[Java知识库]多线程详解

概念

多任务、多线程

• 普通方法调用和多线程
  
• 程序、进程、线程
  一个进程可以是多个线程，如视频中同时有声音、图像、弹幕等。

process（进程） 和 thread（线程）

• 进程，跑起来的程序。（程序是指令和数据 的有序集合，本身没有任何运行的意义，是一个静态的概念）
• 进程是执行程序的一次执行过程，是一个动态的概念。是系统资源分配的单位。
• 一个进程可以包含若干个线程，一个进程至少包含一个线程。线程是CPU调度和执行的单位。

注意：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，即在一个CPU的情况下，在同一时间点，CPU只能执行一行代码，因为切换的很快，所有都有同时执行的错觉。

线程创建

Thread class (继承Thread类)

• 自定义线程类继承Thread类
• 重新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

//创建线程方式一：1.继承thread类  2.重新run()方法  3.调用start开启线程
//总结：注意线程开启并不一定立即执行，由CPU调度执行
public class ThreadDemo01 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
//        run方法线程体
        for(int i=0;i<20;i++){
            System.out.println("跑线程--------");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
//        main 方法，主线程

        //创建一个线程对象
        ThreadDemo01 threadDemo01 = new ThreadDemo01();
        //调用start()方法，run和main交叉执行，同时执行
        threadDemo01.start();


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

• 批量下载图片

//练习thread,实现多线程同步下载图片
public class ThreadDemo02 extends Thread{
    private String url; //网络图片地址
    private String name; //保存的文件名

    public ThreadDemo02(String url,String name) {
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件："+name);
    }

    //线程执行体
    public static void main(String[] args) {
        ThreadDemo02 t1 = new ThreadDemo02("https://img1.baidu.com/it/u=631137734,2088036727&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=750&h=500","yyqx1.jpg");
        ThreadDemo02 t2 = new ThreadDemo02("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fc-ssl.duitang.com%2Fuploads%2Fblog%2F202106%2F24%2F20210624153604_b7096.thumb.1000_0.jpg&refer=http%3A%2F%2Fc-ssl.duitang.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=jpeg?sec=1641955927&t=831a89941ba95e103f1b25f3bf42c8af","yyqx2.jpg");
        ThreadDemo02 t3 = new ThreadDemo02("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fnimg.ws.126.net%2F%3Furl%3Dhttp%253A%252F%252Fdingyue.ws.126.net%252F2021%252F0613%252F5b0e1967p00quloz80056c000l100ehc.png%26thumbnail%3D650x2147483647%26quality%3D80%26type%3Djpg&refer=http%3A%2F%2Fnimg.ws.126.net&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=jpeg?sec=1641955927&t=352c40b579ecf418602c8bed8e7483bb","yyqx3.jpg");
        ThreadDemo02 t4 = new ThreadDemo02("https://pic3.zhimg.com/80/v2-d9dac6e5f02104427b6664933774bec0_720w.jpg?source=1940ef5c","yyqx4.jpg");
        //t1,t2,t3,t4交叉执行
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        t4.start();
    }
}

//下载器
class WebDownloader{

    public void downloader(String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，Downloader方法异常");
        }
    }
}

Runable 接口（实现Runable接口）

• 定义MyRunable类实现Runable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

//创建线程方式一：1.实现runable接口，重写run方法，执行线程需要丢入runnbale接口实现类，调用start方法
//总结：注意线程开启并不一定立即执行，由CPU调度执行
public class ThreadDemo03 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        //run方法线程体
        for(int i=0;i<20;i++){
            System.out.println("跑线程--------");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //创建runnable接口实现类对象
        ThreadDemo03 threadDemo03 = new ThreadDemo03();
        //创建一个线程对象，通过线程对象来开启我们的线程，代理
//        Thread thread = new Thread(threadDemo03);
//        thread.start();

        new Thread(threadDemo03).start();

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

小结（Thread和Runnable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

• 实现接口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，方便同一对象被多个线程使用

举例（抢票问题）

//多个线程同时操作同一个对象
//买火车票
//发现问题：多线程操作同一资源情况下，线程不安全，数据紊乱
public class ThreadDemo04 implements Runnable {

    private int ticketNums = 10;

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if(ticketNums<=0){
                break;
            }

            //模拟延迟
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---->拿到了第"+ticketNums--+"票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ThreadDemo04 ticket = new ThreadDemo04();

