第10章_多线程 本章专题与脉络
我们之前学习的程序在没有跳转语句的情况下，都是由上至下沿着一条路径依次执行。现在想要设计一个程序，可以同时有多条执行路径同时执行。比如，一边游戏，一边qq聊天，一边听歌，怎么设计？
要解决上述问题，需要使用多进程 */ * 多线程 来解决。
1. 相关概念 1.1 程序、进程与线程
程序（program） ：为完成特定任务，用某种语言编写的一组指令的集合 。即指一段静态的代码 ，静态对象。
进程（process） ：程序的一次执行过程，/ 正在内存中运行的应用程序 。如：运行中的QQ，运行中的网易音乐播放器。
每个进程都有一个独立的内存空间，系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。（生命周期）
程序是静态的，进程是动态的
进程作为操作系统调度 和分配资源的最小单位 （/系统运行程序的基本单位 ），系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域。
现代的操作系统，大都是支持多进程的，支持同时运行多个程序。比如：现在我们上课一边使用编辑器，一边使用录屏软件，同时还开着画图板，dos窗口等软件。
线程（thread） ：进程可进一步细化为线程，是程序内部的一条执行路径 。一个进程中至少有一个线程。
一个进程 同一时间若并行 执行多个线程 ，就是支持多线程的。
线程 作为CPU调度和执行的最小单位 。
一个进程中的多个线程共享相同的内存单元，它们从同一个堆中分配对象，可以访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便、高效。但多个线程操作共享的系统资源可能就会带来安全的隐患。
下图中，红框的蓝色区域为线程独享，黄色区域为线程共享。
注意：
不同的进程之间是不共享内存的。
进程之间的数据交换和通信的成本很高。
1.2 查看进程和线程 我们可以在电脑底部任务栏，右键—–>打开任务管理器，可以查看当前任务的进程：
1、每个应用程序的运行都是一个进程
2、一个应用程序的多次运行，就是多个进程
3、一个进程中包含多个线程
1.3 线程调度
1.4 多线程程序的优点 背景： 以单核CPU为例，只使用单个线程先后完成多个任务（调用多个方法），肯定比用多个线程来完成用的时间更短，为何仍需多线程呢？
多线程程序的优点：
提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义，可增强用户体验。[可以一边聊天，一边学习]
提高计算机系统CPU的利用率
改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程，独立运行，利于理解和修改
1.5 补充概念 1.5.1 单核CPU和多核CPU 单核CPU，在一个时间单元内，只能执行一个线程的任务。例如，可以把CPU看成是医院的医生诊室，在一定时间内只能给一个病人诊断治疗。所以单核CPU就是，代码经过前面一系列的前导操作（类似于医院挂号，比如有10个窗口挂号），然后到cpu处执行时发现，就只有一个CPU（对应一个医生），大家排队执行。
这时候想要提升系统性能，只有两个办法，要么提升CPU性能（让医生看病快点），要么多加几个CPU（多整几个医生），即为多核的CPU。
问题：多核的效率是单核的倍数吗？譬如4核A53的cpu，性能是单核A53的4倍吗？理论上是，但是实际不可能，至少有两方面的损耗。
一个是多个核心的其他共用资源限制。譬如，4核CPU对应的内存、cache、寄存器并没有同步扩充4倍。这就好像医院一样，1个医生换4个医生，但是做B超检查的还是一台机器，性能瓶颈就从医生转到B超检查了。另一个是多核CPU之间的协调管理损耗。譬如多个核心同时运行两个相关的任务，需要考虑任务同步，这也需要消耗额外性能。好比公司工作，一个人的时候至少不用开会浪费时间，自己跟自己商量就行了。两个人就要开会同步工作，协调分配，所以工作效率绝对不可能达到2倍。
1.5.2 并行与并发
在操作系统中，启动了多个程序，并发指的是在一段时间内宏观上有多个程序同时运行，这在单核 CPU 系统中，每一时刻只能有一个程序执行，即微观上这些程序是分时的交替运行，只不过是给人的感觉是同时运行，那是因为分时交替运行的时间是非常短的。
而在多核 CPU 系统中，则这些可以并发执行的程序便可以分配到多个CPU上，实现多任务并行执行，即利用每个处理器来处理一个可以并发执行的程序，这样多个程序便可以同时执行。目前电脑市场上说的多核 CPU，便是多核处理器，核越多，并行处理的程序越多，能大大的提高电脑运行的效率。
2.创建和启动线程 2.1 概述
2.2 方式1：继承Thread类 Java通过继承Thread类来创建 并启动多线程 的步骤如下：
定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务
创建Thread子类的实例，即创建了线程对象
调用线程对象的start()方法来启动该线程
代码如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 public class MyThread extends Thread public MyThread (String name) super (name); } @Override public void run () for (int i = 0 ; i < 10 ; i++) { System.out.println(getName()+"：正在执行！" +i); } } }
测试类：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 public class TestMyThread public static void main (String[] args) MyThread mt1 = new MyThread("子线程1" ); mt1.start(); MyThread mt2 = new MyThread("子线程2" ); mt2.start(); for (int i = 0 ; i < 10 ; i++) { System.out.println("main线程！" +i); } } }
注意：
如果自己手动调用run()方法，那么就只是普通方法，没有启动多线程模式。
run()方法由JVM调用，什么时候调用，执行的过程控制都有操作系统的CPU调度决定。
想要启动多线程，必须调用start方法。
一个线程对象只能调用一次start()方法启动，如果重复调用了，则将抛出以上的异常“IllegalThreadStateException”。
2.3 方式2：实现Runnable接口 Java有单继承的限制，当我们无法继承Thread类时，那么该如何做呢？在核心类库中提供了Runnable接口，我们可以实现Runnable接口，重写run()方法，然后再通过Thread类的对象代理启动和执行我们的线程体run()方法
步骤如下：
定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。
创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread的target参数来创建Thread对象，该Thread对象才是真正
调用线程对象的start()方法，启动线程。调用Runnable接口实现类的run方法。
代码如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 public class MyRunnable implements Runnable @Override public void run () for (int i = 0 ; i < 20 ; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i); } } }
测试类：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 public class TestMyRunnable public static void main (String[] args) MyRunnable mr = new MyRunnable(); Thread t = new Thread(mr, "长江" ); t.start(); for (int i = 0 ; i < 20 ; i++) { System.out.println("黄河 " + i); } } }
通过实现Runnable接口，使得该类有了多线程类的特征。所有的分线程要执行的代码都在run方法里面。
在启动的多线程的时候，需要先通过Thread类的构造方法Thread(Runnable target) 构造出对象，然后调用Thread对象的start()方法来运行多线程代码。
实际上，所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的。因此，不管是继承Thread类还是实现
说明：Runnable对象仅仅作为Thread对象的target，Runnable实现类里包含的run()方法仅作为线程执行体。
2.4 变形写法 使用匿名内部类对象来实现线程的创建和启动
1 2 3 4 5 6 7 8 9 new Thread("新的线程！" ){ @Override public void run () for (int i = 0 ; i < 10 ; i++) { System.out.println(getName()+"：正在执行！" +i); } } }.start();
1 2 3 4 5 6 7 8 9 new Thread(new Runnable(){ @Override public void run () for (int i = 0 ; i < 10 ; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"：" + i); } } }).start();
2.5 对比两种方式 联系
Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。即：
1 public class Thread extends Object implements Runnable
区别
实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势
避免了单继承的局限性
多个线程可以共享同一个接口实现类的对象，非常适合多个相同线程来处理同一份资源。
增加程序的健壮性，实现解耦操作，代码可以被多个线程共享，代码和线程独立。
