Java基础多线程

概况：

一、线程简介

程序: 是指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。
进程: 是执行程序的一次执行过程，它是一个动态的概念。是系统资源分配的单位
线程：通常在一个进程中可以包含若干个线程，当然一个进程中至少有一个线程，不然没有存在的意义。线程是CPU调度和执行的的单位。

注意: 很多多线程是模拟出来的，真正的多线程是指有多个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，在同一个时间点，CPU只能执行一个代码，因为切换的很快，所以就有同时执行的错局。

package com.Yaof.package1;

public class TestThread1 extends Thread{//继承Thread类
    //交替进行
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 300; i++) {
            System.out.println("**********run*********");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread1 testThread1 = new TestThread1();
        testThread1.start();//全部线程开始
        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            System.out.println("主线程");
        }
    }
}

二、网图下载（涉及IO）三、实现Runnable接口

new Thread(对象).start();

定义My Runnable类实现Runnable接口
实现Run()方法，编写线程执行体
创建线程对象，用start启动线程

package com.Yaof.package1;

public class TestThread03 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            System.out.println("**********run*********");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread03 testThread03 = new TestThread03();
        new Thread(testThread03).start();//全部线程开始
        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            System.out.println("主线程");
        }
    }
}

小结：

继承Thread类子类继承Thread类具备多线程能力启动线程:子类对象.start(); 不建议使用: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，方便同一个对象被多个线程使用

四、简单并发问题

package com.Yaof.package1;

public class TestThread4 implements Runnable{

    private int ticketNums = 10;
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (ticketNums<=0){
                break;
            }
            //插入延迟，否则系统太快都被一个抢了
            try {
                Thread.sleep(200);//休眠
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿了第"+ticketNums--+"张票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread4 testThread4 = new TestThread4();
        //新建几名勇士抢票
        new Thread(testThread4,"大黄").start();
        new Thread(testThread4,"旺财").start();
        new Thread(testThread4,"大白").start();
        new Thread(testThread4,"小黑").start();
    }
}

案例:龟兔赛跑-Race

首先来个赛道距离，然后要离终点越来越近
判断比赛是否结束
打印出胜利者
龟兔赛跑开始
故事中是乌龟赢的，兔子需要睡觉，所以我们来模拟兔子睡觉
终于，乌龟赢得比赛

package com.Yaof.package1;

public class Race implements Runnable{
    private static String winner;
    private int road = 0 ;
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            //设置兔子速度
            if(Thread.currentThread().getName()=="兔子"){
                try {
                    Thread.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            //设置兔子睡觉
            if(Thread.currentThread().getName()=="兔子"&& i==80){
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            //设置乌龟速度
            if(Thread.currentThread().getName()=="乌龟"){
                try {
                    Thread.sleep(5);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            
            //**注意**：判断比赛是否结束，放在后面位置刚好最后输出比赛结果，否则最后一行输出兔子跑了80米
            boolean flag = gameOver(i);
            //如果比赛结束，停止程序
            if(flag){
                break;
            }

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->跑了"+i+"米路程");
        }
    }

    //判断是否结束比赛
    public boolean gameOver(int road){
        if(winner!= null){
            return true;
        }
        {
            if (road == 100) {
                winner = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("***************比赛冠军是"+winner+"****************");
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Race race = new Race();
        new Thread(race,"乌龟").start();
        new Thread(race,"兔子").start();
    }


}

五、实现Callable接口(了解即可)

1.实现Callable接口，需要返回值类型 2.重写call方法，需要抛出异常 3.创建目标对象 4.创建执行服务:ExecutorService ser=Executors.newFixedThreadPool(1) 5.提交执行:Futureresult1=ser.submit(t1); 6.获取结果:boolean r1=result1.get() 7.关闭服务:ser.shutdownNow();

package com.Yaof.package1;

import java.util.ServiceLoader;
import java.util.concurrent.*;

public class TestCallable implements Callable {
        @Override
        public Boolean call() {
            for (int i = 0; i < 500; i++) {
                System.out.println("**********run*********");
            }
            return true;
        }

        public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
            TestCallable t1 = new TestCallable();
//        4.创建执行服务:ExecutorService ser=Executors.newFixedThreadPool(1);
//        5.提交执行:Futureresult1=ser.submit(t1);
//        6.获取结果:boolean r1=result1.get()
//        7.关闭服务:ser.shutdownNow();
            ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
            Futureresult1 = ser.submit(t1);
            boolean r1 = result1.get();
            ser.shutdownNow();
            for (int i = 0; i < 500; i++) {
                System.out.println("主线程");
            }
        }
    }