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

    }
}

• 举例（龟兔赛跑）

//龟兔赛跑-Race
//1.首先确定跑道距离，
//2.判断比赛是否结束
//3.打印出胜利者
//4.龟兔赛跑开始
//5.故事中是乌龟赢的，兔子需要睡觉，要模拟兔子睡觉
//6.乌龟赢了比赛
public class Race implements Runnable{

    //胜利者
    private static String winner;
    @Override
    public void run() {
        //1.首先确定跑道距离
        for (int i=0;i<=100;i++) {
            //模拟兔子休息
            if(Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i%10==0){
                try {
                    Thread.sleep(5);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            //判断比赛是否结束
            boolean flag = gameOver(i);
            //比赛结束，停止程序
            if(flag){
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->跑了"+i+"步");
        }
    }
    //2.判断比赛是否结束
    private boolean gameOver(int steps){
        if(winner!=null){
            return true;
        }else{
            if(steps>=100){
                winner = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("winner:"+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();
    }
}

Callable接口 （实现Callable接口）

• 实现Callable接口，需要返回类型

• 重写call方法，需要抛出异常

• 创建目标对象

• 创建执行服务： ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);

• 提交执行： Future result1 = ser.submit(t1);

• 获取结果： boolean r1 = result1.get();

• 关闭服务： ser.shutdownNow();

• callable好处
  1.可以定义返回值
  2.可以抛出异常

//线程创建方法三，实现Callable
public class CallableDemo01 implements Callable<Boolean> {
    private String url; //网络图片地址
    private String name; //保存的文件名

    public CallableDemo01(String url,String name) {
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public Boolean call() {
        WebDownloader webDownloader = new  WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件："+name);
        return true;
    }

    //线程执行体
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CallableDemo01 t1 = new CallableDemo01("https://img1.baidu.com/it/u=631137734,2088036727&fm=253&fmt=auto&app=138&f=JPEG?w=750&h=500","yyqx1.jpg");
        CallableDemo01 t2 = new CallableDemo01("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fc-ssl.duitang.com%2Fuploads%2Fblog%2F202106%2F24%2F20210624153604_b7096.thumb.1000_0.jpg&refer=http%3A%2F%2Fc-ssl.duitang.com&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=jpeg?sec=1641955927&t=831a89941ba95e103f1b25f3bf42c8af","yyqx2.jpg");
        CallableDemo01 t3 = new CallableDemo01("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fnimg.ws.126.net%2F%3Furl%3Dhttp%253A%252F%252Fdingyue.ws.126.net%252F2021%252F0613%252F5b0e1967p00quloz80056c000l100ehc.png%26thumbnail%3D650x2147483647%26quality%3D80%26type%3Djpg&refer=http%3A%2F%2Fnimg.ws.126.net&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=jpeg?sec=1641955927&t=352c40b579ecf418602c8bed8e7483bb","yyqx3.jpg");
        CallableDemo01 t4 = new CallableDemo01("https://pic3.zhimg.com/80/v2-d9dac6e5f02104427b6664933774bec0_720w.jpg?source=1940ef5c","yyqx4.jpg");

        //创建执行服务
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);

        //提交执行
        Future<Boolean> result1 = ser.submit(t1);
        Future<Boolean> result2 = ser.submit(t2);
        Future<Boolean> result3 = ser.submit(t3);
        Future<Boolean> result4 = ser.submit(t4);

        //获取结果
        boolean r1 = result1.get();
        boolean r2 = result2.get();
        boolean r3 = result3.get();
        boolean r4 = result4.get();

        //关闭服务
        ser.shutdownNow();

    }
}

//下载器
class WebDownloader{

    public void downloader(String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，Downloader方法异常");
        }
    }
}

Lamda表达式

概念

• λ 希腊字母表中排序第十一位的字母，英语名称为 Lamda
• 避免匿名内部类定义过多
• 实质属于函数式编程概念

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

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

作用

• Functional Interface(函数式接口)
• 函数式接口的定义：
  任何接口，如果只包含唯一一个抽象的方法， 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，我们可以通过lambda表达式来创建该接口的对象。

推到lambdal表达式

/*
推到lambdal表达式
 */
public class LambdalDemo01 {

    //3.静态内部类
   static class Like1 implements Ilike{
        @Override
        public void lambda() {
            System.out.println("i like lambda1");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Ilike like = new Like();
        like.lambda();

        like = new Like1();
        like.lambda();

        //4.局部内部类
        class Like2 implements Ilike{
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("i like lambda2");
            }
        }
        like = new Like2();
        like.lambda();

