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文章目录
- 一、多线程介绍
- 1.多线程基本概念
- 1.1程序
- 1.2进程
- 1.3线程
- 2.线程和进程的区别
- 3.并发
- 4.线程的执行特点
- 4.1方法的执行特点
- 4.2线程的执行特点
- 5.主线程和子线程
- 5.1主线程
- 5.2子线程
- 二、线程的创建
- 1.通过继承Thread类实现多线程
- 2.通过实现Runnable接口实现多线程
- 3.线程的执行流程
- 4.线程的生命周期
- 三、线程的使用
- 1.终止线程
- 2.暂停当前线程执行 sleep/yield
- 3.线程的联合
- 3.1join方法的使用
- 3.2线程联合案例
- 4.Thread类中的其他常用方法
- 4.1获取当前线程名称
- 4.2设置线程的名称
- 4.3判断当前线程是否存活
- 四、线程的优先级
- 1.概念
- 2.线程优先级的使用
- 五、守护线程
- 1.概念
- 2.守护线程与用户线程的区别
- 3.守护线程的使用
- 六、线程同步
- 1.什么是线程同步
- 2.线程冲突案例演示
- 3.实现线程同步
- 4.修改线程冲突案例演示
- 5.线程同步的使用
- 5.1使用this作为线程对象锁
- 5.2使用字符串作为线程对象锁
- 5.3使用Class作为线程对象锁
- 5.4使用自定义对象作为线程对象锁
- 6.死锁及解决方案
- 6.1死锁的概念
- 6.2死锁案例演示
- 6.3死锁问题的解决
- 七、线程并发协作(生产者/消费者模式)
- 1.角色介绍
- 1.1生产者
- 1.2消费者
- 1.3缓冲区
- 2.实现生产者与消费者模式
- 2.1创建缓冲区
- 2.2创建生产者消费者线程
- 3.线程并发协作总结
一、多线程介绍
1.多线程基本概念
1.1程序
“程序(Program)”是一个静态的概念，一般对应于操作系统中的一个可执行文件，比如：要启动酷狗听音乐，则需要执行酷狗对应的的可执行程序。当双击酷狗的可执行程序后操作系统会将该程序加载到内存中，开始执行该程序，于是产生了“进程”。
1.2进程
执行中的程序叫做进程(Process)，是一个动态的概念。其实进程就是一个在内存中独立运行的程序空间 。如正在运行的写字板程序就是一个进程。
- 进程是程序的一次动态执行过程， 占用特定的地址空间。
- 每个进程由 3 部分组成：cpu、data、code。每个进程都是独立的，保有自己的 cpu 时间，代码和数据，即便用同一份程序产生好几个进程，它们之间还是拥有自己的这 3 样东西，这样的缺点是：浪费内存，cpu 的负担较重。
- 多任务(Multitasking)操作系统将 CPU 时间动态地划分给每个进程，操作系统同时执行多个进程，每个进程独立运行。以进程的观点来看，它会以为自己独占 CPU 的使用权。
- 进程的查看
- Windows 系统: Ctrl+Alt+Del，启动任务管理器即可查看所有进程。
1.3线程
一个进程可以产生多个线程。同多个进程可以共享操作系统的某些资源一样，同一进程的多个线程也可以共享此进程的某些资源（比如：代码、数据），所以线程又被称为轻量级进程(lightweight process)。
- 一个进程内部的一个执行单元，它是程序中的一个单一的顺序控制流程。
- 一个进程可拥有多个并行的(concurrent)线程。
- 一个进程中的多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间，可以访问相同的变量和对象，而且它们从同一堆中分配对象并进行通信、数据交换和同步操作。
- 由于线程间的通信是在同一地址空间上进行的，所以不需要额外的通信机制，这就使得通信更简便而且信息传递的速度也更快。
- 线程的启动、中断、消亡，消耗的资源非常少。
2.线程和进程的区别
- 线程在进程中运行的。
- 一个进程可以包含多个线程。一个进程至少一个线程。
- 不同进程间数据很难共享，而同一进程下不同线程间数据很易共享。
- 进程要比线程消耗更多的计算机资源。
- 进程间不会相互影响，因为它们的空间是完全隔离的。而进程中的一个线程挂掉将导致整个进程挂掉。
- 进程使用的内存地址可以上锁，即一个线程使用某些共享内存时，其他线程必须等它结束，才能使用这一块内存。
- 一个进程如果只有一个线程则可以被看作单线程的，如果一个进程内拥有多个线程，进程的执行过程不是一条线（线程）的，而是多条线（线程）共同完成的。
3.并发
并发是指在一段时间内同时做多个事情。当有多个线程在运行时，如果只有一个 CPU，这种情况下计算机操作系统会采用并发技术实现并发运行，具体做法是采用==“ 时间片轮询算法”==，在一个时间段的线程代码运行时，其它线程处于就绪状。这种方式我们称之为并发(Concurrent)。
4.线程的执行特点
4.1方法的执行特点
4.2线程的执行特点
5.主线程和子线程
5.1主线程
当 Java 程序启动时，一个线程会立刻运行，该线程通常叫做程序的主线程（main thread），即 main 方法对应的线程，它是程序开始时就执行的。
Java 应用程序会有一个 main 方法，是作为某个类的方法出现的。当程序启动时，该方法就会第一个自动的得到执行，并成为程序的主线程。也就是说，main 方法是一个应用的入口，也代表了这个应用的主线程。JVM 在执行 main 方法时，main 方法会进入到栈内存，JVM会通过操作系统开辟一条 main 方法通向 cpu 的执行路径，cpu 就可以通过这个路径来执行main 方法，而这个路径有一个名字，叫 main(主)线程
主线程的特点：
它是产生其他子线程的线程。它不一定是最后完成执行的线程，子线程可能在它结束之后还在运行。
5.2子线程
在主线程中创建并启动的线程，一般称之为子线程。
二、线程的创建
1.通过继承Thread类实现多线程
-
在 Java 中负责实现线程功能的类是 java.lang.Thread 类。
-
继承 Thread 类实现多线程的步骤：
- 继承 Thread 类定义线程类。
- 重写 Thread 类中的 run( )方法。run( )方法也称为线程体。
- 实例化线程类并通过 start()方法启动线程。
-
有缺点，在java中只支持单继承，一旦继承了Thread类，就不能从其他类继承了
-
//1.继承Thread类 public class TestThread extends Thread { public TestThread(){ System.out.println(this.getName()); } /** * 线程的线程体 * 2.重写run方法 */ @Override public void run() { System.out.println(this.getName()+"线程开始"); for(int i=0;i<20;i++){ System.out.println(this.getName()+" "+i); } System.out.println(this.getName()+"线程结束"); } public static void main(String[] args) { System.out.println("主线程开始"); TestThread t1 = new TestThread(); // 3.调用start启动线程 t1.start(); TestThread t2 = new TestThread(); t2.start(); System.out.println("主线程结束"); } }