2.6 练习 创建两个分线程，让其中一个线程输出1-100之间的偶数，另一个线程输出1-100之间的奇数。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 //实现输出偶数 class PrintNumber2 implements Runnable{ //1.创建一个子类实现Runnable接口 //2.实现接口中的run() --->将此线程要执行的操作声明在此方法体中 @Override public void run(){ for (int i=0;i<=100;i++) { if(i%2==0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i); } } } } //实现输出奇数 class PrintNumber3 implements Runnable{ //1.创建一个子类实现Runnable接口 //2.实现接口中的run() --->将此线程要执行的操作声明在此方法体中 @Override public void run(){ for (int i=0;i<=100;i++) { if(i%2!=0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i); } } } } // public class EvenNumberTest2 { public static void main(String[] args) { //3.创建当前实现类的对象 PrintNumber2 printNumber2=new PrintNumber2(); //4.将此对象作为参数传递给Thread的构造器中，创建Thread类的实例 Thread thread=new Thread(printNumber2); //5.Thread类的实例调用start() thread.start(); //3.创建当前实现类的对象 PrintNumber3 printNumber3=new PrintNumber3(); //再创建一个线程 //4.将此对象作为参数传递给Thread的构造器中，创建Thread类的实例 Thread thread2=new Thread(printNumber3); //5.Thread类的实例调用start() thread2.start(); } }
3. Thread类的常用结构 3.1 构造器
public Thread() :分配一个新的线程对象。
public Thread(String name) :分配一个指定名字的新的线程对象。
public Thread(Runnable target) :指定创建线程的目标对象，它实现了Runnable接口中的run方法
public Thread(Runnable target,String name) :分配一个带有指定目标新的线程对象并指定名字。
3.2 常用方法系列1
public void run() :此线程要执行的任务在此处定义代码。
public void start() :导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法。
public String getName() :获取当前线程名称。
public void setName(String name) ：设置该线程名称。
public static Thread currentThread() :返回对当前正在执行的线程对象的引用。在Thread子类中就是this，通常用于主线程和Runnable实现类
public static void sleep(long millis) :使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停（暂时停止执行）。
public static void yield() ：yield只是让当前线程暂停一下，让系统的线程调度器重新调度一次，希望优先级与当前线程相同或更高的其他线程能够获得执行机会，但是这个不能保证，完全有可能的情况是，当某个线程调用了yield方法暂停之后，线程调度器又将其调度出来重新执行。
3.3 常用方法系列2
public final boolean isAlive()：测试线程是否处于活动状态。如果线程已经启动且尚未终止，则为活动状态。
void join() ：等待该线程终止。
void join(long millis) ：等待该线程终止的时间最长为 millis 毫秒。如果millis时间到，将不再等待。
void join(long millis, int nanos) ：等待该线程终止的时间最长为 millis 毫秒 + nanos 纳秒。
public final void stop()：已过时，不建议使用。强行结束一个线程的执行，直接进入死亡状态。run()即刻停止，可能会导致一些清理性的工作得不到完成，如文件，数据库等的关闭。同时，会立即释放该线程所持有的所有的锁，导致数据得不到同步的处理，出现数据不一致的问题。
void suspend() / void resume() : 这两个操作就好比播放器的暂停和恢复。二者必须成对出现，否则非常容易发生死锁。suspend()调用会导致线程暂停，但不会释放任何锁资源，导致其它线程都无法访问被它占用的锁，直到调用resume()。已过时，不建议使用。
3.4 常用方法系列3 每个线程都有一定的优先级:
优先级相同的线程 —> 分时调度策略默认 :和创建它的父线程优先级相同。
Thread类的三个优先级常量：
MAX_PRIORITY（10）：最高优先级 【max_priority】
MIN _PRIORITY （1）：最低优先级 【min_priority】
NORM_PRIORITY （5）：普通优先级，默认情况下main线程具有普通优先级。 【norm_priority】
public final int getPriority() ：返回线程优先级
public final void setPriority(int newPriority) ：改变线程的优先级，范围在[1,10]之间。
练习：获取main线程对象的名称和优先级。
声明一个匿名内部类继承Thread类，重写run方法，在run方法中获取线程名称和优先级。设置该线程优先级为最高优先级并启动该线程。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 public class MainTest public static void main (String[] args) Thread t= new Thread(new Runnable() { @Override public void run () System.out.println("获取main线程对象的名称和优先级" ); System.out.println(); } }); System.out.println(t.getName()); System.out.println(t.getPriority()); System.out.println("--------------" ); System.out.println(Thread.currentThread().getName()); System.out.println(Thread.currentThread().getPriority()); } } 最终输出: Thread-0 5 -------------- main 5
案例：
声明一个匿名内部类继承Thread类，重写run方法，实现打印[1,100]之间的偶数，要求每隔1秒打印1个偶数。
声明一个匿名内部类继承Thread类，重写run方法，实现打印[1,100]之间的奇数，
当打印到5时，让奇数线程暂停一下，再继续。
当打印到5时，让奇数线程停下来，让偶数线程执行完再打印。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 public class MainTest public static void main (String[] args) Thread t1=new Thread(new Runnable(){ @Override public void run () for (int i=2 ;i<=100 ;i+=2 ) { try { Thread.sleep(1000 ); } catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(e); } System.out.println(i); } } }); t1.start(); Thread t2=new Thread(new Runnable() { @Override public void run () for (int i=1 ;i<=100 ;i+=2 ) { System.out.println(i); if (i==5 ){ Thread.yield(); try { t1.join(); } catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(e); } } } } }); t2.start(); } }
3.5 守护线程（看门狗） 有一种线程，它是在后台运行的，它的任务是为其他线程提供服务 ，这种线程被称为“守护线程 ”。JVM的垃圾回收线程 就是典型的守护线程。
守护线程有个特点，就是如果所有非守护线程都死亡，那么守护线程自动死亡。形象理解：兔死狗烹，鸟尽弓藏
调用setDaemon(true)方法可将指定线程设置为守护线程。必须在线程启动之前设置，否则会报IllegalThreadStateException异常。
调用isDaemon()可以判断线程是否是守护线程。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 public class TestThread public static void main (String[] args) MyDaemon m = new MyDaemon(); m.setDaemon(true ); m.start(); for (int i = 1 ; i <= 100 ; i++) { System.out.println("main:" + i); } } } class MyDaemon extends Thread public void run () while (true ) { System.out.println("我一直守护者你..." ); try { Thread.sleep(1 ); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }
