多线程详解

线程简介

多任务

多任务是操作系统可以执行多个程序的能力。操作系统使用硬件时钟为每个程序配置时间片段。

多线程

多线程是在程序内部实现“多任务”。

普通方法调用和多线程

程序 - 进程 - 线程

Process 与 Thread
- 说起进程，就不得不说程序。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。
- 而进程则是执行程序的一次执行过程，他是一个动态的概念。是系统资源分配的单位。
- 通常在一个进程中可以包含若干个线程，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
  
  注意：很多多线程是模拟出来的，真正的多线程是指多个 cpu，即多核，如服务器。如果是模拟出来的多线程，即在同一个 cpu 的情况下，在同一个时间点，cpu 只能执行一个代码，因为切换的很快，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，先后顺序是不能人为干预的
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，内存控制不当对造成数据不一致

线程创建

三种创建方式

继承 Thread 类

自定义线程类继承 Thread 类
重写 run() 方法，编写线程执行体

创建线程对象，调用 start() 方法启动线程

public class TestThread extends Thread{
    @Override
    public void run(){
        //run 方法线程体
        for (int i = 0; i < 20; i ++){
            System.out.println("这是线程---" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args){

        //创建一个线程对象，调用start()方法开启线程
        TestThread testThread = new TestThread();
        testThread.start();

        //main 主线程
        for (int i = 0; i < 200; i ++){
            System.out.println("这是主线程---" + i);
        }
    }
}

结果：交替运行

 > 注意，线程开启不一定立即执行，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

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("这是线程---" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args){

        //创建 runnable 接口的实现类对象
        TestThread3 testThread = new TestThread3();

        //创建线程对象，通过线程对象来开启我们的线程，代理
        Thread thread = new Thread(testThread);

        //调用线程对象的 start() 方法
        thread.start();

        //main 主线程
        for (int i = 0; i < 200; i ++){
            System.out.println("这是主线程---" + i);
        }
    }
}

实现 Callable 接口

静态代理

真实对象和代理对象都要是实现同一个接口，代理对象要代理真实角色，代理对象可以做很多真实对象做不了的是，真实对象专注自己的事情

实现Runnable接口的形式创建多线程,可以发现,代理角色Thread类不需要我们创建,我们只需要写委托对象实现Runnable接口.把委托对象的引用传递给Thread,借助Thread对象来开启线程即可

小结

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()
- 不推荐使用：避免 OPP 单继承局限性
实现 Runnable 接口
- 实现接口 Runnable 具备多线程能力
- 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

番外：Lamda 表达式

概述

λ 希腊字母表中排序第十一位，英文名称为 Lambda
避免匿名内部类定义过多
其实实质属于函数式编程的概念

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

例如：

new Thread(()->System.out.println("hello world")).start();

理解 Functional Interface (函数式接口) 是学习 Java8 lambda 表达式的关键所在
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。
```
@FunctionalInterface
public interface Runnable{
	public abstract void run();
}
```
- 对于函数式接口，我们可以通过 lambda 表达式来创建该接口对象

推导过程

package com.dedezhang.lambda;

/**
 * @program: demo->TestLambda1
 * @description: 推导 lambda 表达式
 * @author: dedezhang
 * @create: 2020-03-22 00:30
 **/
public class TestLambda1 {

    //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
        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，没有类的名称，必须借助接口或者父类
        like = new ILike() {
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("i like lambda4");
            }
        };

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

}

//1、定义一个函数式表达式
interface ILike{
    void lambda();
}

//2、实现类
class Like implements ILike{

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

简化

表达式可以进一步简化：

package com.dedezhang.lambda;

/**
 * @program: demo->TestLambda
 * @description:
 * @author: dedezhang
 * @create: 2020-03-22 00:45
 **/
public class TestLambda2 {
    public static void main(String[] args) {

        //1、lambda 表达式简化
        ILove love = (int a)->{
            System.out.println("i love you ---" + a);
        };