2.通过实现Runnable接口实现多线程
-
注意：
- 获取当前线程的名字：Thread.currentThread().getName()
- 启动线程不能直接通过实现了Runnable接口的类来调用start()，需要将这个对象放在Thread的构造器中通过Thread来调用start()
-
public class TestThread2 implements Runnable{ public TestThread2(){ //这里输出的是main，原因是TestThread2实际上还是一个普通类，并没有被Thread类包装 System.out.println(Thread.currentThread().getName()); } /** * 当前线程的线程体方法 */ @Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始"); for(int i=0;i<20;i++){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程结束"); } public static void main(String[] args) { System.out.println("主程序开始"); TestThread2 testThread2 = new TestThread2(); Thread t1 = new Thread(testThread2); t1.start(); Thread t2 = new Thread(new TestThread2()); t2.start(); System.out.println("主程序结束"); } }
3.线程的执行流程
start()后，不会立即执行，先进入就绪状态排队
4.线程的生命周期
一个线程对象在它的生命周期内，需要经历 5 个状态。
- 新生状态(New)
- 用 new 关键字建立一个线程对象后，该线程对象就处于新生状态。处于新生状态的线程有自己的内存空间，通过调用 start 方法进入就绪状态。
- 就绪状态(Runnable)
- 处于就绪状态的线程已经具备了运行条件，但是还没有被分配到 CPU，处于“线程就绪队列”，等待系统为其分配 CPU。就绪状态并不是执行状态，当系统选定一个等待执行的Thread 对象后，它就会进入执行状态。一旦获得 CPU，线程就进入运行状态并自动调用自己的 run 方法。有 4 中原因会导致线程进入就绪状态：
- 新建线程：调用 start()方法，进入就绪状态；
- 阻塞线程：阻塞解除，进入就绪状态；
- 运行线程：调用 yield()方法，直接进入就绪状态；(雷锋精神，让下一个先执行)
- 运行线程：JVM 将 CPU 资源从本线程切换到其他线程。(时间片到了换下一个)
- 处于就绪状态的线程已经具备了运行条件，但是还没有被分配到 CPU，处于“线程就绪队列”，等待系统为其分配 CPU。就绪状态并不是执行状态，当系统选定一个等待执行的Thread 对象后，它就会进入执行状态。一旦获得 CPU，线程就进入运行状态并自动调用自己的 run 方法。有 4 中原因会导致线程进入就绪状态：
- 运行状态(Running)
- 在运行状态的线程执行自己 run 方法中的代码，直到调用其他方法而终止或等待某资源而阻塞或完成任务而死亡。
- 如果在给定的时间片内没有执行结束，就会被系统给换下来回到就绪状态。
- 也可能由于某些“导致阻塞的事件”而进入阻塞状态。
- 阻塞状态(Blocked)
- 阻塞指的是暂停一个线程的执行以等待某个条件发生（如某资源就绪）。有 4 种原因会导致阻塞：
- 执行 sleep(int millsecond)方法，使当前线程休眠，进入阻塞状态。当指定的时间到了后，线程进入就绪状态。
- 执行 wait()方法，使当前线程进入阻塞状态。当使用 nofity()方法唤醒这个线程后，它进入就绪状态。
- 线程运行时，某个操作进入阻塞状态，比如执行 IO 流操作(read()/write()方法本身就是阻塞的方法)。只有当引起该操作阻塞的原因消失后，线程进入就绪状态。
- join()线程联合: 当某个线程等待另一个线程执行结束后，才能继续执行时，使用join()方法。
- 阻塞指的是暂停一个线程的执行以等待某个条件发生（如某资源就绪）。有 4 种原因会导致阻塞：
- 死亡状态(Terminated)
- 死亡状态是线程生命周期中的最后一个阶段。线程死亡的原因有两个。一个是正常运行的线程完成了它 run()方法内的全部工作； 另一个是线程被强制终止，如通过执行 stop()或destroy()方法来终止一个线程（注：stop()/destroy()方法已经被 JDK 废弃，不推荐使用）。
- 当一个线程进入死亡状态以后，就不能再回到其它状态了。
三、线程的使用
1.终止线程
如果想在一个线程中终止另一个线程一般不使用 JDK 提供的 stop()/destroy()方法(它们本身也被 JDK 废弃了)。
通常的做法是提供一个 boolean 型的终止变量，当这个变量值为 false 时，则终止线程的运行。
public class StopThread implements Runnable{
private boolean flag = true;
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程开始");
int i=0;
while (flag){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i++);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//这句话也会执行；如果用的是Thread的stop这句话就不会执行
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程结束");
}
public void stop(){
flag=false;
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("主线程开始");
StopThread stopThread = new StopThread();
Thread t1 = new Thread(stopThread);
t1.start();
//使主线程进入阻塞状态
System.in.read();
stopThread.stop();
System.out.println("主线程结束");
}
}
2.暂停当前线程执行 sleep/yield
暂停线程执行常用的方法有 sleep()和 yield()方法，这两个方法的区别是：
-
sleep()方法：可以让正在运行的线程进入阻塞状态，直到休眠时间满了，进入就绪状态。
-