4. 多线程的生命周期 Java语言使用Thread类及其子类的对象来表示线程，在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下一些状态：
4.1 JDK1.5之前：5种状态 线程的生命周期有五种状态：新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、死亡（Dead）。CPU需要在多条线程之间切换，于是线程状态会多次在运行、阻塞、就绪之间切换。
1.新建
当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时，新生的线程对象处于新建状态。此时它和其他Java对象一样，仅仅由JVM为其分配了内存，并初始化了实例变量的值。此时的线程对象并没有任何线程的动态特征，程序也不会执行它的线程体run()。
2.就绪
但是当线程对象调用了start()方法之后，就不一样了，线程就从新建状态转为就绪状态。JVM会为其创建方法调用栈和程序计数器，当然，处于这个状态中的线程并没有开始运行，只是表示已具备了运行的条件，随时可以被调度。至于什么时候被调度，取决于JVM里线程调度器的调度。
注意：
程序只能对新建状态的线程调用start()，并且只能调用一次，如果对非新建状态的线程，如已启动的线程或已死亡的线程调用start()都会报错IllegalThreadStateException异常。
3.运行
如果处于就绪状态的线程获得了CPU资源时，开始执行run()方法的线程体代码，则该线程处于运行状态。如果计算机只有一个CPU核心，在任何时刻只有一个线程处于运行状态，如果计算机有多个核心，将会有多个线程并行(Parallel)执行。
当然，美好的时光总是短暂的，而且CPU讲究雨露均沾。对于抢占式策略的系统而言，系统会给每个可执行的线程一个小时间段来处理任务，当该时间用完，系统会剥夺该线程所占用的资源，让其回到就绪状态等待下一次被调度。此时其他线程将获得执行机会，而在选择下一个线程时，系统会适当考虑线程的优先级。
4.阻塞
当在运行过程中的线程遇到如下情况时，会让出 CPU 并临时中止自己的执行，进入阻塞状态：
线程调用了sleep()方法，主动放弃所占用的CPU资源；
线程试图获取一个同步监视器，但该同步监视器正被其他线程持有；
线程执行过程中，同步监视器调用了wait()，让它等待某个通知（notify）；
线程执行过程中，同步监视器调用了wait(time)
线程执行过程中，遇到了其他线程对象的加塞（join）；
线程被调用suspend方法被挂起（已过时，因为容易发生死锁）；
当前正在执行的线程被阻塞后，其他线程就有机会执行了。针对如上情况，当发生如下情况时会解除阻塞，让该线程重新进入就绪状态，等待线程调度器再次调度它：
线程的sleep()时间到；
线程成功获得了同步监视器；
线程等到了通知(notify)；
线程wait的时间到了
加塞的线程结束了；
被挂起的线程又被调用了resume恢复方法（已过时，因为容易发生死锁）；
5.死亡
线程会以以下三种方式之一结束，结束后的线程就处于死亡状态：
run()方法执行完成，线程正常结束
线程执行过程中抛出了一个未捕获的异常（Exception）或错误（Error）
直接调用该线程的stop()来结束该线程（已过时）
4.2 JDK1.5及之后：6种状态 在java.lang.Thread.State的枚举类中这样定义：
1 2 3 4 5 6 7 8 public enum State { NEW, RUNNABLE, BLOCKED, WAITING, TIMED_WAITING, TERMINATED; }
NEW（新建）：线程刚被创建，但是并未启动。还没调用start方法。RUNNABLE（可运行）：这里没有区分就绪和运行状态。因为对于Java对象来说，只能标记为可运行，至于什么时候运行，不是JVM来控制的了，是OS来进行调度的，而且时间非常短暂，因此对于Java对象的状态来说，无法区分。Terminated（被终止）：表明此线程已经结束生命周期，终止运行。重点说明，根据Thread.State的定义，阻塞状态分为三种 ：BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING。
BLOCKED（锁阻塞）：在API中的介绍为：一个正在阻塞、等待一个监视器锁（锁对象）的线程处于这一状态。只有获得锁对象的线程才能有执行机会。
比如，线程A与线程B代码中使用同一锁，如果线程A获取到锁，线程A进入到Runnable状态，那么线程B就进入到Blocked锁阻塞状态。
TIMED_WAITING（计时等待）：在API中的介绍为：一个正在限时等待另一个线程执行一个（唤醒）动作的线程处于这一状态。
当前线程执行过程中遇到Thread类的sleep或join，Object类的wait，LockSupport类的park方法，并且在调用这些方法时，设置了时间，那么当前线程会进入TIMED_WAITING，直到时间到，或被中断。
WAITING（无限等待）：在API中介绍为：一个正在无限期等待另一个线程执行一个特别的（唤醒）动作的线程处于这一状态。
当前线程执行过程中遇到遇到Object类的wait，Thread类的join，LockSupport类的park方法，并且在调用这些方法时，没有指定时间，那么当前线程会进入WAITING状态，直到被唤醒。
通过Object类的wait进入WAITING状态的要有Object的notify/notifyAll唤醒；
通过Condition的await进入WAITING状态的要有Condition的signal方法唤醒；
通过LockSupport类的park方法进入WAITING状态的要有LockSupport类的unpark方法唤醒
通过Thread类的join进入WAITING状态，只有调用join方法的线程对象结束才能让当前线程恢复；
说明：当从WAITING或TIMED_WAITING恢复到Runnable状态时，如果发现当前线程没有得到监视器锁，那么会立刻转入BLOCKED状态。
我们在翻阅API的时候会发现Timed Waiting（计时等待） 与 Waiting（无限等待） 状态联系还是很紧密的，
举例：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 public class ThreadStateTest public static void main (String[] args) throws InterruptedException SubThread t = new SubThread(); System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState()); t.start(); while (Thread.State.TERMINATED != t.getState()) { System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState()); Thread.sleep(500 ); } System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState()); } } class SubThread extends Thread @Override public void run () while (true ) { for (int i = 0 ; i < 10 ; i++) { System.out.println("打印：" + i); try { Thread.sleep(1000 ); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } break ; } } }
命令行演示：
5. 线程安全问题及解决 当我们使用多个线程访问同一资源 （可以是同一个变量、同一个文件、同一条记录等）的时候，若多个线程只有读操作，那么不会发生线程安全问题。但是如果多个线程中对资源有读和写的操作，就容易出现线程安全问题。
举例：
类比：
5.1 同一个资源问题和线程安全问题 案例：
火车站要卖票，我们模拟火车站的卖票过程。因为疫情期间，本次列车的座位共100个（即，只能出售100张火车票）。我们来模拟车站的售票窗口，实现多个窗口同时售票的过程。注意：不能出现错票、重票。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 方式一:实现接口 //实现接口 class SaleTicket implements Runnable{ int ticket=100; //实现接口的run方法 @Override public void run() { while(true){ if(ticket>0){ try { Thread.sleep(10); //要让线程休眠10毫秒 } catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(e); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"售票,票号为"+ticket); ticket--; //卖出去就少一张余额 }else{ break; //卖完了 } } } } public class WindowTest { public static void main(String[] args) { SaleTicket s=new SaleTicket(); Thread t1=new Thread(s); Thread t2=new Thread(s); Thread t3=new Thread(s); //给线程设置名称 t1.setName("窗口1"); t2.setName("窗口2"); t3.setName("窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 方式二:继承Thread类 package thread; class Window extends Thread{ static int ticket = 100; //静态属性 @Override public void run() { while(true){ if(ticket > 0){ try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为：" + ticket); ticket--; }else{ break; } } } } public class WindowTest1 { public static void main(String[] args) { Window w1 = new Window(); Window w2 = new Window(); Window w3 = new Window(); w1.setName("窗口1"); w2.setName("窗口2"); w3.setName("窗口3"); w1.start(); w2.start(); w3.start(); } }