六、静态代理模式

静态代理模式总结:

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事情
真实对象专注做自己的事情

package com.Yaof.package1;

//静态代理模式总结:
//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事情
//真实对象专注做自己的事情

public class StaticProxy {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()-> System.out.println("I Love You"));
        new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();
    }
}
interface Marry{
    void HappyMarry();
}

//真实对象
class You implements Marry{
    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("你结婚了");
    }
}

//静态代理模式，婚庆公司
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 before(){
        System.out.println("婚礼现场布置");
    }
    private void after(){
        System.out.println("收钱");
    }
}

七、Lambda表达式(lamda)

总结:

Lambda表达式只能有一行代码的情况下才能简化成为一行，如果有多行，那么就用代码块包裹。
前提是接口为函数式接口(只有一个抽象方法)
多个参数也可以去掉参数类型，要去掉就都去掉，必须加上括号

package com.Yaof.package2;

import com.Yaof.package1.StaticProxy;

public class TestLambda {
        static class DSB2 implements  Dogb{
        //静态内部类
        @Override
        public void Dog() {
            System.out.println("Dog2");
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        class DSB3 implements  Dogb{
            //局部内部类
            @Override
            public void Dog() {
                System.out.println("Dog3");
            }
        }
        new DSB1().Dog();
        new DSB2().Dog();
        new DSB3().Dog();
        new Dogb() {
            //匿名内部类
            @Override
            public void Dog() {
                System.out.println("Dog4");
            }
        }.Dog();
        Dogb dogb1 = ()-> {
            //lambda代码块
            System.out.println("Dog5");};

        //最简化；lambda表达式
        Dogb dogb2 = ()-> System.out.println("Dog6");

        dogb1.Dog();
        dogb2.Dog();
    }
}
class DSB1 implements  Dogb{
    //原始写法
    @Override
    public void Dog() {
        System.out.println("Dog1");
    }
}
//新建接口
interface Dogb{
    void Dog();
}

八、线程方法

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

8.1 线程停止

不推荐使用stop()、destroy()方法。【已废弃】
推荐线程自己停止下来
建议使用一个标志位进行终止变量，当flag=false，则终止线程运行。

package com.Yaof.package2;

public class TestStop implements Runnable {
    private boolean flag = true;

    @Override
    public void run() {
        int i =0;
        while (flag) {
            //i++可以看到跑了多少次,是个随机数，主线程中i到1000停止
            System.out.println("--------------冲-------------"+i++);
        }
    }

    public void stop(){
        this.flag = false;
    }
    public static void main(String[] args) {
        TestStop testStop = new TestStop();
        new Thread(testStop).start();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("666  "+i);
            if(i==900){
                testStop.stop();
                System.out.println("***************线程停止了***************");
            }
        }
    }
}

8.2 线程休眠

sleep(时间)指定当前线程阻塞的毫秒数;
sleep存在异常Interrupted Exception;
sleep时间达到后线程进入就绪状态;
sleep可以模拟网络延时，倒计时等;（网络延迟见第四章，如下是倒计时和时钟）
每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁。

8.2.1 模拟网络延迟

package com.Yaof.package1;

public class TestThread4 implements Runnable{

    private int ticketNums = 10;
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (ticketNums<=0){
                break;
            }
            //插入延迟，否则系统太快都被一个抢了
            try {
                Thread.sleep(200);//休眠
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿了第"+ticketNums--+"张票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread4 testThread4 = new TestThread4();
        //新建几名勇士抢票
        new Thread(testThread4,"大黄").start();
        new Thread(testThread4,"旺财").start();
        new Thread(testThread4,"大白").start();
        new Thread(testThread4,"小黑").start();
    }
}

8.2.2 模拟倒计时

package com.Yaof.package3;
//模拟倒计时
public class TestSleep{
    int i =10;
    public void timeDown() throws InterruptedException {
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(i--);
            if(i==0){
                break;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            new TestSleep().timeDown();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

8.2.3 模拟时钟,打印时间

package com.Yaof.package3;

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

//打印系统时间
public class TestSleep2 {
    public static void main(String[] args) {
        Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//获取系统当前时间

        while (true){
            try {
                Thread.sleep(1000);
                //新建时间样式、插入当前时间 并输出
                System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));
                startTime=new Date(System.currentTimeMillis());//更新当前时间
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

8.3 线程礼让 Yeild

Thread.Yeild();