public class SleepThread implements Runnable { @Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程开始"); for(int i=0;i<20;i++){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 线程结束"); } public static void main(String[] args) { System.out.println("主线程开始"); Thread t1 = new Thread(new SleepThread()); t1.start(); System.out.println("主线程结束"); } } -
yield()方法：可以让正在运行的线程直接进入就绪状态，让出 CPU 的使用权。
-
yield()让当前正在运行的线程回到可运行状态，以允许具有相同优先级的其他线程获得运行的机会。因此，使用 yield()的目的是让具有相同优先级的线程之间能够适当的轮换执行。但是，实际中无法保证 yield()达到让步的目的，因为，让步的线程可能被线程调度程序再次选中。
-
使用 yield 方法时要注意的几点：
- yield 是一个静态的方法。
- 调用 yield 后，yield 告诉当前线程把运行机会交给具有相同优先级的线程。
- yield 不能保证，当前线程迅速从运行状态切换到就绪状态。
- yield 只能是将当前线程从运行状态转换到就绪状态，而不能是等待或者阻塞状态。
-
public class YeildThread implements Runnable{ @Override public void run() { for(int i=0;i<20;i++){ if("Thread-1".equals(Thread.currentThread().getName())){ if(i==0){ Thread.yield(); } } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i); } } public static void main(String[] args) { Thread t1 = new Thread(new YeildThread()); Thread t2 = new Thread(new YeildThread()); t1.start(); t2.start(); } }
3.线程的联合
当前线程邀请调用方法的线程优先执行，在调用方法的线程执行结束之前，当前线程不能再次执行。线程 A 在运行期间，可以调用线程 B 的 join()方法，让线程 B 和线程 A 联合。这样，线程 A 就必须等待线程 B 执行完毕后，才能继续执行。
如果在执行多线程时，有一个等待的过程可以使用线程联合。和方法的调用类似。
3.1join方法的使用
join()方法就是指调用该方法的线程在执行完 run()方法后，再执行 join 方法后面的代码，即将两个线程合并，用于实现同步控制。
class A implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i=0;i<10;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public class JoinThread {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(new A());
t1.start();
for (int i=0;i<10;i++){
if(i==2){
//调用t1线程的join()，主线程必须等待t1执行完毕后才能继续执行
t1.join();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
Thread.sleep(1000);
}
}
}
3.2线程联合案例
/**
* 儿子买烟线程
*/
class SonThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println("儿子出门买烟");
System.out.println("儿子买烟需要10分钟");
for (int i=0;i<10;i++){
System.out.println("第"+i+"分钟");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("儿子买烟回来了");
}
}
/**
* 爸爸抽烟线程
*/
class FatherThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println("爸爸想抽烟，发现烟抽完了");
System.out.println("爸爸让儿子去买一包烟");
Thread t = new Thread(new SonThread());
t.start();
System.out.println("等待儿子买烟回来");
try {
t.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("爸爸出门找儿子");
System.exit(1);
}
System.out.println("爸爸高兴的接过烟，并把零钱给了儿子");
}
}
public class JoinDemo {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("爸爸和儿子买烟的故事");
Thread t = new Thread(new FatherThread());
t.start();
}
}
4.Thread类中的其他常用方法
4.1获取当前线程名称
-
方式一：this.getName()获取线程名称，该方法适用于继承 Thread 实现多线程方式
class GetName1 extends Thread{ @Override public void run() { System.out.println(this.getName()); } } public class GetNameThread { public static void main(String[] args) { GetName1 g1 = new GetName1(); g1.start(); } } -
方式二：Thread.currentThread().getName()获取线程名称，该方法适用于实现 Runnable 接口实现多线程方式。
class GetName2 implements Runnable{ @Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName()); } } public class GetNameThread { public static void main(String[] args) { Thread t1 = new Thread(new GetName2()); t1.start(); } }
4.2设置线程的名称
-
方式一：通过构造方法设置线程名称。注意：只适用于继承Thread类的情况
class SetName1 extends Thread{ public SetName1(String name) { //通过super来传到Thread类 super(name); } @Override public void run() { System.out.println(this.getName()); } } public class SetNameThread { public static void main(String[] args) { SetName1 s1 = new SetName1("SetName1"); s1.start(); } } -
