            try {
23.                Thread.sleep(1000);
24.            } catch (InterruptedException e) {
25.                e.printStackTrace();
26.            }
27.        }
28.    }
29.}
30.

setDaemon

【1】设置伴随线程

将子线程设置为主线程的伴随线程,主线程停止的时候,子线程也不要继续执行了

案例:皇上 --》驾崩 ---》妃子陪葬

1.package com.msb.test09;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class TestThread extends Thread {
7.    @Override
8.    public void run() {
9.        for (int i = 1; i <= 1000 ; i++) {
10.            System.out.println("子线程----"+i);
11.        }
12.    }
13.}
14.class Test{
15.    //这是main方法,程序的入口
16.    public static void main(String[] args) {
17.        //创建并启动子线程:
18.        TestThread tt = new TestThread();
19.        tt.setDaemon(true);//设置伴随线程  注意:先设置,再启动
20.        tt.start();
21.
22.        //主线程中还要输出1-10的数字:
23.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {
24.            System.out.println("main---"+i);
25.        }
26.    }
27.}

结果:

stop

1.package com.msb.test09;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class Demo {
7.    //这是main方法,程序的入口
8.    public static void main(String[] args) {
9.        for (int i = 1; i <= 100 ; i++) {
10.            if(i == 6){
11.                Thread.currentThread().stop();//过期方法,不建议使用
12.            }
13.            System.out.println(i);
14.        }
15.    }
16.}
17.

线程安全问题

【1】出现问题:

(1)出现了两个10张票或者3个10张票:

(2)出现0,-1,-2可能:

上面的代码出现问题:出现了 重票,错票,---》 线程安全引起的问题?

原因:多个线程,在争抢资源的过程中,导致共享的资源出现问题。一个线程还没执行完,另一个线程就参与进来了,开始争抢。?

解决:

在我的程序中,加入“锁” --》加同步 ?--》同步监视器

方法1:同步代码块

【1】同步代码块演示1:

1.package com.msb.test04;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class BuyTicketThread implements Runnable {
7.    int ticketNum = 10;
8.    @Override
9.    public void run() {
10.        //此处有1000行代码
11.        for (int i = 1; i <= 100 ; i++) {
12.            synchronized (this){//把具有安全隐患的代码锁住即可,如果锁多了就会效率低 --》this就是这个锁
13.                if(ticketNum > 0){
14.                    System.out.println("我在"+Thread.currentThread().getName()+"买到了北京到哈尔滨的第" + ticketNum-- + "张车票");
15.                }
16.            }
17.        }
18.        //此处有1000行代码
19.    }
20.}
21.

【2】同步代码块演示2:

1.public class BuyTicketThread extends Thread {
2.    public BuyTicketThread(String name){
3.        super(name);
4.    }
5.    //一共10张票:
6.    static int ticketNum = 10;//多个对象共享10张票
7.    //每个窗口都是一个线程对象:每个对象执行的代码放入run方法中
8.    @Override
9.    public void run() {
10.        //每个窗口后面有100个人在抢票:
11.        for (int i = 1; i <= 100 ; i++) {
12.            synchronized (BuyTicketThread.class){//锁必须多个线程用的是同一把锁!!!
13.                if(ticketNum > 0){//对票数进行判断,票数大于零我们才抢票
14.                    System.out.println("我在"+this.getName()+"买到了从北京到哈尔滨的第" + ticketNum-- + "张车票");
15.                }
16.            }
17.        }
18.    }
19.}

【3】同步监视器总结:

总结1:认识同步监视器(锁子) ? ----- ?synchronized(同步监视器){ }

1)必须是引用数据类型,不能是基本数据类型

2)也可以创建一个专门的同步监视器,没有任何业务含义??

3)一般使用共享资源做同步监视器即可 ???

4)在同步代码块中不能改变同步监视器对象的引用??

5)尽量不要String和包装类Integer做同步监视器??