但是会出现一些安全问题:
5.1.1 局部变量不能共享 示例代码：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 class Window extends Thread public void run() { int ticket = 100 ; while (ticket > 0 ) { System.out.println(getName() + "卖出一张票，票号:" + ticket); ticket--; } } } public class SaleTicketDemo1 public static void main(String [] args) { Window w1 = new Window(); Window w2 = new Window(); Window w3 = new Window(); w1.setName("窗口1" ); w2.setName("窗口2" ); w3.setName("窗口3" ); w1.start(); w2.start(); w3.start(); } }
结果：发现卖出300张票。
问题：局部变量是每次调用方法都是独立的，那么每个线程的run()的ticket是独立的，不是共享数据。
5.1.2 不同对象的实例变量不共享 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 package com.atguigu.unsafe;class TicketWindow extends Thread private int ticket = 100 ; public void run () while (ticket > 0 ) { System.out.println(getName() + "卖出一张票，票号:" + ticket); ticket--; } } } public class SaleTicketDemo2 public static void main (String[] args) TicketWindow w1 = new TicketWindow(); TicketWindow w2 = new TicketWindow(); TicketWindow w3 = new TicketWindow(); w1.setName("窗口1" ); w2.setName("窗口2" ); w3.setName("窗口3" ); w1.start(); w2.start(); w3.start(); } }
结果：发现卖出300张票。
问题：不同的实例对象的实例变量是独立的。
5.1.3 静态变量是共享的 示例代码：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 package com.atguigu.unsafe;class TicketSaleThread extends Thread private static int ticket = 100 ; public void run () while (ticket > 0 ) { try { Thread.sleep(10 ); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(getName() + "卖出一张票，票号:" + ticket); ticket--; } } } public class SaleTicketDemo3 public static void main (String[] args) TicketSaleThread t1 = new TicketSaleThread(); TicketSaleThread t2 = new TicketSaleThread(); TicketSaleThread t3 = new TicketSaleThread(); t1.setName("窗口1" ); t2.setName("窗口2" ); t3.setName("窗口3" ); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
运行结果：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 窗口1 卖出一张票，票号:100 窗口2 卖出一张票，票号:100 窗口3 卖出一张票，票号:100 窗口3 卖出一张票，票号:97 窗口1 卖出一张票，票号:97 窗口2 卖出一张票，票号:97 窗口1 卖出一张票，票号:94 窗口3 卖出一张票，票号:94 窗口2 卖出一张票，票号:94 窗口2 卖出一张票，票号:91 窗口1 卖出一张票，票号:91 窗口3 卖出一张票，票号:91 窗口3 卖出一张票，票号:88 窗口1 卖出一张票，票号:88 窗口2 卖出一张票，票号:88 窗口3 卖出一张票，票号:85 窗口1 卖出一张票，票号:85 窗口2 卖出一张票，票号:85 窗口3 卖出一张票，票号:82 窗口1 卖出一张票，票号:82 窗口2 卖出一张票，票号:82 窗口2 卖出一张票，票号:79 窗口3 卖出一张票，票号:79 窗口1 卖出一张票，票号:79 窗口3 卖出一张票，票号:76 窗口1 卖出一张票，票号:76 窗口2 卖出一张票，票号:76 窗口1 卖出一张票，票号:73 窗口2 卖出一张票，票号:73 窗口3 卖出一张票，票号:73 窗口2 卖出一张票，票号:70 窗口1 卖出一张票，票号:70 窗口3 卖出一张票，票号:70 窗口2 卖出一张票，票号:67 窗口3 卖出一张票，票号:67 窗口1 卖出一张票，票号:67 窗口1 卖出一张票，票号:64 窗口3 卖出一张票，票号:64 窗口2 卖出一张票，票号:64 窗口2 卖出一张票，票号:61 窗口3 卖出一张票，票号:61 窗口1 卖出一张票，票号:61 窗口1 卖出一张票，票号:58 窗口2 卖出一张票，票号:58 窗口3 卖出一张票，票号:58 窗口2 卖出一张票，票号:55 窗口1 卖出一张票，票号:55 窗口3 卖出一张票，票号:55 窗口3 卖出一张票，票号:52 窗口1 卖出一张票，票号:52 窗口2 卖出一张票，票号:52 窗口2 卖出一张票，票号:49 窗口1 卖出一张票，票号:49 窗口3 卖出一张票，票号:49 窗口2 卖出一张票，票号:46 窗口3 卖出一张票，票号:46 窗口1 卖出一张票，票号:46 窗口2 卖出一张票，票号:43 窗口3 卖出一张票，票号:43 窗口1 卖出一张票，票号:43 窗口3 卖出一张票，票号:40 窗口1 卖出一张票，票号:40 窗口2 卖出一张票，票号:40 窗口2 卖出一张票，票号:37 窗口3 卖出一张票，票号:37 窗口1 卖出一张票，票号:37 窗口2 卖出一张票，票号:34 窗口1 卖出一张票，票号:34 窗口3 卖出一张票，票号:34 窗口3 卖出一张票，票号:31 窗口2 卖出一张票，票号:31 窗口1 卖出一张票，票号:31 窗口1 卖出一张票，票号:28 窗口2 卖出一张票，票号:28 窗口3 卖出一张票，票号:28 窗口2 卖出一张票，票号:25 窗口1 卖出一张票，票号:25 窗口3 卖出一张票，票号:25 窗口2 卖出一张票，票号:22 窗口3 卖出一张票，票号:22 窗口1 卖出一张票，票号:22 窗口3 卖出一张票，票号:19 窗口1 卖出一张票，票号:19 窗口2 卖出一张票，票号:19 窗口2 卖出一张票，票号:16 窗口3 卖出一张票，票号:16 窗口1 卖出一张票，票号:16 窗口2 卖出一张票，票号:13 窗口1 卖出一张票，票号:13 窗口3 卖出一张票，票号:13 窗口2 卖出一张票，票号:10 窗口1 卖出一张票，票号:10 窗口3 卖出一张票，票号:10 窗口3 卖出一张票，票号:7 窗口1 卖出一张票，票号:7 窗口2 卖出一张票，票号:7 窗口3 卖出一张票，票号:4 窗口1 卖出一张票，票号:4 窗口2 卖出一张票，票号:4 窗口3 卖出一张票，票号:1 窗口2 卖出一张票，票号:1 窗口1 卖出一张票，票号:1
结果：发现卖出近100张票。
问题1：但是有重复票或负数票问题。
原因：线程安全问题
问题2：如果要考虑有两场电影，各卖100张票等
原因：TicketThread类的静态变量，是所有TicketThread类的对象共享
5.1.4 同一个对象的实例变量共享 示例代码：多个Thread线程使用同一个Runnable对象
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 package com.atguigu.safe;class TicketSaleRunnable implements Runnable private int ticket = 100 ; public void run () while (ticket > 0 ) { try { Thread.sleep(10 ); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票，票号:" + ticket); ticket--; } } } public class SaleTicketDemo4 public static void main (String[] args) TicketSaleRunnable tr = new TicketSaleRunnable(); Thread t1 = new Thread(tr, "窗口一" ); Thread t2 = new Thread(tr, "窗口二" ); Thread t3 = new Thread(tr, "窗口三" ); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
结果：发现卖出近100张票。
问题：但是有重复票或负数票问题。
原因：线程安全问题