方式二：通过 setName()方法设置线程名称。
4.3判断当前线程是否存活
isAlive()方法： 判断当前的线程是否处于活动状态。
活动状态是指线程已经启动且尚未终止，线程处于正在运行或准备开始运行的状态，就认为线程是存活的。
class Alive implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().isAlive()+"2");
}
}
public class AliveThread {
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(new Alive());
//刚刚创建，false
System.out.println(t1.isAlive()+"1");
t1.start();
//进入就绪状态，存活
System.out.println(t1.isAlive()+"3");
try {
//主线程休眠1s
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(t1.isAlive()+"4");
}
}
四、线程的优先级
1.概念
每一个线程都是有优先级的，我们可以为每个线程定义线程的优先级，但是这并不能保证高优先级的线程会在低优先级的线程前执行。线程的优先级用数字表示，范围从 1 到 10，一个线程的缺省优先级是 5。
Java 的线程优先级调度会委托给操作系统去处理，所以与具体的操作系统优先级有关，如非特别需要，一般无需设置线程优先级。
注意：线程的优先级，不是说哪个线程优先执行，如果设置某个线程的优先级高。那就是有可能被执行的概率高。并不是优先执行。
2.线程优先级的使用
使用下列方法获得或设置线程对象的优先级：
- int getPriority();
- void setPriority(int newPriority);
class Priority implements Runnable{
private int num=0;
private boolean flag = true;
@Override
public void run() {
while (this.flag){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+num++);
}
}
public void stop(){
this.flag=false;
}
}
public class PriorityThread {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Priority p1 = new Priority();
Priority p2 = new Priority();
Thread t1 = new Thread(p1,"线程1");
Thread t2 = new Thread(p2,"线程2");
//10
t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
//1
t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
t1.start();
t2.start();
Thread.sleep(1000);
p1.stop();
p2.stop();
}
}
五、守护线程
1.概念
在 Java 中有两类线程：
- User Thread(用户线程)：就是应用程序里的自定义线程。
- Daemon Thread(守护线程)：比如垃圾回收线程，就是最典型的守护线程。
守护线程（即 Daemon Thread），是一个服务线程，准确地来说就是服务其他的线程，这是它的作用，而其他的线程只有一种，那就是用户线程。
守护线程特点：
守护线程会随着用户线程死亡而死亡。
2.守护线程与用户线程的区别
用户线程，不随着主线程的死亡而死亡。用户线程只有两种情况会死掉，1 在 run 中异常终止。2 正常把 run 执行完毕，线程死亡。
守护线程，随着用户线程的死亡而死亡，当用户线程死亡守护线程也会随之死亡。
3.守护线程的使用
class Daemon implements Runnable{
@Override
public void run() {
for(int i=0;i<20;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public class DaemonThread {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t = new Thread(new Daemon(),"Daemon");
//将该线程设置为守护线程
t.setDaemon(true);
t.start();
Thread.sleep(1000);
System.out.println("主线程结束");
}
}
六、线程同步
1.什么是线程同步
-
线程冲突
-
同步问题的提出
现实生活中，会遇到“同一个资源，多个人都想使用”的问题。 比如：教室里，只有一台电脑，多个人都想使用。天然的解决办法就是，在电脑旁边，大家排队。前一人使用完后，后一人再使用。
-
线程同步的概念
处理多线程问题时，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还想修改这个对象。这时候，我们就需要用到“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，等待前面的线程使用完毕后，下一个线程再使用。
2.线程冲突案例演示
银行取款经典案例
银行取钱的基本流程基本上可以分为如下几个步骤：
（1）用户输入账户、密码，系统判断用户的账户、密码是否匹配。
（2）用户输入取款金额
（3）系统判断账户余额是否大于取款金额
（4）如果余额大于取款金额，则取钱成功；如果余额小于取款金额，则取钱失败。
class DrawThread extends Thread{
//账户对象
private Account account;
//取款金额
private double drawMoney;
public DrawThread(String name,Account account,double drawMoney){
super(name);
this.account=account;
this.drawMoney=drawMoney;
}
/**
* 取款线程
*/
@Override
public void run() {
//判断当前账户余额是否大于或等于取款金额
if(this.account.getBalance()>=this.drawMoney){
System.out.println(this.getName()+"取钱成功！吐出钞票："+this.drawMoney);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//更新账户余额