6)建议使用final修饰同步监视器

总结2:同步代码块的执行过程

1)第一个线程来到同步代码块,发现同步监视器open状态,需要close,然后执行其中的代码

2)第一个线程执行过程中,发生了线程切换(阻塞 就绪),第一个线程失去了cpu,但是没有开锁open

3)第二个线程获取了cpu,来到了同步代码块,发现同步监视器close状态,无法执行其中的代码,第二个线程也进入阻塞状态

4)第一个线程再次获取CPU,接着执行后续的代码;同步代码块执行完毕,释放锁open

5)第二个线程也再次获取cpu,来到了同步代码块,发现同步监视器open状态,拿到锁并且上锁,由阻塞状态进入就绪状态,再进入运行状态,重复第一个线程的处理过程(加锁)

强调:同步代码块中能发生CPU的切换吗?能!!! 但是后续的被执行的线程也无法执行同步代码块(因为锁仍旧close)

总结3:其他

1)多个代码块使用了同一个同步监视器(锁),锁住一个代码块的同时,也锁住所有使用该锁的所有代码块,其他线程无法访问其中的任何一个代码块?

2)多个代码块使用了同一个同步监视器(锁),锁住一个代码块的同时,也锁住所有使用该锁的所有代码块, 但是没有锁住使用其他同步监视器的代码块,其他线程有机会访问其他同步监视器的代码块

方法2:同步方法

【1】代码展示:

1.ublic class BuyTicketThread implements Runnable {
2.    int ticketNum = 10;
3.    @Override
4.    public void run() {
5.        //此处有1000行代码
6.        for (int i = 1; i <= 100 ; i++) {
7.            buyTicket();
8.        }
9.        //此处有1000行代码
10.    }
11.
12.    public synchronized void buyTicket(){//锁住的是this
13.        if(ticketNum > 0){
14.            System.out.println("我在"+Thread.currentThread().getName()+"买到了北京到哈尔滨的第" + ticketNum-- + "张车票");
15.        }
16.    }
17.}
1.public class BuyTicketThread extends Thread {
2.    public BuyTicketThread(String name){
3.        super(name);
4.    }
5.    //一共10张票:
6.    static int ticketNum = 10;//多个对象共享10张票
7.    //每个窗口都是一个线程对象:每个对象执行的代码放入run方法中
8.    @Override
9.    public void run() {
10.        //每个窗口后面有100个人在抢票:
11.        for (int i = 1; i <= 100 ; i++) {
12.            buyTicket();
13.        }
14.    }
15.
16.    public static synchronized void buyTicket(){//锁住的  同步监视器: BuyTicketThread.class
17.        if(ticketNum > 0){//对票数进行判断,票数大于零我们才抢票
18.            System.out.println("我在"+Thread.currentThread().getName()+"买到了从北京到哈尔滨的第" + ticketNum-- + "张车票");
19.        }
20.    }
21.
22.}

【2】总结:

总结1:

多线程在争抢资源,就要实现线程的同步(就要进行加锁,并且这个锁必须是共享的,必须是唯一的。

咱们的锁一般都是引用数据类型的。

目的:解决了线程安全问题。

总结2:关于同步方法

1) 不要将run()定义为同步方法

2) 非静态同步方法的同步监视器是this

? ? 静态同步方法的同步监视器是 类名.class 字节码信息对象

3) 同步代码块的效率要高于同步方法

? ? ?原因:同步方法是将线程挡在了方法的外部,而同步代码块锁将线程挡在了代码块的外部,但是却是方法的内部

4)?同步方法的锁是this,一旦锁住一个方法,就锁住了所有的同步方法;同步代码块只是锁住使用该同步监视器的代码块,而没有锁住使用其他监视器的代码块?

方法3:Lock锁

【1】Lock锁引入:

JDK1.5后新增新一代的线程同步方式:Lock锁

与采用synchronized相比,lock可提供多种锁方案,更灵活

synchronized是Java中的关键字,这个关键字的识别是靠JVM来识别完成的呀。是虚拟机级别的。

但是Lock锁是API级别的,提供了相应的接口和对应的实现类,这个方式更灵活,表现出来的性能优于之前的方式。

【2】代码演示:

1.package com.msb.test04;
2.
3.import java.util.concurrent.locks.Lock;
4.import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
5.
6./**
7. * @author : msb-zhaoss
8. */
9.public class BuyTicketThread implements Runnable {
10.    int ticketNum = 10;
11.    //拿来一把锁:
12.    Lock lock = new ReentrantLock();//多态  接口=实现类  可以使用不同的实现类
13.    @Override
14.    public void run() {
15.        //此处有1000行代码
16.        for (int i = 1; i <= 100 ; i++) {
17.            //打开锁:
18.            lock.lock();
19.            try{
20.                if(ticketNum > 0){
21.                    System.out.println("我在"+Thread.currentThread().getName()+"买到了北京到哈尔滨的第" + ticketNum-- + "张车票");
22.                }
23.            }catch (Exception ex){
24.                ex.printStackTrace();
25.            }finally {
26.                //关闭锁:--->即使有异常,这个锁也可以得到释放
27.                lock.unlock();
28.            }
29.
30.        }
31.        //此处有1000行代码
32.    }
33.}
34.