礼让线程，让当前正在执行的线程暂停，但不阻塞
将线程从运行状态转为就绪状态
让CPU重新调度，礼让不一定成功! 看CPU心情

8.4 线程强制执行 Join

Join：可以想象成插队，Join合并线程，其他线程堵塞，等待join线程执行完后，其他线程才能继续执行。

package com.Yaof.package3;

public class TestJoin implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("***********super VIP***********");
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TestJoin testJoin = new TestJoin();
        Thread thread = new Thread(testJoin);
        thread.start();

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i==50){
                thread.join();
            }
            System.out.println("simple Users");
        }
    }
}

8.5 观测线程状态 Thread.State

（查看JDK帮助文档）线程状态:

NEW：尚未启动的线程处于此状态。
RUNNABLE：在Java虚拟机中执行的线程处于此状态。
BLOCKED：被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态。
WAITING：正在等待另一个线程执行特定动作的线程处于此状态。
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处干此状态。
TERMINATED：已退出的线程处于此状态。

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

package com.Yaof.package3;

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

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

        thread.start();
        state = thread.getState();
        System.out.println(state);//Runnable
        System.out.println("*************");

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

8.6 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 xxx)

注意：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了，这都是看CPU的调度

package com.Yaof.package3;

public class TestPriority {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+">>>"+Thread.currentThread().getPriority());
        MyPriority myPriority = new MyPriority();
        Thread t1 = new Thread(myPriority);
        Thread t2 = new Thread(myPriority);
        Thread t3 = new Thread(myPriority);
        Thread t4 = new Thread(myPriority);
        t1.start();

        t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);//10
        t2.start();

        t3.setPriority(9);
        t3.start();

        t4.setPriority(2);
        t4.start();
    }
}

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

8.7 守护线程 deamon

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

package com.Yaof.package3;
//守护线程会跟随用户线程结束一起结束
public class TestDeamon {
    public static void main(String[] args) {
        God god = new God();
        Man man = new Man();

        Thread thread = new Thread(god);
        thread.setDaemon(true);

        thread.start();//上帝启动

        new Thread(man).start();//人启动
    }

}
class God implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("永生的上帝");
        }
    }
}

class Man implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("开心的活着");
        }
        System.out.println("--离开了这个世界————————————————————————————————————————————");
    }
}

九、线程同步机制

处理多线程问题时，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还想修改这个对象，这时候我们就需要线程同步。
线程同步其实就是一种等待机制，多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列（类似排队），等待前面线程使用完毕，下一个线程再使用

线程同步

由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间，在带来方便的同时，也带来了访问冲突问题，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其他所有需要此锁的线程挂起;
- 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

9.1 三大不安全案例：

9.1.1 抢票不安全

package com.Yaof.package4;

public class UnsafeBuyTicket implements Runnable{
    private int ticket = 10;
    boolean flag = true;
    @Override
    public void run() {
        while (flag){
            buy();
        }
    }
    public void buy(){
        if(ticket>0){
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抢到了第"+ticket--+"张票");
        }else
        {
            flag=false;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        UnsafeBuyTicket unsafeBuyTicket = new UnsafeBuyTicket();
        new Thread(unsafeBuyTicket,"no1").start();
        new Thread(unsafeBuyTicket,"no2").start();
        new Thread(unsafeBuyTicket,"no3").start();

    }
}

9.1.2 取钱不安全

package com.Yaof.package4;

public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account(100,"结婚基金");
        new Bank(account,50,"I").start();
        new Bank(account,100,"You").start();
    }
}
class Account {
    int money;
    String name;

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

//模拟取钱
class Bank extends Thread{
    Account account;//账户
    int drawingMoney;//取出的钱
    int nowMoney;//现在手里的钱
    public Bank(Account account,int drawingMoney,String name){
        super(name);
        this.account = account;
        this.drawingMoney = drawingMoney;
    }

    //取钱
    @Override
    public void run() {
            if(account.money- drawingMoney<=0){
                System.out.println("余额不足，"+Thread.currentThread().getName()+"取不出钱了");
                return;
            }
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            account.money=account.money- drawingMoney;//卡内余额
            nowMoney = nowMoney + drawingMoney;//手中余额

            System.out.println(account.name+"余额为"+account.money);
            System.out.println(this.getName()+"手里的钱为"+nowMoney);
        }
}

9.1.3 线程不安全

package com.Yaof.package4;

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

//线程不安全的集合
public class UnsafeList {
    public static void main(String[] args) {
        List List = new ArrayList();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                List.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        //搞个睡眠，增加可信度
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(List.size());//9998     分析：同时进去，有被覆盖的现象
    }
}