5.1.5 抽取资源类，共享同一个资源对象 示例代码：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 package com.atguigu.unsafe;class Ticket private int ticket = 100 ; public void sale () if (ticket > 0 ) { try { Thread.sleep(10 ); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票，票号:" + ticket); ticket--; } else { throw new RuntimeException("没有票了" ); } } public int getTicket () return ticket; } } public class SaleTicketDemo5 public static void main (String[] args) Ticket ticket = new Ticket(); Thread t1 = new Thread("窗口一" ) { public void run () while (true ) { ticket.sale(); } } }; Thread t2 = new Thread("窗口二" ) { public void run () while (true ) { ticket.sale(); } } }; Thread t3 = new Thread(new Runnable() { public void run () ticket.sale(); } }, "窗口三" ); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
结果：发现卖出近100张票。
问题：但是有重复票或负数票问题。
原因：线程安全问题
5.2 同步机制解决线程安全问题 要解决上述多线程并发访问一个资源的安全性问题:也就是解决重复票与不存在票问题，Java中提供了同步机制
根据案例简述：
窗口1线程进入操作的时候，窗口2和窗口3线程只能在外等着，窗口1操作结束，窗口1和窗口2和窗口3才有机会进入代码去执行。也就是说在某个线程修改共享资源的时候，其他线程不能修改该资源，等待修改完毕同步之后，才能去抢夺CPU资源，完成对应的操作，保证了数据的同步性，解决了线程不安全的现象。
为了保证每个线程都能正常执行原子操作，Java引入了线程同步机制 。注意:在任何时候,最多允许一个线程拥有同步锁，谁拿到锁就进入代码块，其他的线程只能在外等着(BLOCKED)。
5.2.1 同步机制解决线程安全问题的原理 同步机制的原理，其实就相当于给某段代码加“锁”，任何线程想要执行这段代码，都要先获得“锁”，我们称它为同步锁。因为Java对象在堆中的数据分为分为对象头、实例变量、空白的填充。而对象头中包含：
Mark Word：记录了和当前对象有关的GC、锁标记等信息。
指向类的指针：每一个对象需要记录它是由哪个类创建出来的。
数组长度（只有数组对象才有）
哪个线程获得了“同步锁”对象之后，”同步锁“对象就会记录这个线程的ID，这样其他线程就只能等待了，除非这个线程”释放“了锁对象，其他线程才能重新获得/占用”同步锁“对象。
5.2.2 同步代码块和同步方法
同步代码块 ：synchronized 关键字可以用于某个区 块前面，表示只对这个区块的资源实行互斥访问。
1 2 3 synchronized (同步监视器/同步锁){ 需要同步操作的代码 }
同步方法： synchronized 关键字直接修饰方法 ，表示同一时刻只有一个线程能进入这个方法，其他线程在外面等着。
1 2 3 public synchronized void method () 可能会产生线程安全问题的代码 }
5.2.3 同步锁机制 在《Thinking in Java》中，是这么说的：对于并发工作，你需要某种方式来防止两个任务访问相同的资源（其实就是共享资源竞争）。 防止这种冲突的方法就是当资源被一个任务使用时，在其上加锁。第一个访问某项资源的任务必须锁定这项资源，使其他任务在其被解锁之前，就无法访问它了，而在其被解锁之时，另一个任务就可以锁定并使用它了。
5.2.4 synchronized的锁是什么 同步锁对象可以是任意类型，但是必须保证竞争“同一个共享资源”的多个线程必须使用同一个“同步锁对象”。
对于同步代码块来说，同步锁对象是由程序员手动指定的（很多时候也是指定为this或类名.class），但是对于同步方法来说，同步锁对象只能是默认的：
5.2.5 同步操作的思考顺序 1、如何找问题，即代码是否存在线程安全？（非常重要）
2、如何解决呢？（非常重要）
3、切记：
范围太小：不能解决安全问题
范围太大：因为一旦某个线程抢到锁，其他线程就只能等待，所以范围太大，效率会降低，不能合理利用CPU资源。
5.2.6 代码演示 示例一：静态方法加锁 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 package com.atguigu.safe;class TicketSaleThread extends Thread private static int ticket = 100 ; public void run () while (ticket > 0 ) { saleOneTicket(); } } public synchronized static void saleOneTicket () if (ticket > 0 ) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票，票号:" + ticket); ticket--; } } } public class SaleTicketDemo3 public static void main (String[] args) TicketSaleThread t1 = new TicketSaleThread(); TicketSaleThread t2 = new TicketSaleThread(); TicketSaleThread t3 = new TicketSaleThread(); t1.setName("窗口1" ); t2.setName("窗口2" ); t3.setName("窗口3" ); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
示例二：非静态方法加锁 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 public class SaleTicketDemo4 public static void main (String[] args) TicketSaleRunnable tr = new TicketSaleRunnable(); Thread t1 = new Thread(tr, "窗口一" ); Thread t2 = new Thread(tr, "窗口二" ); Thread t3 = new Thread(tr, "窗口三" ); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } } class TicketSaleRunnable implements Runnable private int ticket = 100 ; public void run () while (ticket > 0 ) { saleOneTicket(); } } public synchronized void saleOneTicket () if (ticket > 0 ) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票，票号:" + ticket); ticket--; } } }
示例三：同步代码块 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 public class SaleTicketDemo5 public static void main (String[] args) Ticket ticket = new Ticket(); Thread t1 = new Thread("窗口一" ) { public void run () while (true ) { synchronized (ticket) { ticket.sale(); } } } }; Thread t2 = new Thread("窗口二" ) { public void run () while (true ) { synchronized (ticket) { ticket.sale(); } } } }; Thread t3 = new Thread(new Runnable() { public void run () while (true ) { synchronized (ticket) { ticket.sale(); } } } }, "窗口三" ); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } } class Ticket private int ticket = 1000 ; public void sale () if (ticket > 0 ) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票，票号:" + ticket); ticket--; } else { throw new RuntimeException("没有票了" ); } } public int getTicket () return ticket; } }
5.3 练习 银行有一个账户。
问题：该程序是否有安全问题，如果有，如何解决？
【提示】
【拓展问题】可否实现两个储户交替存钱的操作
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 class Account{ //账户 private double balance;//余额 //set和get方法 public double getBalance() { return balance; } public void setBalance(double balance) { this.balance = balance; } //存款方法 --要写成同步方法 public synchronized void deposit(double money){ //非静态方法默认是this 因为account是唯一的 所以可以 this.balance+=money; System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"充了1000元,现在余额是:"+this.getBalance()); } } class Customer extends Thread{ //有一个账户对象 Account account; //有参构造器 public Customer(Account account){ this.account=account; } public Customer(Account account,String name){ super(name); this.account=account; } @Override public void run(){ //存钱的操作要放入run方法 for(int i=0;i<3;i++){ account.deposit(1000); } } } public class AccountTest { public static void main(String[] args) { //创建账户类对象 Account account = new Account(); Customer customer1 = new Customer(account,"甲"); Customer customer2 = new Customer(account,"乙"); customer1.start(); customer2.start(); } }