        //简化1、参数类型简化
        love = (a)-> {
            System.out.println("i love you ---" + a);
        };

        //简化2、简化括号(只有一个参数的情况下)
        love = a-> {
            System.out.println("i love you ---" + a);
        };
        
        //简化3、去掉花括号(实现只有一行的情况下)
        love = a-> System.out.println("i love you ---" + a);

        love.love(2);
    }

}

interface ILove{
    void love(int a);
}

线程状态

五大状态

创建状态
就绪状态
运行状态
阻塞状态
死亡状态

线程方法

方法	说明
setPriority(int newPriority)	更改线程的优先级
static void sleep(long millis)	在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠
void join()	等待该线程终止
static void yield	暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程
void interrupt()	中断线程
boolean isAlive()	测试线程是否处于活动状态

线程停止

不推荐使用 JDK 提供的 stop() 、destroy() 方法/
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，例当 flag = false ,则终止线程；

例如：

package com.dedezhang.state;

/**
 * @program: demo->TestStop
 * @description: 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
 * 3、不要使用 stop 或 destroy 等过时或者 JDK 不建议使用的方法
 * @author: dedezhang
 * @create: 2020-03-22 01:17
 **/
public class TestStop implements Runnable{

    /**
     * 1、设置一个标识位
     */
     private 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，转换标识符
     */
    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("该线程已停止");
            }
        }
    }
}

线程休眠

sleep() 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
每个对象都有一个锁，sleep 不会释放锁

模拟网络延时的作用：放大问题的发生性

例子：

package com.dedezhang.state;

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

/**
 * @program: demo->TestSleep
 * @description: 测试线程休眠
 * 模拟倒计时
 * @author: dedezhang
 * @create: 2020-03-22 14:31
 **/
public class TestSleep {

    public static void tenDown() throws InterruptedException {
        int num = 10;

        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(num--);
            if (num == 0){
                break;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        //模拟倒计数
        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());
        }

    }
}

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
将线程从运行状态转为就绪状态

让 cpu 重新调度，礼让不一定成功，看 cpu 心情

package com.dedezhang.state;

/**
 * @program: demo->TestYield
 * @description: 测试礼让程序
 * @author: dedezhang
 * @create: 2020-03-22 15:38
 **/
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");
        Thread.yield();//礼让
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程停止执行");
    }
}

#运行结果：
#a线程开始执行
#b线程开始执行
#b线程停止执行
#a线程停止执行

线程强制执行——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

不推荐使用

package com.dedezhang.state;

import org.omg.PortableServer.THREAD_POLICY_ID;

/**
 * @program: demo->TestJoin
 * @description: 测试 Join 方法
 * @author: dedezhang
 * @create: 2020-03-22 15:48
 **/
public class TestJoin implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("线程vip" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //启动我们的线程
        TestJoin testJoin = new TestJoin();
        Thread thread = new Thread(testJoin);
        thread.start();
        //主线程
        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            if (i == 200){
                thread.join();//插队
            }
            System.out.println("main" + i);
        }
    }
}

线程状态观测——Thread.State

Thread.State 线程状态可以处于以下状态之一：

NEW : 尚未启动的线程处于此状态
RUNNABLE : 在 Java 虚拟机中执行的线程处于此状态
BLOCKED : 被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态
WAITING : 正在等待另一个线程执行特定动作的线程处于此状态
TIME_WAITING : 正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程处于此状态
TERMINATED : 已退出的线程处于此状态

一个线程可以在给定时间点处于一个状态，这些状态是不反应任何操作系统线程状态的虚拟机状态

package com.dedezhang.state;

/**
 * @program: demo->TestState
 * @description: 观测线程的状态
 * @author: dedezhang
 * @create: 2020-03-22 16:07
 **/
public class TestState {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("/////");
        });

        //观测状态
        Thread.State state = thread.getState();
        System.out.println(state);

        //观察启动后
        thread.start();//启动线程
        state = thread.getState();
        System.out.println(state);