this.account.setBalance(this.account.getBalance()-this.drawMoney);
System.out.println("\t余额为："+this.account.getBalance());
}else{
System.out.println(this.getName()+"取钱失败，余额不足");
}
}
}
public class DrawMoneyThread {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account("小一",1000);
new DrawThread("老公",account,800).start();
new DrawThread("老婆",account,800).start();
}
}
3.实现线程同步
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，也带来了访问冲突的问题。Java 语言提供了专门机制以解决这种冲突，有效避免了同一个数据对象被多个线程同时访问造成的这种问题。这套机制就是synchronized 关键字。
synchronized 语法结构：
synchronized(锁对象){
同步代码
}
synchronized 关键字使用时需要考虑的问题：
- 需要对那部分的代码在执行时具有线程互斥(线程同步)的能力(线程互斥：并行变串行)。
- 需要对哪些线程中的代码具有互斥能力(通过 synchronized 锁对象来决定)。
它包括两种用法：synchronized 方法和 synchronized 块。
-
synchronized 方法
通过在方法声明中加入 synchronized 关键字来声明，语法如下：
public synchronized void accessVal(int newVal); synchronized 在方法声明时使用：放在范围操作符(public)之后，返回类型声明(void)之前。这时同一个对象下 synchronized 方法在多线程中执行时，该方法是同步的，即一次只能有一个线程进入该方法，其他线程要想在此时调用该方法，只能排队等候，当前线程(就是在 synchronized 方法内部的线程)执行完该方法后，别的线程才能进入。
-
synchronized 块
synchronized 方法的缺陷：若将一个大的方法声明为 synchronized 将会大大影响效率。
Java 为我们提供了更好的解决办法，那就是 synchronized 块。 块可以让我们精确地控制到具体的“成员变量”，缩小同步的范围，提高效率。
4.修改线程冲突案例演示
class DrawThread extends Thread{
//账户对象
private Account account;
//取款金额
private double drawMoney;
public DrawThread(String name,Account account,double drawMoney){
super(name);
this.account=account;
this.drawMoney=drawMoney;
}
/**
* 取款线程
*/
@Override
public void run() {
//加入同步代码块解决冲突，锁对象为当前操作的账户
synchronized (this.account){
//判断当前账户余额是否大于或等于取款金额
if(this.account.getBalance()>=this.drawMoney){
System.out.println(this.getName()+"取钱成功！吐出钞票："+this.drawMoney);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//更新账户余额
this.account.setBalance(this.account.getBalance()-this.drawMoney);
System.out.println("\t余额为："+this.account.getBalance());
}else{
System.out.println(this.getName()+"取钱失败，余额不足");
}
}
}
}
public class DrawMoneyThread {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account("小一",1000);
new DrawThread("老公",account,800).start();
new DrawThread("老婆",account,100).start();
}
}
5.线程同步的使用
5.1使用this作为线程对象锁
在不同线程中，相同对象中的 synchronized 会互斥。
同一个程序员去打开电脑和编码是互斥的，使用synchronized解决冲突，使用this作为对象锁，表示当前程序员对象。
一个人去办很多事情，这些事情之间线程冲突，需要使用线程同步解决，让这些事情由并行变为串行
语法结构：
synchronized(this){
//同步代码
}
或
public synchronized void accessVal(int newVal){ 普通方法中是以当前对象this作为对象锁的
//同步代码
}
/**
* 定义程序员类
*/
class Programmer{
private String name;
public Programmer(String name){
this.name=name;
}
/**
* 打开电脑
*/
public void computer(){
//this指当前程序员对象
synchronized (this){
try {
System.out.println(this.name+" 接通电源");
Thread.sleep(500);
System.out.println(this.name+" 按开机按键");
Thread.sleep(500);
System.out.println(this.name+" 系统启动中");
Thread.sleep(500);
System.out.println(this.name+" 系统启动成功");
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/**
* 编码
*/
public void coding() {
//this指当前程序员对象
synchronized (this) {
try {
System.out.println(this.name + " 双击idea");
Thread.sleep(500);
System.out.println(this.name + " idea启动完毕");
Thread.sleep(500);
System.out.println(this.name + " 开开心心写代码");
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
/**
* 打开电脑的工作线程
*/
class Working1 extends Thread{
private Programmer p;
public Working1(Programmer p){