6. 再谈同步 6.1 单例设计模式的线程安全问题 6.1.1 饿汉式没有线程安全问题 饿汉式：在类初始化时就直接创建单例对象，而类初始化过程是没有线程安全问题的
形式一：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 public class HungrySingle private static HungrySingle INSTANCE = new HungrySingle(); private HungrySingle () public static HungrySingle getInstance () return INSTANCE; } }
形式二：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 public enum HungryOne{ INSTANCE }
测试类：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 package com.atguigu.single.hungry;public class HungrySingleTest static HungrySingle hs1 = null ; static HungrySingle hs2 = null ; public static void main (String[] args) Thread t1 = new Thread() { @Override public void run () hs1 = HungrySingle.getInstance(); } }; Thread t2 = new Thread() { @Override public void run () hs2 = HungrySingle.getInstance(); } }; t1.start(); t2.start(); try { t1.join(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } try { t2.join(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(hs1); System.out.println(hs2); System.out.println(hs1 == hs2); } }
6.1.2 懒汉式线程安全问题 懒汉式：延迟创建对象，第一次调用getInstance方法再创建对象
形式一：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 package com.atguigu.single.lazy;public class LazyOne private static LazyOne instance; private LazyOne () public static synchronized LazyOne getInstance1 () if (instance == null ){ instance = new LazyOne(); } return instance; } public static LazyOne getInstance2 () synchronized (LazyOne.class ) { if (instance == null ) { instance = new LazyOne(); } return instance; } } public static LazyOne getInstance3 () if (instance == null ){ synchronized (LazyOne.class ) { try { Thread.sleep(10 ); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } if (instance == null ){ instance = new LazyOne(); } } } return instance; } }
形式二：使用内部类
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 package com.atguigu.single.lazy;public class LazySingle private LazySingle () public static LazySingle getInstance () return Inner.INSTANCE; } private static class Inner static final LazySingle INSTANCE = new LazySingle(); } }
内部类只有在外部类被调用才加载，产生INSTANCE实例；又不用加锁。
此模式具有之前两个模式的优点，同时屏蔽了它们的缺点，是最好的单例模式。
此时的内部类，使用enum进行定义，也是可以的。
测试类：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 package com.atguigu.single.lazy;import org.junit.Test;public class TestLazy @Test public void test01 () LazyOne s1 = LazyOne.getInstance(); LazyOne s2 = LazyOne.getInstance(); System.out.println(s1); System.out.println(s2); System.out.println(s1 == s2); } LazyOne s1; LazyOne s2; @Test public void test02 () Thread t1 = new Thread(){ public void run () s1 = LazyOne.getInstance(); } }; Thread t2 = new Thread(){ public void run () s2 = LazyOne.getInstance(); } }; t1.start(); t2.start(); try { t1.join(); t2.join(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(s1); System.out.println(s2); System.out.println(s1 == s2); } LazySingle obj1; LazySingle obj2; @Test public void test03 () Thread t1 = new Thread(){ public void run () obj1 = LazySingle.getInstance(); } }; Thread t2 = new Thread(){ public void run () obj2 = LazySingle.getInstance(); } }; t1.start(); t2.start(); try { t1.join(); t2.join(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(obj1); System.out.println(obj2); System.out.println(obj1 == obj2); } }
6.2 死锁 不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃，都在等待对方放弃自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁。
【小故事】
面试官：你能解释清楚什么是死锁，我就录取你！
一旦出现死锁，整个程序既不会发生异常，也不会给出任何提示，只是所有线程处于阻塞状态 ，无法继续。
举例1：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 public class DeadLockTest public static void main (String[] args) StringBuilder s1 = new StringBuilder(); StringBuilder s2 = new StringBuilder(); new Thread() { public void run () synchronized (s1) { s1.append("a" ); s2.append("1" ); try { Thread.sleep(10 ); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (s2) { s1.append("b" ); s2.append("2" ); System.out.println(s1); System.out.println(s2); } } } }.start(); new Thread() { public void run () synchronized (s2) { s1.append("c" ); s2.append("3" ); try { Thread.sleep(10 ); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (s1) { s1.append("d" ); s2.append("4" ); System.out.println(s1); System.out.println(s2); } } } }.start(); } }