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

    }

}

线程优先级——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；
使用以下方式来改变或获取优先级
- getPriority setPriority(int xxx);

package com.dedezhang.state;

import org.omg.PortableServer.THREAD_POLICY_ID;

/**
 * @program: demo->TestPriority
 * @description: 测试优先级
 * @author: dedezhang
 * @create: 2020-03-23 23:41
 **/
public class TestPriority {

    public static void main(String[] args) {
        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);

        t1.start();

        t2.setPriority(1);
        t2.start();

        t3.setPriority(4);
        t3.start();

        t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        t4.start();

        t5.setPriority(6);
        t5.start();
    }
}

class MyPriority implements Runnable{

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

小结：
- 优先级低只是意味着获得调度的概率低，应不识优先级低就不会被调用，这都是看 cpu 的调度
- 一定是先设置优先级再启动线程

守护 (daemon) 线程

线程分为用户线程和守护线程
虚拟机必须确保用户线程执行完毕
虚拟机不用等待守护线程执行完毕
如：后台记录操作日志，监控内存，垃圾回收等待

package com.dedezhang.state;

import java.util.HashMap;

/**
 * @program: demo->TestDaemon
 * @description: 测试守护线程
 * @author: dedezhang
 * @create: 2020-03-23 23:58
 **/
public class TestDaemon {

    public static void main(String[] args) {
        God god = new God();
        Human human = new Human();

        Thread thread = new Thread(god);
        /**
         * 设置位守护线程
         */
        thread.setDaemon(true);
        thread.start();

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

//上帝
class God implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("上帝守护你");
        }
    }
}

//人类
class Human implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 36500; i++) {
            System.out.println("you alive");
        }
        System.out.println("you die");
    }
}

线程同步

处理多线程问题是，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还想修改这个对象，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行程队列，等待前面线程使用完毕，下一个线程再使用

并发：同一个对象被多个线程同时操作
- 处理多线程问题是，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还想修改这个对象，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行程队列，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
- 再多线程竞争下，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

队列和锁

同步方法

由于我们可以通过 private 关键字来保证数据只能被方法访问，所有我们只需要针对方法提出一套机制，这套机制就是 synchronized 关键字，它包括两种方法：
- synchronized 方法和 synchronized 块
- 同步方法：public synchronized void method(int args){}
synchtonized 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，否则线程就会被阻塞，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

同步方法弊端：

方法里面需要修改的内容才需要锁，锁太多会浪费资源

package com.dedezhang.syn;

/**
 * @program: demo->UnsafeBuyTicket
 * @description:
 * @author: dedezhang
 * @create: 2020-03-24 00:20
 **/
public class UnsafeBuyTicket {

    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();

        new Thread(buyTicket,"小明").start();
        new Thread(buyTicket,"小红").start();
        new Thread(buyTicket,"小刚").start();

    }
}

class BuyTicket implements Runnable{

    //票
    private int ticketNum = 10;

    //停止标志位
    boolean flag = true;

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

    //synchronized 同步方法，锁是this
    private synchronized void buy() throws InterruptedException {
        //判单是否有票
        if (ticketNum <= 0){
            flag = false;
            return;
        }
        

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "买到了票" + ticketNum--);
    }
}

同步块

同步块：synchronized(Obj){}
Obj 称之为同步监视器
- Obj 可以是任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监视器
- 同步方法中无需指定同步监视器，因为同步方法的同步监视器就是 this ，就是这个对象本身，或者是 class
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
锁的对象是变化的量，需要增删改的对象

//同步块
synchronized (account){
    //判断是否有钱
    if (account.money - drawingMoney < 0){
        System.out.println("余额不足");
        return;
    }

    try {
        Thread.sleep(100);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }

    //余额
    account.money = account.money - drawingMoney;
    System.out.println( "已取：" + drawingMoney + "," + account.name + "余额：" + account.money);
}

了解 GUA

package com.dedezhang.syn;