【3】?Lock和synchronized的区别

? ? ? ? 1.Lock是显式锁(手动开启和关闭锁,别忘记关闭锁),synchronized是隐式锁

? ? ? ? 2.Lock只有代码块锁,synchronized有代码块锁和方法锁

? ? ? ? 3.使用Lock锁,JVM将花费较少的时间来调度线程,性能更好。并且具有更好的扩展性(提供更多的子类)

【4】优先使用顺序:

? ? ? ? Lock----同步代码块(已经进入了方法体,分配了相应资源)----同步方法(在方法体之外)

线程同步的优缺点

【1】对比:

线程安全,效率低?

线程不安全,效率高

【2】可能造成死锁:

死锁

>不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃,都在等待对方放弃自己需要的同步资源,就形成了线程的死锁

>出现死锁后,不会出现异常,不会出现提示,只是所有的线程都处于阻塞状态,无法继续

【3】代码演示:

1.public class TestDeadLock implements Runnable {
2.    public int flag = 1;
3.    static Object o1 = new Object(),o2 = new Object();
4.        
5.        
6.    public void run(){
7.        System.out.println("flag=" + flag);
8.        // 当flag==1锁住o1
9.        if (flag == 1) {
10.            synchronized (o1) {
11.                try {
12.                    Thread.sleep(500);
13.                } catch (Exception e) {
14.                    e.printStackTrace();
15.                }
16.                // 只要锁住o2就完成
17.                synchronized (o2) {
18.                    System.out.println("2");
19.                }
20.            }
21.        }
22.        // 如果flag==0锁住o2
23.        if (flag == 0) {
24.            synchronized (o2) {
25.                try {
26.                    Thread.sleep(500);
27.                } catch (Exception e) {
28.                    e.printStackTrace();
29.                }
30.                // 只要锁住o1就完成
31.                synchronized (o1) {
32.                    System.out.println("3");
33.                }
34.            }
35.        }
36.    }
37.        
38.        
39.    public static void main(String[] args) {
40.        // 实例2个线程类
41.        TestDeadLock td1 = new TestDeadLock();
42.        TestDeadLock td2 = new TestDeadLock();
43.        td1.flag = 1;
44.        td2.flag = 0;
45.        // 开启2个线程
46.        Thread t1 = new Thread(td1);
47.        Thread t2 = new Thread(td2);
48.        t1.start();
49.        t2.start();
50.    }
51.}

【4】解决方法: 减少同步资源的定义,避免嵌套同步

线程通信问题

应用场景:生产者和消费者问题

假设仓库中只能存放一件产品,生产者将生产出来的产品放入仓库,消费者将仓库中产品取走消费

如果仓库中没有产品,则生产者将产品放入仓库,否则停止生产并等待,直到仓库中的产品被消费者取走为止

如果仓库中放有产品,则消费者可以将产品取走消费,否则停止消费并等待,直到仓库中再次放入产品为止

代码结果展示:

代码:

1.商品:属性:品牌 ,名字

2.线程1:生产者

3.线程2:消费者

分解1

出现问题:

1.生产者和消费者没有交替输出

2.打印数据错乱

哈尔滨 - null

费列罗啤酒

哈尔滨巧克力

----没有加同步

代码展示:

1.package com.msb.test10;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class Product {//商品类
7.    //品牌
8.    private String brand;
9.    //名字
10.    private String name;
11.    //setter,getter方法;
12.
13.    public String getBrand() {
14.        return brand;
15.    }
16.
17.    public void setBrand(String brand) {
18.        this.brand = brand;
19.    }
20.
21.    public String getName() {
22.        return name;
23.    }
24.
25.    public void setName(String name) {
26.        this.name = name;
27.    }
28.}