        //5.匿名内部类 没有类的名字，必须借助接口或者父类实现
        like = new Ilike() {
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("i like lambda3");
            }
        };
        like.lambda();

        //6.用lambda简化
        like = ()->{
            System.out.println("i like lambda4");
        };
        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");
    }
}

lambda表达式简化

public class LambdalDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //1.lambda表达式简化
        Ilove love = (int a)-> {
                System.out.println("I love study:"+a);
        };
        //简化1：参数类型省去
        love = (a)-> {
            System.out.println("I love study:"+a);
        };
        //简化2：简化括号
        love = a-> {
            System.out.println("I love study:"+a);
        };
        //简化3：简化花括号
        love = a-> System.out.println("I love study:"+a);

        //总结：
        //lambda表达式只有一行代码的情况下才能简化成一行，若多行，需要代码块包裹
        //前提是接口为函数接口
        //多个参数也可以去掉类型，要去掉都去掉，必须加上括号
        love.love(2);
    }
}
interface Ilove{
    void love(int a);
}

静态代理

• 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角色
• 好处：
  代理对象可以做很多真实对象做不了的时间
  真实对象专注于自己的事情

/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角色
//好处：
//代理对象可以做很多真实对象做不了的时间
//真实对象专注于自己的事情
public class StaticProxy {
    public static void main(String[] args) {
        You  you =new You();
//        new Thread(new Runnable() {
//            @Override
//            public void run() {
//                System.out.println("我爱你");
//            }
//        }).start();
        new Thread(()-> System.out.println("我爱你")).start();
        new WeddingCompany(you).HappyMarry();
//        WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(you);
//        weddingCompany.HappyMarry();
    }
}

interface Marry{
    void HappyMarry();
}

//真实角色，你去结婚
class You implements Marry{
    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("百年好合，早生贵子");
    }
}

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

    //代理真实目标角色
    private Marry target;

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

    @Override
    public void HappyMarry() {
        before();
        this.target.HappyMarry(); //真实对象进行结婚
        after();
    }

    private void after() {
        System.out.println("结婚之后，收尾款");
    }

    private void before() {
        System.out.println("结婚之前，布置婚礼");
    }

线程状态

停止线程

• 不推荐使用JDK提供的stop()、destroy()方法【已废弃】。
• 推荐线程自己停下来。
• 建议使用一个标签位进行终止变量，当flag=false，则终止线程运行。

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；
• 每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁

//模拟倒计时
public class SleepDemo1 {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        tunDown();
        //打印当前系统时间
        Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis()); //获取系统当前时间
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));
            startTime = new Date((System.currentTimeMillis()));
        }
    }

    //模拟倒计时
    public static void tunDown() throws InterruptedException{
        int num =10;
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(num--);
            if(num<=0){
                break;
            }
        }
    }
}

线程礼让

• 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！

//测试礼让线程
//礼让不一定成功
public class YieldDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyYield myYield = new MyYield();
        new Thread(myYield,"线程1").start();
        new Thread(myYield,"线程2").start();
    }
}
class MyYield implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始执行");
        Thread.yield();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程执行结束");
    }
}

Join（插队）

• Join合并线程，待此线程执行完成后，在执行其他线程，其他线程阻塞
• 可以想象成插队

//测试Join方法
public class JoinDemo implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("插队线程"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //启动线程
        JoinDemo joinDemo = new JoinDemo();
        Thread thread = new Thread(joinDemo);
        thread.start();
        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            if(i==5){
               thread.join(); //插队
            }
            System.out.println("main:"+i);
        }
    }
}

线程状态观测

• Thread.State
• 线程状态
  1.new:尚未启动
  2.Runable:在java虚拟机中执行从线程
  3.Blocked:被阻塞等待监视器锁定的线程
  4.waiting:正在等待另一个线程执行特定动作的线程
  5.Timed_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
  6.Terminated:已退出的线程
• 一个线程可以在给定时间点处于一个状态。这些状态是不反映任何操作系统线程状态的虚拟机状态。

//观察测试线程的状态
public class StateDemo {
    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("...........");
            }
        });
       //观察状态
        Thread.State state = thread.getState();
        System.out.println(state);
        thread.start();
        state = thread.getState();
        System.out.println(state);

        while (state!=Thread.State.TERMINATED) //只要线程不终止，就一直检测输出
        {
            Thread.sleep(100);
            state = thread.getState();
            System.out.println(state);
        }