举例2：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 class A public synchronized void foo (B b) System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName() + " 进入了A实例的foo方法" ); try { Thread.sleep(200 ); } catch (InterruptedException ex) { ex.printStackTrace(); } System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName() + " 企图调用B实例的last方法" ); b.last(); } public synchronized void last () System.out.println("进入了A类的last方法内部" ); } } class B public synchronized void bar (A a) System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName() + " 进入了B实例的bar方法" ); try { Thread.sleep(200 ); } catch (InterruptedException ex) { ex.printStackTrace(); } System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName() + " 企图调用A实例的last方法" ); a.last(); } public synchronized void last () System.out.println("进入了B类的last方法内部" ); } } public class DeadLock implements Runnable A a = new A(); B b = new B(); public void init () Thread.currentThread().setName("主线程" ); a.foo(b); System.out.println("进入了主线程之后" ); } public void run () Thread.currentThread().setName("副线程" ); b.bar(a); System.out.println("进入了副线程之后" ); } public static void main (String[] args) DeadLock dl = new DeadLock(); new Thread(dl).start(); dl.init(); } }
举例3：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 public class TestDeadLock public static void main (String[] args) Object g = new Object(); Object m = new Object(); Owner s = new Owner(g,m); Customer c = new Customer(g,m); new Thread(s).start(); new Thread(c).start(); } } class Owner implements Runnable private Object goods; private Object money; public Owner (Object goods, Object money) super (); this .goods = goods; this .money = money; } @Override public void run () synchronized (goods) { System.out.println("先给钱" ); synchronized (money) { System.out.println("发货" ); } } } } class Customer implements Runnable private Object goods; private Object money; public Customer (Object goods, Object money) super (); this .goods = goods; this .money = money; } @Override public void run () synchronized (money) { System.out.println("先发货" ); synchronized (goods) { System.out.println("再给钱" ); } } } }
诱发死锁的原因：
互斥条件【一定会存在，因为同步机制】
占用且等待
不可抢夺（或不可抢占）
循环等待
以上4个条件，同时出现就会触发死锁。
解决死锁： 破坏2,3,4其中一个
死锁一旦出现，基本很难人为干预，只能尽量规避。可以考虑打破上面的诱发条件。
针对条件1：互斥条件基本上无法被破坏。因为线程需要通过互斥解决安全问题。
针对条件2：可以考虑一次性申请所有所需的资源，这样就不存在等待的问题。
针对条件3：占用部分资源的线程在进一步申请其他资源时，如果申请不到，就主动释放掉已经占用的资源。
针对条件4：可以将资源改为线性顺序。申请资源时，先申请序号较小的，这样避免循环等待问题。
6.3 JDK5.0新特性：Lock(锁)
JDK5.0的新增功能，保证线程的安全。与采用synchronized相比，Lock可提供多种锁方案，更灵活、更强大。Lock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。
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。
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。
ReentrantLock类实现了 Lock 接口，它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义，但是添加了类似锁投票、定时锁等候和可中断锁等候的一些特性。此外，它还提供了在激烈争用情况下更佳的性能。
Lock锁也称同步锁，加锁与释放锁方法，如下：
public void lock() :加同步锁。
public void unlock() :释放同步锁。
代码结构
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 class A private final ReentrantLock lock = new ReenTrantLock(); public void m () lock.lock(); try { } finally { lock.unlock(); } } }
注意：如果同步代码有异常，要将unlock()写入finally语句块。
举例：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 class Window implements Runnable int ticket = 100 ; private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); public void run () while (true ){ try { lock.lock(); if (ticket > 0 ){ try { Thread.sleep(10 ); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(ticket--); }else { break ; } }finally { lock.unlock(); } } } } public class ThreadLock public static void main (String[] args) Window t = new Window(); Thread t1 = new Thread(t); Thread t2 = new Thread(t); t1.start(); t2.start(); } }
synchronized与Lock的对比
Lock是显式锁（手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁），synchronized是隐式锁，出了作用域、遇到异常等自动解锁
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），更体现面向对象。
（了解）Lock锁可以对读不加锁，对写加锁，synchronized不可以
（了解）Lock锁可以有多种获取锁的方式，可以从sleep的线程中抢到锁，synchronized不可以
说明：开发建议中处理线程安全问题优先使用顺序为：
• Lock —-> 同步代码块 —-> 同步方法
7. 线程的通信 7.1 线程间通信 为什么要处理线程间通信：
当我们需要多个线程来共同完成一件任务，并且我们希望他们有规律的执行，那么多线程之间需要一些通信机制，可以协调它们的工作，以此实现多线程共同操作一份数据。
比如：线程A用来生产包子的，线程B用来吃包子的，包子可以理解为同一资源，线程A与线程B处理的动作，一个是生产，一个是消费，此时B线程必须等到A线程完成后才能执行，那么线程A与线程B之间就需要线程通信，即—— 等待唤醒机制。
7.2 等待唤醒机制 这是多个线程间的一种协作机制。谈到线程我们经常想到的是线程间的竞争（race），比如去争夺锁，但这并不是故事的全部，线程间也会有协作机制。
在一个线程满足某个条件时，就进入等待状态（wait() / wait(time)）， 等待其他线程执行完他们的指定代码过后再将其唤醒（notify()）;或可以指定wait的时间，等时间到了自动唤醒；在有多个线程进行等待时，如果需要，可以使用 notifyAll()来唤醒所有的等待线程。wait/notify 就是线程间的一种协作机制。
wait：线程不再活动，不再参与调度，进入 wait set 中，因此不会浪费 CPU 资源，也不会去竞争锁了，这时的线程状态是 WAITING 或 TIMED_WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的动作，也即“通知（notify）”或者等待时间到，在这个对象上等待的线程从wait set 中释放出来，重新进入到调度队列（ready queue）中