9.2 同步方法及同步块

9.2.1 同步方法

由于我们可以通过private关键字来保证数据对象只能被方法访问，所以我们只需要针对方法提出一套机制，这套机制就是synchronized关键字，它包括两种用法: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
- 缺陷:若将一个大的方法申明为synchronized 将会影响效率

package com.Yaof.package4;
//抢票
public class UnsafeBuyTicket implements Runnable{
    private int ticket = 10;
    boolean flag = true;
    @Override
    //就这加了个synchronized
    public synchronized void run() {
        while (flag){
            buy();
        }
    }
    public void buy(){
        if(ticket>0){
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抢到了第"+ticket--+"张票");
        }else
        {
            flag=false;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        UnsafeBuyTicket unsafeBuyTicket = new UnsafeBuyTicket();
        new Thread(unsafeBuyTicket,"no1").start();
        new Thread(unsafeBuyTicket,"no2").start();
        new Thread(unsafeBuyTicket,"no3").start();

    }
}

9.2.2 同步块

同步块:synchronized(Obj){}
Obj称之为同步监视器
- Obj可以是任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监视器
- 同步方法中无需指定同步监视器，因为同步方法的同步监视器就是this，就是这个对象本身，或者是class（反射中讲解）
同步监视器的执行过程：

第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中代码
第二个线程访问，发现同步监视器被锁定，无法访问
第一个线程访问完毕，解锁同步监视器
第二个线程访问,发现同步监视器没有锁，然后锁定并访问

package com.Yaof.package4;
//银行取钱
public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account(100,"结婚基金");
        new Bank(account,50,"I").start();
        new Bank(account,100,"You").start();
    }
}
class Account {
    int money;
    String name;

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

//模拟取钱
class Bank extends Thread{
    Account account;//账户
    int drawingMoney;//取出的钱
    int nowMoney;//现在手里的钱
    public Bank(Account account,int drawingMoney,String name){
        super(name);
        this.account = account;
        this.drawingMoney = drawingMoney;
    }

    //取钱
    @Override
    public void run() {
        synchronized (account){
            if(account.money- drawingMoney<=0){
                System.out.println("余额不足，"+Thread.currentThread().getName()+"取不出钱了");
                return;
            }
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            account.money=account.money- drawingMoney;//卡内余额
            nowMoney = nowMoney + drawingMoney;//手中余额

            System.out.println(account.name+"余额为"+account.money);
            System.out.println(this.getName()+"手里的钱为"+nowMoney);
        }

    }
}

package com.Yaof.package4;

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

//线程不安全的集合
public class UnsafeList {
    public static void main(String[] args) {
        List List = new ArrayList();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                synchronized (List){
                    List.add(Thread.currentThread().getName());
                }
            }).start();
        }
        //搞个睡眠，增加可信度
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(List.size());//10000   线程同步成功
    }
}

9.3 JUC

9.3.1 CopyOnWriteArrayList

package com.Yaof.package4;

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

public class TestJUC {
    public static void main(String[] args) {
        CopyOnWriteArrayList 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());
    }
}

十、死锁

死锁：

多个线程各自占有一些共享资源，并且互相等待其其他线程占有的资源才能运行，而导致两个或者多个线程都在等待对方释放资源，都停止执行的情形.某一个同步块，同时拥有“两个以上对象的锁"时，就可能会发生死锁”的问题.

死锁避免方法：

产生死锁的四个必要条件:

互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。
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。
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。
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。

上面列出了死锁的四个必要条件，我们只要想办法破其中的任意一个或多个条件就可以避免死锁发生

package com.Yaof.package5;

public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        new Makeup(0,"小红").start();
        new Makeup(1,"小千").start();
    }
}
class Lipstick{

}
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 choose;//选择
    String name;//化妆的人

    public Makeup(int choose,String name) {
        this.choose= choose;
        this.name = name;
    }

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

    public void makeup() throws InterruptedException {
        if (choose ==0 ){
            synchronized (lipstick){
                System.out.println(this.name+"获得口红的锁");
                Thread.sleep(1000);
                synchronized (mirror){
                    System.out.println(this.name +"获得镜子的锁");
                }//拥有了两个以上对象的锁
            }
        }else {
            synchronized (mirror){
                System.out.println(this.name+"获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);
                synchronized (lipstick){
                    System.out.println(this.name+"获得口红的锁");
            }//拥有了两个以上对象的锁
            }
        }
    }
}