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

/**
 * @program: demo->TestGUC
 * @description: 测试GUC安全类型的集合
 * @author: dedezhang
 * @create: 2020-03-24 01:16
 **/
public class TestGUC {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        Thread.sleep(3000);
        System.out.println(list.size());
    }
}

死锁

多个线程各自占有一些共享资源，并且互相等待其他线程占有的资源才能运行，而导致两个或者多个线程都在等待对方释放资源，都停止执行的情形，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”的问题
死锁：

package com.dedezhang.syn;

import org.omg.PortableServer.THREAD_POLICY_ID;

/**
 * @program: demo->DeadLock
 * @description: 死锁
 * 多个线程互相抱着对方需要的资源，然后形成僵持
 * @author: dedezhang
 * @create: 2020-03-24 01:32
 **/
public class DeadLock {

    public static void main(String[] args) {
        Makeup girl1 = new Makeup(0,"小红");
        Makeup girl2 = new Makeup(1,"小芳");

        girl1.start();
        girl2.start();
    }
}

//口红
class Lipstick{

}

//镜子
class Mirror{}

//化妆
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;

    String girl;

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

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

    //化妆 互相持有对方的锁
    private void makeup() throws InterruptedException {
        if (choice == 0){
            synchronized (lipstick){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获得口红的锁");
                Thread.sleep(1000);

            }
        }else {
            synchronized (mirror){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);
                synchronized (lipstick){    //两秒后想获得口红
                    System.out.println(this.getName() + "获得口红的锁");
                }
            }
        }
    }
}

解决方式：不抱着对方的锁

	if (choice == 0){
            synchronized (lipstick){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获得口红的锁");
                Thread.sleep(1000);
            }
            synchronized (mirror){  //一秒后想获取镜子
                System.out.println(this.getName() + "获得镜子的锁");
            }
        }else {
            synchronized (mirror){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);
            }
            synchronized (lipstick){    //两秒后想获得口红
                System.out.println(this.getName() + "获得口红的锁");
            }
        }

避免死锁的方法

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方
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
以上四个死锁必要条件，只要想办法破其中一种或多个条件就可以避免死锁发生

Lock(锁)

从 jdk 5.0 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。同步锁对象使用 Lock 对象来充当
java.util.concurrent.locks.Lock 接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对 Lock 对象加锁，线程开始访问共享资源之前，应先获得 Lock 对象

ReentrantLock (可重入锁) 类实现了 Lock ，它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是 ReentrantLock ，可以显示加锁、释放锁

classA{
	private final ReentrantLock lock = new TeenTrantLock();
	public void m(){
		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
		}
	}
}

例如：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @program: demo->TestLock
 * @description:测试Lock锁
 * @author: dedezhang
 * @create: 2020-03-24 23:34
 **/
class TestLock2 implements Runnable{
    int ticketNum = 10;

    //定于 Lock 锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            /**
             * 加锁
             */
            try{
                lock.lock();
                if (ticketNum > 0){
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "抢到了" + ticketNum --);
                }else {
                    break;
                }
            }finally {
                /**
                 * 解锁
                 */
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

synchronized 与 Lock 锁的对比

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

线程协作

线程通信

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，消费者将仓库中的产品取走消费
- 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
- 如果仓库中有产品，则消费者可以将产品取走消费，否者停止消费并等待，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，要通知消费者等待，而生产了产品之后，有需要马上通知消费者消费
- 对于消费者，在消费之后，要通知生产者已经结束消费，需要生产新的产品以供消费
- 在生产者消费者问题中，仅有 synchronized 是不够的：
  - synchronized 可阻止并发更新同一个共享资源，实现了同步
  - synchronized 不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）

Java 提供了几个方法解决线程之间的通信问题

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

注意：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，否者会抛出异常 lllegaMonitorStateException

管程法

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
示例：

package com.dedezhang.gaoji;
  
/**

- @program: demo->TestPC

- @description: 生产者/消费者模型——管程法

- @author: dedezhang

- @create: 2020-03-25 00:17
  **/
  public class TestPC {

  public static void main(String[] args) {
      SynContainer container = new SynContainer();

  new Productor(container).start();
  new Consumer(container ).start();
  