this.p=p;
}
@Override
public void run() {
this.p.computer();
}
}
/**
* 编写代码的工作线程
*/
class Working2 extends Thread{
private Programmer p;
public Working2(Programmer p){
this.p=p;
}
@Override
public void run() {
this.p.coding();
}
}
public class TestSyncThread {
public static void main(String[] args) {
Programmer p = new Programmer("张三");
new Working1(p).start();
new Working2(p).start();
}
}
5.2使用字符串作为线程对象锁
所有线程在执行 synchronized 时都会同步。
许多程序员上卫生间是互斥的，不同的程序员即不同的对象，使用synchronized解决冲突，用字符串作为对象锁，不同对象在去上卫生间时就都会同步处理。
很多人去办同一件事，这件事一次只能由一个人去处理，需要使用一个常量锁来解决线程冲突。
语法结构：
synchronized(“字符串”){
//同步代码
}
/**
* 定义程序员类
*/
class Programmer{
private String name;
public Programmer(String name){
this.name=name;
}
/**
* 去卫生间
*/
public void wc() {
//不同对象使用常量串来进行操作
synchronized ("s") {
try {
System.out.println(this.name + " 打开卫生间门");
Thread.sleep(500);
System.out.println(this.name + " 开始甩狙");
Thread.sleep(500);
System.out.println(this.name + " 冲水");
Thread.sleep(500);
System.out.println(this.name + " 离开卫生间");
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
/**
* 去卫生间线程
*/
class WC extends Thread{
private Programmer p;
public WC(Programmer p){
this.p=p;
}
@Override
public void run() {
this.p.wc();
}
}
public class TestSyncThread {
public static void main(String[] args) {
//不同对象使用常量串
Programmer p = new Programmer("张三");
Programmer p2 = new Programmer("李四");
new WC(p).start();
new WC(p2).start();
}
}
5.3使用Class作为线程对象锁
在不同线程中，拥有相同 Class 对象中的 synchronized 会互斥。
语法结构：
synchronized(XX.class){
//同步代码
}
或
synchronized public static void accessVal()；与普通方法不同，是以当前类的class对象作为对象锁的
/**
* 销售部门
*/
class Sale{
private String name;
public Sale(String name){
this.name=name;
}
/**
* 领取奖金
*/
public void money() {
synchronized (Sale.class) {
try {
System.out.println(this.name + " 被领导表扬");
Thread.sleep(500);
System.out.println(this.name + " 拿钱");
Thread.sleep(500);
System.out.println(this.name + " 表示感谢");
Thread.sleep(500);
System.out.println(this.name + " 开开心心走人");
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
/**
* 定义程序员类
*/
class Programmer{
private String name;
public Programmer(String name){
this.name=name;
}
/**
* 领取奖金
*/
public void money() {
synchronized (Programmer.class) {
try {
System.out.println(this.name + " 被领导表扬");
Thread.sleep(500);
System.out.println(this.name + " 拿钱");
Thread.sleep(500);
System.out.println(this.name + " 表示感谢");
Thread.sleep(500);
System.out.println(this.name + " 开开心心走人");
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
/**
* 程序员领取奖金
*/
class ProgrammerMoney extends Thread{
private Programmer p;
public ProgrammerMoney(Programmer p){
this.p=p;
}
@Override
public void run() {
this.p.money();
}
}
/**
* 销售部门领取奖金
*/
class SaleMoney extends Thread{
private Sale s;
public SaleMoney(Sale s){
this.s=s;
}
@Override
public void run() {
this.s.money();
}
}
public class TestSyncThread {
public static void main(String[] args) {
//同一个类的对象之间存在线程冲突
// Programmer p = new Programmer("张三");
// Programmer p1 = new Programmer("李四");
// new ProgrammerMoney(p).start();
// new ProgrammerMoney(p1).start();
//同一个类的对象之间存在线程冲突
// Sale sale = new Sale("王晓丽");
// Sale sale1 = new Sale("张丽丽");
// new SaleMoney(sale).start();
// new SaleMoney(sale1).start();