    }
}

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。
• 线程优先级用数字表示，范围从0-10：
  Thead.MIN_PRIORITY = 1;
  Thead.NORM_PRIORITY = 5;
  Thead.MAX_PRIORITY = 10;
• 使用一下的方法来改变或获取优先级
  getPriority()
setPriority(int XXX)
• 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。这都是看CPU的。

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：后台操作日志，监控内存，垃圾回收等待

//测试守护线程
//上帝守护你
public class DeamonDemo {
    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 表示用户线程，正常的线程都是用户线程
        thread.start();  //上帝守护线程

        new Thread(you).start(); //用户线程开始
    }
}

//上帝
class God implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("上帝保佑你！");
        }
    }
}
//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！=============");
    }

线程同步

• 多个线程操作同一个资源

并发：同一个对象被多个线程同时操作

如：抢票、两个银行同时取钱

线程同步：修改并发对象，需要线程同步

• 对象等待池–>排队
• 队列和锁
• 保证数据被访问的正确性，需要加锁机制（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。
• 存在问题：

1. 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起。
2. 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；
3. 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，会导致优先级导置，引起性能问题。

同步方法

• 由于通过private来保证数据对象只能被方法访问，所以我们需要针对方法提出一套机制，这个机制就是synchronized关键字，包括两种用法：synchroized方法和synchronized块。
  同步方法：public synchronized void menthond(int args){}
• synchronized方法控制对“对象”的访问，每个对象应该有一把锁，每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行，否则线程会阻塞。
• 方法一旦执行，就独占锁，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synchroized会影响效率。
  方法中太多需要修改的内容才需要锁，锁太多，浪费资源。

//线程不安全，有负数
public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        ByTicket byTicket = new ByTicket();
        new Thread(byTicket,"小张").start();
        new Thread(byTicket,"小明").start();
        new Thread(byTicket,"黄牛").start();
    }
}
class ByTicket implements Runnable{

    //票
    private int ticketNum = 10;
    private boolean flag = true;
    @Override
    public void run() {
        //买票
        while (flag){
            try {
                buy();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    //synchronized同步方法，锁的是this
    private synchronized void  buy() throws InterruptedException {
        //判断释是否有票
        if(ticketNum<=0){
            flag=false;
            return;
        }
        Thread.sleep(500);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"买了"+ticketNum--);
    }
}

同步块

• 同步块：synchroized(obj){}
• Obj称为：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，因为同步方法的方法监视器就是this，就是这个对象本身，或者是class[反射中讲解]
• 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. 第二给线程访问，发现同步监视器没有锁，然后锁定并访问。

//不安全的取钱·
//两人去银行取钱

public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account(100, "买房");
        Drawing me = new Drawing(account, 20);
        Drawing you = new Drawing(account, 90);
        new Thread(me,"我").start();
        new Thread(you,"你").start();
    }
}
//账户
class Account{
    int money;
    String name;
    public Account(int money, String name) {
        this.money = money;
        this.name = name;
    }
}
//银行：取钱线程
class Drawing implements  Runnable{

    Account account;
    int drawingMoney;
    int nowMoney;

    public Drawing(Account account, int drawingMoney) {
        this.account = account;
        this.drawingMoney = drawingMoney;
    }

    //synchronized 默认锁的是this
    @Override
    public void run() {
        //锁的对象是变化的量，需要增删改的对象
        synchronized (account){
            //取钱
            if(account.money-drawingMoney<=0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够，取不了");
                return;
            }
            //sleep：放大线程的不安全性
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            //卡内余额
            account.money=account.money-drawingMoney;
            //取到的钱
            nowMoney = nowMoney+drawingMoney;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卡内余额："+account.money);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"取到的钱："+nowMoney);
        }

    }

}

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，都停止执行情况。某一同步块同时拥有“两个以上对象的锁”时，就可能会发送“死锁”的问题。`//死锁：多个线程互相抱着对方需要的资源，然后形成僵持

死锁产生的必要条件

1. 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用
2. 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放
3. 不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强制剥夺。
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条件。

• 解决方法：只要想办法破解一种或者多种就可以避免死锁。

public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Makeup g1 = new Makeup(0, "漂亮女生1");
        Makeup g2 = new Makeup(1, "漂亮女生2");
        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
    static Lipstick lipstick = new Lipstick();
    static Mirror mirror = new Mirror();