1.package com.msb.test10;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class ProducerThread extends Thread{//生产者线程
7.    //共享商品:
8.    private Product p;
9.
10.    public ProducerThread(Product p) {
11.        this.p = p;
12.    }
13.
14.    @Override
15.    public void run() {
16.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {//生产十个商品 i:生产的次数
17.            if(i % 2 == 0){
18.                //生产费列罗巧克力
19.                p.setBrand("费列罗");
20.                try {
21.                    Thread.sleep(100);
22.                } catch (InterruptedException e) {
23.                    e.printStackTrace();
24.                }
25.                p.setName("巧克力");
26.            }else{
27.                //生产哈尔滨啤酒
28.                p.setBrand("哈尔滨");
29.                try {
30.                    Thread.sleep(100);
31.                } catch (InterruptedException e) {
32.                    e.printStackTrace();
33.                }
34.                p.setName("啤酒");
35.            }
36.
37.            //将生产信息做一个打印:
38.            System.out.println("生产者生产了:" + p.getBrand() + "---" + p.getName());
39.        }
40.    }
41.}
42.
1.package com.msb.test10;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class CustomerThread extends Thread{//消费者线程
7.    //共享商品:
8.    private Product p;
9.
10.    public CustomerThread(Product p) {
11.        this.p = p;
12.    }
13.
14.    @Override
15.    public void run() {
16.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {//i:消费次数
17.            System.out.println("消费者消费了:" + p.getBrand() + "---" + p.getName());
18.        }
19.    }
20.}
1.package com.msb.test10;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class Test {
7.    //这是main方法,程序的入口
8.    public static void main(String[] args) {
9.        //共享的商品:
10.        Product p = new Product();
11.        //创建生产者和消费者线程:
12.        ProducerThread pt = new ProducerThread(p);
13.        CustomerThread ct = new CustomerThread(p);
14.
15.        pt.start();
16.        ct.start();
17.    }
18.}
19.

分解2

【1】利用同步代码块解决问题:

1.package com.msb.test10;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class ProducerThread extends Thread{//生产者线程
7.    //共享商品:
8.    private Product p;
9.
10.    public ProducerThread(Product p) {
11.        this.p = p;
12.    }
13.
14.    @Override
15.    public void run() {
16.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {//生产十个商品 i:生产的次数
17.            synchronized (p){
18.                if(i % 2 == 0){
19.                    //生产费列罗巧克力
20.                    p.setBrand("费列罗");
21.                    try {
22.                        Thread.sleep(100);
23.                    } catch (InterruptedException e) {
24.                        e.printStackTrace();
25.                    }
26.                    p.setName("巧克力");
27.                }else{
28.                    //生产哈尔滨啤酒
29.                    p.setBrand("哈尔滨");
30.                    try {
31.                        Thread.sleep(100);
32.                    } catch (InterruptedException e) {
33.                        e.printStackTrace();
34.                    }
35.                    p.setName("啤酒");
36.                }
37.
38.                //将生产信息做一个打印:
39.                System.out.println("生产者生产了:" + p.getBrand() + "---" + p.getName());
40.            }
41.        }
42.    }
43.}
44.
1.package com.msb.test10;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class CustomerThread extends Thread{//消费者线程
7.    //共享商品:
8.    private Product p;
9.
10.    public CustomerThread(Product p) {
11.        this.p = p;
12.    }
13.
14.    @Override
15.    public void run() {
16.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {//i:消费次数
17.            synchronized (p){
18.                System.out.println("消费者消费了:" + p.getBrand() + "---" + p.getName());
19.            }
20.        }
21.    }
22.}

【2】利用同步方法解决问题:?

1.package com.msb.test11;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class Product {//商品类
7.    //品牌
8.    private String brand;
9.    //名字
10.    private String name;
11.    //setter,getter方法;
12.
13.    public String getBrand() {
14.        return brand;
15.    }
16.
17.    public void setBrand(String brand) {
18.        this.brand = brand;
19.    }
20.
21.    public String getName() {
22.        return name;
23.    }
24.
25.    public void setName(String name) {
26.        this.name = name;
27.    }
28.
29.    //生产商品
30.    public synchronized void setProduct(String brand,String name){
31.        this.setBrand(brand);
32.        try {
33.            Thread.sleep(100);
34.        } catch (InterruptedException e) {
35.            e.printStackTrace();
36.        }
37.        this.setName(name);
38.
39.
40.        //将生产信息做一个打印:
41.        System.out.println("生产者生产了:" + this.getBrand() + "---" + this.getName());
42.    }
43.
44.    //消费商品:
45.    public synchronized void getProduct(){
46.        System.out.println("消费者消费了:" + this.getBrand() + "---" + this.getName());
47.    }
48.}
49.
1.package com.msb.test11;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class CustomerThread extends Thread{//消费者线程
7.    //共享商品:
8.    private Product p;
9.
10.    public CustomerThread(Product p) {
11.        this.p = p;
12.    }
13.
14.    @Override
15.    public void run() {
16.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {//i:消费次数
17.            p.getProduct();;
18.        }
19.    }
20.}
1.public class ProducerThread extends Thread{//生产者线程
2.    //共享商品:
3.    private Product p;
4.
5.    public ProducerThread(Product p) {
6.        this.p = p;
7.    }
8.
9.    @Override
10.    public void run() {
11.        for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {//生产十个商品 i:生产的次数
12.            if(i % 2 == 0){
13.                p.setProduct("费列罗","巧克力");
14.            }else{
15.                p.setProduct("哈尔滨","啤酒");
16.            }
17.        }
18.    }
19.}