十一、Lock锁

1. lock锁

从JDK5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制--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
java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象
ReentrantLock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ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁。

package com.Yaof.package5;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TestTicket {
    public static void main(String[] args) {
        TestTicket2 testTicket1 = new TestTicket2();
        new Thread(testTicket1).start();
        new Thread(testTicket1).start();
        new Thread(testTicket1).start();
    }

}
class TestTicket2 implements Runnable{
    //定义锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    int ticket = 10;
    @Override
    public void run() {
        try {
            lock.lock();
            while (true){
                if (ticket>0){
                    System.out.println(ticket--);
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }else {
                    break;
                }
            }
        }finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

2. 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，出了作用域自动释放
Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁
使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有更好的扩展性(提供更多的子类)
优先使用顺序: Lock>同步代码块(已经进入了方法体，分配了相应资源)>同步方法(在方法体之外)

十二、线程通信（生产者消费者）

1.应用场景:生产者和消费者问题

假设仓库中只能存放一件产品，生产者将生产出来的产品放入仓库，消费者将仓库中产品取走消费.
如果仓库中没有产品，则生产者将产品放入仓库，否则停止生产并等待，直到仓库中的产品被消费者取走为止.
如果仓库中放有产品，则消费者可以将产品取走消费，否则停止消费并等待，直到仓库中再次放入产品为止

2.线程通信-分析

这是一个线程同步问题，生产者和消费者共享同一个资源，并且生产者和消费者之间相互依赖，互为条件

对于生产者，没有生产产品之前，要通知消费者等待，而生产了产品之后，又需要马上通知消费者消费
对于消费者，在消费之后，要通知生产者已经结束消费，需要生产新的产品以供消费.
在生产者消费者问题中，仅有synchronized是不够的
- synchronized可阻止并发更新同一个共享资源，实现了同步
- synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递(通信)

3.解决方式

3.1解决方式1：

并发协作模型 “生产者/消费者模式” --->管程法

生产者:负责生产数据的模块(可能是方法，对象，线程，进程):
消费者:负责处理数据的模块(可能是方法，对象，线程，进程);
缓冲区:消费者不能直接使用生产者的数据，他们之间有个“缓冲区
生产者将生产好的数据放入缓冲区消费者从缓冲区拿出数据

package com.Yaof.package6;

public class TestChicken {
    public static void main(String[] args) {
        SynContainer container = new SynContainer();
        new TextProdutor(container).start();
        new TestConsumer(container).start();
        new TestConsumer(container).start();
        new TestConsumer(container).start();
    }
}

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

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

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

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

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

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

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

//缓冲区
class SynContainer{
    //需要一个容器大小
    Chicken[] chickens= new Chicken[10];
    int count=0;
    //生产者生产
    public synchronized void push(Chicken chicken){
        //若容器满了，则等待消费者消费
        if(count==chickens.length){
            //通知消费者消费
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //若容器没满，则生产
        chickens[count]=chicken;
        count++;
        this.notifyAll();
    }
    //消费者消费
    public synchronized Chicken pop(){
        //没有产品则等待
        while (count<=0){//用while可以保证多个消费者下标不越界
            //等待生产
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //若有产品则消费
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }

}

3.2解决方式2：

并发协作模型 “生产者/消费者模式” --->信号灯法

通过标志位来判定

package com.Yaof.package6;

public class TestTV {
    public static void main(String[] args) {
        TV tv = new TV();
        new Player(tv).start();
        new Watcher(tv).start();
    }
}
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%5==0){
                this.tv.play("广告");
            }else {
                this.tv.play("快乐大本营");
            }
        }
    }
}
class Watcher extends Thread{
    TV tv;

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

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            this.tv.watch();
        }
    }
}
class TV{
    //演员表演时观众等待，观众观看时演员等待
    String voice ;
    boolean flag = true;//演员是否表演

    public synchronized void play(String voice){
        if(!flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        System.out.println("演员表演了:"+voice);
        this.notifyAll();//通知唤醒
        this.voice = voice;
        this.flag= !this.flag;
    }

    public synchronized void watch(){
        if(flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("观众观看了:"+voice);
        this.notifyAll();
        this.flag=!this.flag;
    }
}

4.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:
- 提高响应速度(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
  - maximumPoolSize:最大线程数
  - keepAliveTime:线程没有任务时最多保持多长时间后会终止

JDK5.0起提供了线程池相关 APl: 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
- Future submit(Callabletask):执行任务，有返回值，一般又来执行Callable
- void shutdown():关闭连接池
Executors:工具类，线程池的工厂类，用于创建并返口不同类型的线程池

package com.Yaof.package6;

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

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

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

        //关闭连接
        service.shutdown();
    }
}
class MyThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

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