Java多线程

学习资源：

多线程-JAVA进阶之路
《Java高并发编程详解》汪文君

public class testThread extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("当前事件" + i);
        }

    }

    public static void main(String[] args) {
        testThread tt = new testThread();

        tt.start();

        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("=+++其他事件+++" + i);
        }
    }
}

Thread类和Runnable接口实现多线程的区别

应尽可能使用Runnable接口
启动线程：传入目标对象+Thread对象.start()
可以避免继承Thread类出现的单继承局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

// 一份资源
StartThread station = new StartThread();

// 多个代理
new Thread(station, "Jack").start();
new Thread(station, "David").start();
new Thread(station, "Mary").start();

Runnable 接口

简单使用方法

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/20 20:15
 */

public class TestThread2 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("当前事件" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread2 tt3 = new TestThread2();

//        Thread thread = new Thread(tt3);
//        thread.start();
        // 等同于：
        new Thread(tt3).start();

        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("=+++其他事件+++" + i);
        }
    }
}

Runnable

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/20 20:37
 */


public class TestThread3 implements Runnable{

    private int ticketNums = 10;


    @Override
    public void run() {
        while(true){
            if(ticketNums <= 0){
                break;
            }
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---> get ticket:" + ticketNums);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread3 ticket = new TestThread3();

        new Thread(ticket, "java").start();
        new Thread(ticket, "python").start();
        new Thread(ticket, "C++").start();
    }
}

龟兔赛跑

多个线程，操作一个对象

/**
 * 多个线程，操作一个对象
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/20 21:03
 */

public class Race implements Runnable{

    private  static String winner;

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {

            if(Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i % 10 ==0){
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            boolean flag = gameOver(i);
            if(flag){
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---> 跑了" + i + "步");
        }
    }

    private boolean gameOver(int steps){
        if(winner != null){
            return true;
        }{
            if(steps >= 100){
                winner = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("winner is" + winner);
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Race race = new Race();

        new Thread(race, "兔子").start();
        new Thread(race, "乌龟").start();
    }
}

静态代理

/**
 *      * 代理对象可以做很多真实对象无法完成的事情
 *      * 真实对象专注于自己的事情
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/20 21:49
 */



public class StaticProxy {

    public static void main(String[] args) {
//        You you = new You();
//        you.HappyMarry();


        WeddingCompany wc = new WeddingCompany(new You());
        wc.HappyMarry();
    }

}

interface Marry{
    void HappyMarry();
}

class You implements Marry{
    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("you get married!");
    }
}

class WeddingCompany implements Marry{
    private  Marry target;

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

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

    private void after() {
        System.out.println("收尾款，给好评");
    }

    private void before() {
        System.out.println("收尾款，给好评");
    }
}

优化代码

/**
 * 层层简化，逐步递进优化
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/20 22:10
 */


public class TestLambda1 {

    // 3. 静态内部类
    static class Like2 implements ILike{
        @Override
        public void lambda() {
            System.out.println("I like lambda2!");
        }
    }

    static class Like implements ILike{
        @Override
        public void lambda() {
            System.out.println("I like lambda!");
        }
    }

    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
        like = new ILike() {
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("I like lambda4!");
            }
        };
        like.lambda();

        // 6. lambda简化
        like = () -> System.out.println("I like lambda5!");
        like.lambda();

        // 其他
//        ILove love = (int name) -> System.out.println("I love " + name);

        ILove love = null;
        love = (name) -> System.out.println("I love " + name);
        love.love(123);

    }
}

// 1. 定义一个函数式接口
interface ILike{
    void lambda();
}

// 其他
interface ILove{
    void love(int name);
}


// 2. 实现类
class Like implements ILike{
    @Override
    public void lambda() {
        System.out.println("I like lambda!");
    }
}

线程停止

官方也已经不建议使用
自己动手写一个flag

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/21 16:41
 */


public class TestStop implements Runnable{

    // 1. 设置一个标志位
    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， 转换标志位
    public void stop(){
        this.flag = false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestStop ts = new TestStop();

        new Thread(ts).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
                ts.stop();
                System.out.println("线程停止了！");
            }
        }
    }
}