(这个else中的代码在分解3中 演示了错误)

分解3

【1】原理:

【2】代码:

1.package com.msb.test11;
2.
3./**
4. * @author : msb-zhaoss
5. */
6.public class Product {//商品类
7.    //品牌
8.    private String brand;
9.    //名字
10.    private String name;
11.
12.    //引入一个灯:true:红色  false 绿色
13.    boolean flag = false;//默认情况下没有商品 让生产者先生产  然后消费者再消费
14.    //setter,getter方法;
15.
16.    public String getBrand() {
17.        return brand;
18.    }
19.
20.    public void setBrand(String brand) {
21.        this.brand = brand;
22.    }
23.
24.    public String getName() {
25.        return name;
26.    }
27.
28.    public void setName(String name) {
29.        this.name = name;
30.    }
31.
32.    //生产商品
33.    public synchronized void setProduct(String brand,String name){
34.        if(flag == true){//灯是红色,证明有商品,生产者不生产,等着消费者消费
35.            try {
36.                wait();
37.            } catch (InterruptedException e) {
38.                e.printStackTrace();
39.            }
40.        }
41.        //灯是绿色的,就生产:
42.        this.setBrand(brand);
43.        try {
44.            Thread.sleep(100);
45.        } catch (InterruptedException e) {
46.            e.printStackTrace();
47.        }
48.        this.setName(name);
49.        //将生产信息做一个打印:
50.        System.out.println("生产者生产了:" + this.getBrand() + "---" + this.getName());
51.
52.        //生产完以后,灯变色:变成红色:
53.        flag = true;
54.        //告诉消费者赶紧来消费:
55.        notify();
56.    }
57.
58.    //消费商品:
59.    public synchronized void getProduct(){
60.        if(!flag){//flag == false没有商品,等待生产者生产:
61.            try {
62.                wait();
63.            } catch (InterruptedException e) {
64.                e.printStackTrace();
65.            }
66.        }
67.
68.        //有商品,消费:
69.        System.out.println("消费者消费了:" + this.getBrand() + "---" + this.getName());
70.
71.        //消费完:灯变色:
72.        flag = false;
73.        //通知生产者生产:
74.        notify();
75.    }
76.}
77.

【3】原理:

注意:wait方法和notify方法 ?是必须放在同步方法或者同步代码块中才生效的 (因为在同步的基础上进行线程的通信才是有效的)

注意:sleep和wait的区别:sleep进入阻塞状态没有释放锁,wait进入阻塞状态但是同时释放了锁

【4】线程生命周期完整图:

Loc锁情况下的线程通信

Condition是在Java?1.5中才出现的,它用来替代传统的Object的wait()、notify()实现线程间的协作,相比使用Object的wait()、notify(),使用Condition1的await()、signal()这种方式实现线程间协作更加安全和高效。?

?

它的更强大的地方在于:能够更加精细的控制多线程的休眠与唤醒。对于同一个锁,我们可以创建多个Condition,在不同的情况下使用不同的Condition?

一个Condition包含一个等待队列。一个Lock可以产生多个Condition,所以可以有多个等待队列。

在Object的监视器模型上,一个对象拥有一个同步队列和等待队列,而Lock(同步器)拥有一个同步队列和多个等待队列。?

Object中的wait(),notify(),notifyAll()方法是和"同步锁"(synchronized关键字)捆绑使用的;而Condition是需要与"互斥锁"/"共享锁"捆绑使用的。?