  }
  }

//生产者
class Productor extends Thread{
    SynContainer container;

public Productor(SynContainer container){
    this.container = container;
}

//生产

@Override
public void run() {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        try {
            container.push(new Chicken(i));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("生产了" + i + "只鸡");
    }
}


}

//消费者
class Consumer extends Thread{
    SynContainer container;

public Consumer(SynContainer container){
    this.container = container;
}

//消费
@Override
public void run() {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        try {
            container.pup();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("消费了第" + i + "只鸡");
    }
}


}

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

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


}

//缓冲区
class SynContainer{

//需要一个容器大小
Chicken[] chickens = new Chicken[10];
//容器计数器
int count = 0;

//生产者放入产品
public synchronized void push(Chicken chicken) throws InterruptedException {
    //如果容器满了，就需要等待消费者消费
    if (count == chickens.length){
        //通知消费者消费，生产等待
        this.wait();
    }

    //如果没满，就需要丢入产品
    chickens[count] = chicken;
    count ++;

    //通知消费者消费
    this.notifyAll();
}


//消费者消费产品
public synchronized Chicken pup() 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 --;
    Chicken chicken = chickens[count];

    //吃完了，通知生产者生产
    this.notifyAll();

    return chicken;
}


}

信号灯法

并发协作模型“生产者/消费者模式”——信号灯法

通过标志位解决
示例：

package com.dedezhang.gaoji;

/**
 * @program: demo->TestPC2
 * @description: 测试生产者/消费者问题——信号灯法
 * @author: dedezhang
 * @create: 2020-03-25 00:43
 **/
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;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            if (i % 2 == 0){
                this.tv.play("中国好声音");
            }else {
                this.tv.play("广告");
            }
        }
    }
}

//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++) {
            this.tv.watch();
        }
    }
}

//产品——节目
class TV {

    //演员表演的时候，观众等待
    //观众观看的时候，演员等待
    String voice;//节目
    
    //标志位
    boolean flag = true;

    //表演
    public synchronized void play(String voice){

        if (!flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        System.out.println("演员表演了：" + voice);

        //通知观众观看
        this.notifyAll();
        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);

        //观看完了，通知演员表演
        this.notifyAll();
        this.flag = !this.flag;
    }
}

使用线程池

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，使用完放池中，可以避免频繁创建销毁、实现重复利用
好处：
- 降低相应速度（减少了创建新线程的时间）
- 降低资源消耗（重复利用线程池中的线程，不需要每次都创建）
- 便于线程管理（)
管理参数
- 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
JDK 5 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，没有返回值，一般用来执行 Runnable
  - <T> Furure<T> submit(Callable<T> rask) ：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

示例：

package com.dedezhang.gaoji;

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

/**
 * @program: demo->TestPool
 * @description: 测试线程池
 * @author: dedezhang
 * @create: 2020-03-25 01:13
 **/
public class TestPool {

    public static void main(String[] args) {
        //1、创建服务，创建线程池
        //new FixedThreadPool 参数为线程池大小
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);

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

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

}

class MyThread implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}
#结果
#pool-1-thread-2
#pool-1-thread-3
#pool-1-thread-1

多线程详解

多线程详解

线程简介

多任务

多线程

普通方法调用和多线程

程序 - 进程 - 线程

总结

线程创建

三种创建方式

静态代理

小结

番外：Lamda 表达式

概述

推导过程

简化

线程状态

五大状态

线程停止

线程休眠

线程礼让——yield()

线程强制执行——join()

线程状态观测——Thread.State

线程优先级——priority

守护 (daemon) 线程

线程同步

队列和锁

同步方法

同步块

了解 GUA

死锁

避免死锁的方法

Lock(锁)

synchronized 与 Lock 锁的对比

线程协作

线程通信

管程法

信号灯法

使用线程池

高级主题