线程休眠

sleep进程进入阻塞时间是按毫秒计算的，1000ms = 1s
sleep存在异常InterruptedException
sleep时间到，线程进入就绪态
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

/**
 * 放大出现问题的发生性
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/21 19:03
 */


public class TestSleep implements Runnable{
    private int ticketNums = 10;

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

            try{
                Thread.sleep(1000);
            }catch (InterruptedException e){
                e.getStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---> 拿到了第" + ticketNums-- + "票");
        }
    }

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

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

yield

/**
 * 礼让不一定成功
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/21 19:40
 */

public class TestYield {
    public static void main(String[] args) {
        MyYield my = new MyYield();

        new Thread(my, "a").start();
        new Thread(my, "b").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() + "线程停止执行");
    }
}

线程强制执行 join

线程插入到主线程前面，主线程阻塞，当线程执行结束后主线程恢复

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/21 20:04
 */


public class TestJoin implements Runnable{


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

        Thread thread = new Thread(tj);
        thread.start();

        // 主线程
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            if(i == 800){
                thread.join();
                System.out.println("main..." + i);
            }
        }
    }

    // vip插入
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("join vip！！！！..." + i);
        }
    }
}

观察线程状态

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/21 21:19
 */


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

        Thread.State state = thread.getState();
        System.out.println(state);

        thread.start();
        state = thread.getState();
        System.out.println(state);

        while(state != Thread.State.TERMINATED){
            Thread.sleep(100);
            state = thread.getState();  // 更新线程状态
            System.out.println(state);  // 输出状态
        }
    }
}

线程的优先级

Java默认的线程优先级为5，线程的执行顺序由调度程序来决定，线程的优先级会在线程被调用之前设定。通常情况下，高优先级的线程将会比低优先级的线程有更高的几率得到执行。

JAVA提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程，线程调度器按照优先级决定应该调度哪个线程来执行
线程的优先级用数字表示，范围从1~10

Thread.MIN_PRIORITY = 1;

Thread.MAX_PRIORITY = 10;

Thread.NORM_PRIORITY = 5;

使用以下方式改变或获取优先级:

getPriority() setPriority(int ***)

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/22 09:25
 */


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

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("主线程" + "---" + Thread.currentThread().getPriority());
        TestPriority test = new TestPriority();
        Thread t1 = new Thread(test);
        Thread t2 = new Thread(test);
        Thread t3 = new Thread(test);
        Thread t4 = new Thread(test);
        t1.start();
        t2.setPriority(5);
        t2.start();
        t3.setPriority(10);
        t3.start();
        t4.setPriority(4);
        t4.start();
    }
}

Output:

主线程---5
Thread-0---5
Thread-1---5
Thread-2---10
Thread-3---4

守护线程 daemon

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，例如后台记录操作日志，监控日志，垃圾回收等待。

JVM 程序在什么情况下能够正常退出？

The Java Virtual Machine exits when the only threads running are all daemon threads.

当 JVM 中不存在任何一个正在运行的非守护线程时，则 JVM 进程即会退出。

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/22 10:21
 */

public class TestDaemon1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
      	// 创建一个非守护线程；
        Thread thread = new Thread(() -> {
           // 模拟非守护线程不退出的情况；
           while (true){
               try{
                   TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                   System.out.println("I am running...");
               }catch (InterruptedException e){
                   e.printStackTrace();
               }
           }
        });
				// 启动线程;
        thread.start();

        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
				// 主线程即将退出;
        System.out.println("The main thread ready to exit...");

    }
}

Output:

线程无法退出：

I am running...
The main thread ready to exit...
I am running...
I am running...
I am running...
I am running...
I am running...
I am running...
I am running...