调用Condition的await()、signal()、signalAll()方法,都必须在lock保护之内,就是说必须在lock.lock()和lock.unlock之间才可以使用?

·?Conditon中的await()对应Object的wait();

·?Condition中的signal()对应Object的notify();

·?Condition中的signalAll()对应Object的notifyAll()。

void await() ?throws InterruptedException?

造成当前线程在接到信号或被中断之前一直处于等待状态。

与此 Condition?相关的锁以原子方式释放,并且出于线程调度的目的,将禁用当前线程,且在发生以下四种情况之一?以前,当前线程将一直处于休眠状态:

·?其他某个线程调用此 Condition?的 signal()?方法,并且碰巧将当前线程选为被唤醒的线程;或者

·?其他某个线程调用此 Condition?的 signalAll()?方法;或者

·?其他某个线程中断当前线程,且支持中断线程的挂起;或者

·?发生“虚假唤醒

在所有情况下,在此方法可以返回当前线程之前,都必须重新获取与此条件有关的锁。在线程返回时,可以保证它保持此锁。

void signal()

唤醒一个等待线程。

如果所有的线程都在等待此条件,则选择其中的一个唤醒。在从 await?返回之前,该线程必须重新获取锁。

void signalAll()

唤醒所有等待线程。

如果所有的线程都在等待此条件,则唤醒所有线程。在从 await?返回之前,每个线程都必须重新获取锁。? ??

更改代码:

1.package com.msb.test12;
2.
3.import java.util.concurrent.locks.Condition;
4.import java.util.concurrent.locks.Lock;
5.import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
6.
7./**
8. * @author : msb-zhaoss
9. */
10.public class Product {//商品类
11.    //品牌
12.    private String brand;
13.    //名字
14.    private String name;
15.
16.    //声明一个Lock锁:
17.    Lock lock = new ReentrantLock();
18.    //搞一个生产者的等待队列:
19.    Condition produceCondition = lock.newCondition();
20.    //搞一个消费者的等待队列:
21.    Condition consumeCondition = lock.newCondition();
22.    //引入一个灯:true:红色  false 绿色
23.    boolean flag = false;//默认情况下没有商品 让生产者先生产  然后消费者再消费
24.    //setter,getter方法;
25.
26.    public String getBrand() {
27.        return brand;
28.    }
29.
30.    public void setBrand(String brand) {
31.        this.brand = brand;
32.    }
33.
34.    public String getName() {
35.        return name;
36.    }
37.
38.    public void setName(String name) {
39.        this.name = name;
40.    }
41.
42.    //生产商品
43.    public void setProduct(String brand,String name){
44.        lock.lock();
45.        try{
46.            if(flag == true){//灯是红色,证明有商品,生产者不生产,等着消费者消费
47.                try {
48.                    //wait();
49.                    //生产者阻塞,生产者进入等待队列中
50.                    produceCondition.await();
51.                } catch (InterruptedException e) {
52.                    e.printStackTrace();
53.                }
54.            }
55.            //灯是绿色的,就生产:
56.            this.setBrand(brand);
57.            try {
58.                Thread.sleep(100);
59.            } catch (InterruptedException e) {
60.                e.printStackTrace();
61.            }
62.            this.setName(name);
63.            //将生产信息做一个打印:
64.            System.out.println("生产者生产了:" + this.getBrand() + "---" + this.getName());
65.
66.            //生产完以后,灯变色:变成红色:
67.            flag = true;
68.            //告诉消费者赶紧来消费:
69.            //notify();
70.            consumeCondition.signal();
71.        }finally {
72.            lock.unlock();
73.        }
74.    }
75.
76.    //消费商品:
77.    public void getProduct(){
78.        lock.lock();
79.        try{
80.            if(!flag){//flag == false没有商品,等待生产者生产:
81.                try {
82.                   // wait();
83.                    //消费者等待,消费者线程进入等待队列:
84.                    consumeCondition.await();
85.                } catch (InterruptedException e) {
86.                    e.printStackTrace();
87.                }
88.            }
89.
90.            //有商品,消费:
91.            System.out.println("消费者消费了:" + this.getBrand() + "---" + this.getName());
92.
93.            //消费完:灯变色:
94.            flag = false;
95.            //通知生产者生产:
96.            //notify();
97.            produceCondition.signal();
98.        }finally {
99.            lock.unlock();
100.        }
101.    }
102.}
103.

文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_45503872/article/details/135158821
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