//不同类之间不存在线程冲突
Programmer p = new Programmer("张三");
new ProgrammerMoney(p).start();
Sale sale = new Sale("王晓丽");
new SaleMoney(sale).start();
}
}
5.4使用自定义对象作为线程对象锁
在不同线程中，拥有相同自定义对象中的 synchronized 会互斥。
语法结构：
synchronized(自定义对象){
//同步代码
}
6.死锁及解决方案
6.1死锁的概念
“死锁”指的是：
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进行，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。
因此， 某一个同步块需要同时拥有“两个以上对象的锁”时，就可能会发生“死锁”的问题。比如，“化妆线程”需要同时拥有“镜子对象”、“口红对象”才能运行同步块。那么，实际运行时，“小丫的化妆线程”拥有了“镜子对象”，“大丫的化妆线程”拥有了“口红对象”，都在互相等待对方释放资源，才能化妆。这样，两个线程就形成了互相等待，无法继续运行的“死锁状态”。
6.2死锁案例演示
/**
* 口红类
*/
class Lipstick{
}
/**
* 镜子类
*/
class Mirror{
}
/**
* 化妆线程类
*/
class Makeup extends Thread{
private int flag;//当flag=0，先去拿口红；不等于0先去拿镜子
private String girlName;
static Lipstick lipstick=new Lipstick();
static Mirror mirror = new Mirror();
@Override
public void run() {
this.doMakeup();
}
public int getFlag() {
return flag;
}
public void setFlag(int flag) {
this.flag = flag;
}
public String getGirlName() {
return girlName;
}
public void setGirlName(String girlName) {
this.girlName = girlName;
}
/**
* 开始化妆
*/
public void doMakeup(){
if(flag==0){
synchronized (lipstick){
System.out.println(this.girlName+" 拿着口红");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//嵌套会导致死锁问题
synchronized (mirror){
System.out.println(this.girlName+" 拿着镜子");
}
}
}else{
synchronized (mirror){
System.out.println(this.girlName+" 拿着镜子");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (lipstick){
System.out.println(this.girlName+" 拿着口红");
}
}
}
}
}
public class DeadLockThread {
public static void main(String[] args) {
Makeup makeup = new Makeup();
makeup.setFlag(0);
makeup.setGirlName("大丫");
Makeup makeup1 = new Makeup();
makeup1.setFlag(1);
makeup1.setGirlName("小丫");
makeup.start();
makeup1.start();
}
}
6.3死锁问题的解决
死锁是由于 “同步块需要同时持有多个对象锁造成”的，要解决这个问题，思路很简单，就是：同一个代码块，不要同时持有两个对象锁。
/**
* 口红类
*/
class Lipstick{
}
/**
* 镜子类
*/
class Mirror{
}
/**
* 化妆线程类
*/
class Makeup extends Thread{
private int flag;//当flag=0，先去拿口红；不等于0先去拿镜子
private String girlName;
static Lipstick lipstick=new Lipstick();
static Mirror mirror = new Mirror();
@Override
public void run() {
this.doMakeup();
}
public int getFlag() {
return flag;
}
public void setFlag(int flag) {
this.flag = flag;
}
public String getGirlName() {
return girlName;
}
public void setGirlName(String girlName) {
this.girlName = girlName;
}
/**
* 开始化妆
*/
public void doMakeup(){
if(flag==0){
synchronized (lipstick){
System.out.println(this.girlName+" 拿着口红");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//不要嵌套synchronize代码块
synchronized (mirror){
System.out.println(this.girlName+" 拿着镜子");
}
}else{
synchronized (mirror){
System.out.println(this.girlName+" 拿着镜子");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
synchronized (lipstick){
System.out.println(this.girlName+" 拿着口红");
}
}
}
}
public class DeadLockThread {
public static void main(String[] args) {
Makeup makeup = new Makeup();
makeup.setFlag(0);
makeup.setGirlName("大丫");
Makeup makeup1 = new Makeup();
makeup1.setFlag(1);
makeup1.setGirlName("小丫");
makeup.start();
makeup1.start();
}
}
七、线程并发协作(生产者/消费者模式)
多线程环境下，经常需要多个线程的并发和协作。这个时候，就需要了解一个重要的多线程并发协作模型“生产者/消费者模式”。
1.角色介绍
1.1生产者
生产者指的是负责生产数据的模块。
1.2消费者