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

    public 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，互相持有对方的锁，就需要拿到对方的资源
    private void makeUp() throws InterruptedException {
        if(choice==0){
            synchronized (lipstick){
                System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
                Thread.sleep(1000);
                //会死锁
//                synchronized (mirror){
//                    System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
//                }
            }
            synchronized (mirror){
                System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
            }
        }else{
            synchronized (mirror){
                System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);
                //会死锁
//                synchronized (lipstick){
//                    System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
//                }
            }
            synchronized (lipstick){
                System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
            }
        }

    }
}

Lock(锁)

• JDK5.0开始，java提供了更强大的线程同步机制 – 通过定义同步锁对象来实现同步。同步锁–>lock对象充当。
• java.util.concurrent.locks.Locks接口是控制多个线程对共享资源进行访问工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应该先获得lock对象。
• ReentrantLock类实现了Lock，它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁。

    //定义lock锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                lock.lock();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }

synchronized和Lock 差别

• Lock是显式锁（手动开启和关闭锁，别忘记关锁）synchronized是隐式锁，出了作用域自动释放
• Lock只要的代码块锁，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（生产者消费模式）

消费者和生产者–>共享同一资源，并且生产者和消费者之间相互依赖，互为条件，synchronized不够：
synchronized可阻止并发更新同一共享资源，实现同步
synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）

• 线程通信方法

• 均为Object类的方法，都只有在同步方法或者同步代码中使用，否则会抛出异常IllegalMonitorStateException

public class PCDemo {
    public static void main(String[] args) {
        SynContainern synContainern = new SynContainern();
        new Productor(synContainern).start();
        new Consumer(synContainern).start();

    }
}

//生产者
class Productor extends Thread{
    SynContainern containern = new SynContainern();

    public Productor(SynContainern containern) {
        this.containern = containern;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            containern.push(new Chicken(i));
            System.out.println("生产了第"+i+"只鸡");
        }
    }
}
//消费者
class Consumer extends Thread{
    SynContainern containern = new SynContainern();

    public Consumer(SynContainern containern) {
        this.containern = containern;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消费了--->第"+ containern.pop().id+"只鸡");
        }
    }
}
//产品
class Chicken{
    int id; //产品编号

    public Chicken(int id) {
        this.id = id;
    }
}
//缓存区
class SynContainern{
    //需要一个放产品的容器
    Chicken[] chickens =  new Chicken[10];
    //容器计数
    int count = 0;

    //生产者放入产品
    public synchronized void push(Chicken chicken) {
        //如果容器满了，通知消费者消费
        if(count==chickens.length){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //如果没有满，放入产品
        chickens[count]=chicken;
        count++;

        //可以通知消费者消费
        this.notifyAll();
    }

    //消费者拿出产品
    public  synchronized Chicken pop(){
        //如果没有产品了，通知生产者生产
        if(count==0){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];
        //通知生产者生产
        this.notifyAll();

        return chicken;
    }
}

//消费者生产者问题：解决方法2：信号灯法，标志位解决
public class PCDemo2 {
    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=new 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("快乐大本营");
            }else{
                this.tv.play("抖音：记录美好生活");
            }
        }
    }
}

//消费者 -->观众
class Watcher extends Thread {
    TV tv=new TV();

    public Watcher(TV tv) {
        this.tv = tv;
    }

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

//产品 -->节目
class TV {
    //演员表演，观众等待 T
    //观众观看，演员等待 F
    String voice;
    boolean flag = true;

    //表演
    public synchronized void play(String voice) {
        //演员等待，观众正在看
        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(); //通知唤醒
        this.voice = voice;
        this.flag = !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.notifyAll();
        this.flag = !flag;
    }
}

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：
  1.提高响应速度（减少了创建线程时间）
  2.降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次创建）
  3.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，最多保持长时间后终止
• 使用：
  JDK5.0起提供了线程相关的API:ExecutorService和Executors
  ExecutorService:真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
  1.void execute(Runable command):执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runable
  2.Futuresubmit(Callabletask):执行任务，有返回值，一般用来执行callable
  3.void shutdown():关闭连接池
• 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

//测试线程池
public class PoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建服务，创建线程池
        //newFixedThreadPool 参数：线程池大小
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

        //2.执行
        executorService.execute(new MyThread());
        executorService.execute(new MyThread());
        executorService.execute(new MyThread());
        executorService.execute(new MyThread());
        executorService.execute(new MyThread());

        //3.关闭连接
        executorService.shutdown();
    }
}
class MyThread implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i);
        }
    }
}