守护进程的方法

import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/22 10:27
 */

public class TestDaemon2 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
      	// 添加一个钩子（Hook）线程, 用来监听 JVM 退出，并输出日志；
        Runtime.getRuntime()
                .addShutdownHook(new Thread(() -> System.out.println("The JVM exit success")));
        Thread thread = new Thread(() -> {
           while(true){
               try {
                   TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                   System.out.println("I am running...");
               }catch (InterruptedException e){
                   e.printStackTrace();
               }
           }
        });

        thread.setDaemon(true);
        thread.start();

        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        System.out.println("The main thread ready to exit...");
    }
}

Output:

I am running...
The main thread ready to exit...
The JVM exit success

可以看到，当主线程退出时，JVM 会随之退出运行，守护线程同时也会被回收，即使你里面是个死循环也不碍事。

钩子进程

来源: Java 多线程之 Hook (钩子) 线程

通常情况下，我们可以向应用程序注入一个或多个 Hook (钩子) 线程，这样，在程序即将退出的时候，也就是 JVM 程序即将退出的时候，Hook 线程就会被启动执行。

一些常见应用场景：

防止程序重复执行，具体实现可以在程序启动时，校验是否已经生成 lock 文件，如果已经生成，则退出程序，如果未生成，则生成 lock 文件，程序正常执行，最后再注入 Hook 线程，这样在 JVM 退出的时候，线程中再将 lock 文件删除掉；

PS: 这种防止程序重复执行的策略，也被应用于 Mysql 服务器，zookeeper, kafka 等系统中。

Hook 线程中也可以执行一些资源释放的操作，比如关闭数据库连接，Socket 连接等

线程同步

当遇到同一个资源，多个人想要使用的情况时，最天然的解决办法就是排队。处理多线程问题时，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还要修改对象。此时就需要线程同步。线程同步实际上是一种等待机制，多个需要同时访问此对象的线程要进入此对象的等待池队列，等待前面的线程使用完毕（每个对象都有一把锁），下一个线程再开始使用。

线程同步的应用场景就是多个线程操作同一个资源。
上下文切换

上下文切换（有时也称做进程切换或任务切换）是指 CPU 从一个进程（或线程）切换到另一个进程（或线程）。上下文是指某一时间点 CPU 寄存器和程序计数器的内容。（有时也称做进程切换或任务切换）是指 CPU 从一个进程（或线程）切换到另一个进程（或线程）。上下文是指某一时间点 CPU 寄存器和程序计数器的内容。

并发

同一个对象被多个线程同时操作

由于同一个进程的多个线程共享同一块存储空间，在带来方便的同时，也带来了访问冲突问题，为了保证数据在方法中被访问时的正确性，在访问时加入锁机制 Synchronized，当一个线程获得对象的排它锁，独占资源，其他线程必须等待，使用后释放锁即可，存在以下问题：

一个线程持有锁会导致进程的其他线程挂起；
在多线程竞争下，加锁、释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，引起性能问题；
如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁，会导致优先级倒置，引起性能问题。

要针对方法提出一套机制，这套机制就是synchronized 关键字，它包括两种用法synchronized 方法和synchronized块
同步方法：

public synchronized void method(int args) {}
synchronized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，否则线程会阻塞，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。

使用线程同步锁的三个方法：

使用使用synchronized同步锁锁住方法
使用synchronized同步锁锁住变化的参数
使用Lock同步锁

缺陷：若将一个大的方法申明微synchronized会大大影响效率。因为方法里面需要修改的内容才需要锁，锁太多就影响效率了。

锁方法

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/22 16:21
 */

public class SafeDrawMoney{
    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account(100, "旅行基金");

        Drawing you = new Drawing(account, 50,"你");
        Drawing gf = new Drawing(account, 100, "你老婆");

        you.start();
        gf.start();
    }
}

class Account{
    int money;
    String name;

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

class Drawing extends Thread{
    // 账户
    Account account;
    // 取了多少钱
    int drawingMoney;
    // 手里还有多少钱
    int nowMoney;

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

    @Override
    public void run() {
        // 需要增删改的对象
        synchronized (account){
            if(account.money - drawingMoney < 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"余额不足");
                return;
            }
            // 卡内余额 = 余额 - 你取的钱
            account.money = account.money - drawingMoney;

            // 手里的钱
            nowMoney = nowMoney + drawingMoney;

            System.out.println(account.name+"余额为：" + account.money);

            // Thread.currentThread().getName() = this.getName()
            System.out.println(this.getName() + "手里的钱:" + account.money);
        }
    }
}

锁变量

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/22 16:08
 */

public class SafeBuyTicket implements Runnable{
    private int ticketNums = 10;
    boolean flag = true;  // 外部停止方式