notify：则选取所通知对象的 wait set 中的一个线程释放；
notifyAll：则释放所通知对象的 wait set 上的全部线程。
注意：
被通知的线程被唤醒后也不一定能立即恢复执行，因为它当初中断的地方是在同步块内，而此刻它已经不持有锁，所以它需要再次尝试去获取锁（很可能面临其它线程的竞争），成功后才能在当初调用 wait 方法之后的地方恢复执行。
总结如下：
如果能获取锁，线程就从 WAITING 状态变成 RUNNABLE（可运行） 状态；
否则，线程就从 WAITING 状态又变成 BLOCKED（等待锁） 状态
7.3 举例 例题：使用两个线程打印 1-100。线程1, 线程2 交替打印
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 public class replaceTest public static void main (String[] args) replace r=new replace(); Thread t1=new Thread(r); t1.start(); Thread t2=new Thread(r); t2.start(); } } class replace implements Runnable int i=1 ; @Override public void run () while (true ){ synchronized (this ) { notify(); if (i<=100 ){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i++); }else { break ; } try { wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } }
7.4 调用wait和notify需注意的细节
wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为：对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对象调用的wait方法后的线程。
wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为：锁对象可以是任意对象，而任意对象的所属类都是继承了Object类的。
wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用。因为：必须要通过锁对象调用这2个方法。否则会报java.lang.IllegalMonitorStateException异常。
7.5 生产者与消费者问题 等待唤醒机制可以解决经典的“生产者与消费者”的问题。生产者与消费者问题（英语：Producer-consumer problem）/限缓冲问题（英语：Bounded-buffer problem），是一个多线程同步问题 的经典案例。该问题描述了两个（多个）共享固定大小缓冲区的线程——即所谓的“生产者”和“消费者”——在实际运行时会发生的问题。
生产者的主要作用是生成一定量的数据放到缓冲区中，然后重复此过程。与此同时，消费者也在缓冲区消耗这些数据。该问题的关键就是要保证生产者不会在缓冲区满时加入数据，消费者也不会在缓冲区中空时消耗数据。
举例：
生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk)，而消费者(Customer)从店员处取走产品，店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20），如果生产者试图生产更多的产品，店员会叫生产者停一下，如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产；如果店中没有产品了，店员会告诉消费者等一下，如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。
类似的场景，比如厨师和服务员等。
生产者与消费者问题中其实隐含了两个问题：
线程安全问题：因为生产者与消费者共享数据缓冲区，产生安全问题。不过这个问题可以使用同步解决。
线程的协调工作问题：
要解决该问题，就必须让生产者线程在缓冲区满时等待(wait) ，暂停进入阻塞状态，等到下次消费者消耗了缓冲区中的数据的时候，通知(notify) 正在等待的线程恢复到就绪状态，重新开始往缓冲区添加数据。同样，也可以让消费者线程在缓冲区空时进入等待(wait) ，暂停进入阻塞状态，等到生产者往缓冲区添加数据之后，再通知(notify) 正在等待的线程恢复到就绪状态。
代码实现：
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7.6 面试题：区分sleep()和wait() 相同点：一旦执行，都会使得当前线程结束执行状态，进入阻塞状态。
不同点：
① 定义方法所属的类：sleep():Thread中定义。 wait():Object中定义
② 使用范围的不同：sleep()可以在任何需要使用的位置被调用； wait():必须使用在同步代码块或同步方法中
③ 都在同步结构中使用的时候，是否释放同步监视器的操作不同：sleep():不会释放同步监视器 ;wait():会释放同步监视器
④ 结束等待的方式不同：sleep()：指定时间一到就结束阻塞。 wait():可以指定时间/无限等待直到notify或notifyAll。
7.7 是否释放锁的操作 任何线程进入同步代码块、同步方法之前，必须先获得对同步监视器的锁定，那么何时会释放对同步监视器的锁定呢？
7.7.1 释放锁的操作 当前线程的同步方法、同步代码块执行结束。
当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return终止了该代码块、该方法的继续执行。
当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception，导致当前线程异常结束。
当前线程在同步代码块、同步方法中执行了锁对象的wait()方法，当前线程被挂起，并释放锁。
7.7.2 不会释放锁的操作 线程执行同步代码块或同步方法时，程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行。
线程执行同步代码块时，其他线程调用了该线程的suspend()方法将该该线程挂起，该线程不会释放锁（同步监视器）。
应尽量避免使用suspend()和resume()这样的过时来控制线程。
8. JDK5.0新增线程创建方式 8.1 新增方式一：实现Callable接口
与使用Runnable相比， Callable功能更强大些
相比run()方法，可以有返回值
方法可以抛出异常
支持泛型的返回值（需要借助FutureTask类，获取返回结果）
Future接口（了解）
可以对具体Runnable、Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果等。
FutureTask是Futrue接口的唯一的实现类
FutureTask 同时实现了Runnable, Future接口。它既可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值
缺点：在获取分线程执行结果的时候，当前线程（或是主线程）受阻塞，效率较低。
代码举例
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 class NumThread implements Callable @Override public Object call () throws Exception int sum = 0 ; for (int i = 1 ; i <= 100 ; i++) { if (i % 2 == 0 ) { System.out.println(i); sum += i; } } return sum; } } public class CallableTest public static void main (String[] args) NumThread numThread = new NumThread(); FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread); new Thread(futureTask).start(); try { Object sum = futureTask.get(); System.out.println("总和为：" + sum); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } } }
8.2 新增方式二：使用线程池 现有问题：
如果并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。
那么有没有一种办法使得线程可以复用，即执行完一个任务，并不被销毁，而是可以继续执行其他的任务？
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：
线程池相关API
JDK5.0之前，我们必须手动自定义线程池。java.util.concurrent 包下提供了线程池相关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/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable<T> Future<T> submit(Callable<T> task)：执行任务，有返回值，一般又来执行Callablevoid shutdown() ：关闭连接池
Executors：一个线程池的工厂类，通过此类的静态工厂方法可以创建多种类型的线程池对象。
Executors.newCachedThreadPool()：创建一个可根据需要 创建新线程的线程池Executors.newFixedThreadPool(int nThreads); 创建一个可重用固定线程数 的线程池Executors.newSingleThreadExecutor() ：创建一个只有一个线程 的线程池Executors.newScheduledThreadPool(int corePoolSize)：创建一个线程池，它可在延迟后运行命令/定期执行 。
代码举例：
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