消费者指的是负责处理数据的模块。
1.3缓冲区
消费者不能直接使用生产者的数据，它们之间有个“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”拿要处理的数据。
缓冲区是实现并发的核心，缓冲区的设置有两个好处：
-
实现线程的并发协作
有了缓冲区以后，生产者线程只需要往缓冲区里面放置数据，而不需要管消费者消费的情况；同样，消费者只需要从缓冲区拿数据处理即可，也不需要管生产者生产的情况。 这样，就从逻辑上实现了“生产者线程”和“消费者线程”的分离，解除了生产者与消费者之间的耦合。
-
解决忙闲不均，提高效率
生产者生产数据慢时，缓冲区仍有数据，不影响消费者消费；消费者处理数据慢时，生产者仍然可以继续往缓冲区里面放置数据 。
2.实现生产者与消费者模式
2.1创建缓冲区
/**
* 定义馒头类
*/
class ManTou{
private int id;
public ManTou(int id){
this.id=id;
}
public int getId(){
return this.id;
}
}
/**
* 定义缓冲区类
*/
class SyncStack{
//定义存放馒头的盒子
private ManTou[] mt = new ManTou[10];
//定义操作盒子的索引
private int index;
/**
* 放馒头
*/
public synchronized void push(ManTou manTou){
//判断盒子是否已满
while (this.index==this.mt.length){
try {
/**
* 语法：wait()，该方法必须在synchronized中调用
* wait执行后，线程会将持有的对象锁释放并进入阻塞状态
* 其他需要该对象锁的线程就可以继续运行了
*/
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//唤醒取馒头的线程
/**
* 语法：notify()，该方法必须在synchronized中调用
* 该方法会唤醒处于等待状态队列中的一个线程
*/
this.notify();
this.mt[this.index]=manTou;
this.index++;
}
/**
* 取馒头
*/
public synchronized ManTou pop(){
while (this.index==0){
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
this.notify();
this.index--;
return this.mt[this.index];
}
}
public class ProduceThread {
public static void main(String[] args) {
}
}
2.2创建生产者消费者线程
/**
* 定义馒头类
*/
class ManTou{
private int id;
public ManTou(int id){
this.id=id;
}
public int getId(){
return this.id;
}
}
/**
* 定义缓冲区类
*/
class SyncStack{
//定义存放馒头的盒子
private ManTou[] mt = new ManTou[10];
//定义操作盒子的索引
private int index;
/**
* 放馒头
*/
public synchronized void push(ManTou manTou){
//判断盒子是否已满
while (this.index==this.mt.length){
try {
/**
* 语法：wait()，该方法必须在synchronized中调用
* wait执行后，线程会将持有的对象锁释放并进入阻塞状态
* 其他需要该对象锁的线程就可以继续运行了
*/
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//唤醒取馒头的线程
/**
* 语法：notify()，该方法必须在synchronized中调用
* 该方法会唤醒处于等待状态队列中的一个线程
*/
this.notify();
this.mt[this.index]=manTou;
this.index++;
}
/**
* 取馒头
*/
public synchronized ManTou pop(){
while (this.index==0){
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
this.notify();
this.index--;
return this.mt[this.index];
}
}
/**
* 定义生产者线程类
*/
class ShengChan extends Thread{
private SyncStack ss;
public ShengChan(SyncStack ss){
this.ss=ss;
}
@Override
public void run() {
for(int i=0;i<10;i++){
System.out.println("生产馒头："+i);
ManTou manTou = new ManTou(i);
this.ss.push(manTou);
}
}
}
/**
* 定义消费者线程类
*/
class XiaoFei extends Thread{
private SyncStack ss;
public XiaoFei(SyncStack ss){
this.ss=ss;
}
@Override
public void run() {
for(int i=0;i<10;i++){
ManTou manTou = this.ss.pop();
System.out.println("消费馒头:"+i);
}
}
}
public class ProduceThread {
public static void main(String[] args) {
SyncStack ss = new SyncStack();
new ShengChan(ss).start();
new XiaoFei(ss).start();
}
}
3.线程并发协作总结
线程并发协作（也叫线程通信）。
生产者消费者模式：
-
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，消费者要进入等待状态。而生产了产品之后，又需要马上通知消费者消费。
-
对于消费者，在消费之后，要通知生产者已经消费结束，需要继续生产新产品以供消费。
-
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，实现了同步但是 synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）。
-
那线程是通过哪些方法来进行消息传递（通信）的呢？见如下总结：
-
以上方法均是 java.lang.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。
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