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

    // synchronized 同步方法，锁的是this
    public synchronized void buy() throws InterruptedException {
        if(ticketNums <= 0){
            flag = false;
            return;
        }
        Thread.sleep(100);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "买到第"+ ticketNums-- + "张票");

    }

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

        new Thread(ticket, "老人").start();
        new Thread(ticket, "小孩").start();
        new Thread(ticket, "黄牛党").start();
    }
}

锁集合

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

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/22 17:05
 */


public class SafeList {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();

        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(() ->{
               synchronized (list){
                   list.add(Thread.currentThread().getName());
               }
            }).start();
        }
        try{
            Thread.sleep(3000);
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

多线程使用集合时推荐使用CopyOnWriteArrayList ，它适合用在“读多，写少”的“并发”应用中，是线程安全的

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/22 17:52
 */


public class TestJUC {
    public static void main(String[] args) {
        CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(() -> {
               list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        try{
            Thread.sleep(1000);
        }catch (InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        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，而导致两个或多个线程都在等待对方释放资源，都会停止执行的情况，某一个同步块同时拥有“两个以上对象的锁”时，就有可能发生死锁的问题

也就是多个线程互相拿着对方需要的资源，然后形成僵持

解决方法：同一个代码块不能同时报两把锁

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放。

（3）不剥夺条件: 进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。

（4）循环等待条件: 若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

会产生死锁的情况

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/22 18:09
 */

public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Makeup girl1 = new Makeup(0, "mary");
        Makeup girl2 = new Makeup(1, "daisy");

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

class Makeup extends Thread{
    // 需要的资源只有一份，用static来保证
    static LipStick lipstick = new LipStick();
    static Mirror mirror = new Mirror();

    int choice;
    String girlName;

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

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

    // 化妆， 互相持有对方的锁，就是需要拿到对方的资源
    private void makeup() throws InterruptedException{
        if(choice == 0){
            synchronized (lipstick){
                System.out.println(this.girlName + " get lipstick's lock");
                Thread.sleep(1000);
                // 一秒后想获得镜子
                synchronized (mirror){
                    System.out.println(this.girlName + " get mirror's lock");
                }
            }
        }else {
            synchronized (mirror) {
                System.out.println(this.girlName + " get mirror's lock");
                Thread.sleep(1000);
                // 一秒后想获得口红
                synchronized (lipstick) {
                    System.out.println(this.girlName + " get lipstick's lock");
                }
            }
        }
    }
}

class Mirror{

}

class LipStick{

}

output:

mary get lipstick's lock
daisy get mirror's lock

消除死锁的情况

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/22 18:09
 */

public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Makeup girl1 = new Makeup(0, "mary");
        Makeup girl2 = new Makeup(1, "daisy");

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

class Makeup extends Thread{
    // 需要的资源只有一份，用static来保证
    static LipStick lipstick = new LipStick();
    static Mirror mirror = new Mirror();

    int choice;
    String girlName;

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

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

    // 化妆， 互相持有对方的锁，就是需要拿到对方的资源
    private void makeup() throws InterruptedException{
        if(choice == 0){
            synchronized (lipstick){
                System.out.println(this.girlName + " get lipstick's lock");
                Thread.sleep(1000);
            }
            // 一秒后想获得镜子
            synchronized (mirror){
                System.out.println(this.girlName + " get mirror's lock");
            }
        }else {
            synchronized (mirror) {
                System.out.println(this.girlName + " get mirror's lock");
                Thread.sleep(1000);
            }
            // 一秒后想获得口红
            synchronized (lipstick) {
                System.out.println(this.girlName + " get lipstick's lock");
            }
        }
    }
}

class Mirror{

}

class LipStick{

}

output:

mary get lipstick's lock
daisy get mirror's lock
mary get mirror's lock
daisy get lipstick's lock

Lock锁

从jdk5.0开始，java提供了更轻大的线程同步机制，通过显式定义同步锁对象来实现同步，同步锁使用lock对象充当
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
ReentranLock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

不安全的多线程

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/22 21:01
 */

public class TestLock {
    public static void main(String[] args) {
        TestLock2 tl = new TestLock2();
        new Thread(tl).start();
        new Thread(tl).start();
        new Thread(tl).start();

    }

}

class TestLock2 implements Runnable{
    int ticketNums = 10;


    @Override
    public void run() {
        while(true){
            if(ticketNums > 0){
                try{
                    Thread.sleep(1000);
                }catch (InterruptedException e){
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(ticketNums--);
            }else{
                break;
            }
        }
    }
}

安全的锁

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/22 21:01
 */

public class TestLock {
    public static void main(String[] args) {
        TestLock3 tl = new TestLock3();
        new Thread(tl).start();
        new Thread(tl).start();
        new Thread(tl).start();
    }

}

class TestLock3 implements Runnable{
    int ticketNums = 10;

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

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

        }
    }
}

Synchronized与Lock的对比

Lock是显示锁（手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁）
Synchronized是隐式锁，出来作用域自动释放
Lock只有代码块锁
Synchronized有代码块和方法锁

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，分配了相应的资源） > 同步方法（在方法体之外）

线程协作

线程通信：等待、通知

生产者消费者问题

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讯问题

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 tiomeout)	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同步代码块中使用，否则会抛出异常IIIegalMonitorStateException

解决方法

管程法
i. 生产者将生产好的数据放入数据缓存区，消费者从缓存区取出数据
信号灯法
i. 生产者/消费者查看信号判断是否可以存/取数据

管程法

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/22 21:29
 */


public class TestPC {
    public static void main(String[] args) {
        Container container = new Container();
        new Productor(container).start();
        new Consumer(container).start();
    }
}


class Productor extends Thread{
    Container container;

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

    // 生产产品
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            container.push(new Chicken(i));
            System.out.println("生产了第 "+i+" 只鸡！");
        }
    }
}

class Consumer extends Thread{
    Container container;
    public Consumer(Container container) {
        this.container = container;
    }

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

// product
class Chicken{
    int id;

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

// 缓冲区
class Container{
    // 需要一个容器大小
    Chicken[] chickens = new Chicken[10];

    // 容器计算器
    int count = 0;

    public synchronized void push(Chicken chicken){
        //如果容器满了，需要等待消费者消费
        if(count == chickens.length){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 如果没有满，则需要丢入产品
        chickens[count] = chicken;
        count++;
        // 可以通知消费者消费
        this.notifyAll();
    }

    // 消费者消费产品
    public synchronized Chicken pop(){
        // 判断能否消费
        if(count == 0){
            // 等待生产者生产
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        // 可以开始消费
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];
        // 通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }
}

Output:

……
生产了第 27 只鸡！
生产了第 28 只鸡！
生产了第 29 只鸡！
生产了第 30 只鸡！
生产了第 31 只鸡！
消费了第 22 只鸡
消费了第 32 只鸡
消费了第 31 只鸡
消费了第 30 只鸡
……

信号灯法

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/22 21:41
 */

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("播放中国好声音");
            }else{
                this.tv.play("播放新闻联播");
            }
        }
    }
}

//消费者 -> 观众
class Watcher extends Thread{
    TV tv;

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

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

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

    // 表演
    public synchronized void play(String voice){
        // 观众等待，演员开始表演
        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;

    }

    // 观众观看
    public synchronized void watch(){
        if(flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("观众观看了 "+voice);
        // 通知演员开始表演
        this.notifyAll();
        this.flag = !this.flag;
    }
}

output：

演员表演了 播放中国好声音
观众观看了 播放中国好声音
演员表演了 播放新闻联播
观众观看了 播放新闻联播
演员表演了 播放中国好声音
观众观看了 播放中国好声音
演员表演了 播放新闻联播
观众观看了 播放新闻联播

线程池

背景：经常创建和销毁，使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大
思路：提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁，实现重复利用。类似生活中的公共交通工具
好处：提高相应速度（减少了创建新线程的时间）
降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
便于线程管理
- corePoolSize：核心池的大小
- maxinumPoolSize：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

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

/**
 * @author: lijinhao
 * @date: 2021/12/22 21:52
 */


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

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

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

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

output：

pool-1-thread-1
pool-1-thread-4
pool-1-thread-3
pool-1-thread-2

以上为入门java多线程所有内容

项目代码位置: https://github.com/Leekinghou/JavaCoreTechnology