Java多线程——线程的优先级及同步问题

文章目录

- 线程优先级
- 守护(daemon)线程
- 线程同步
- - 并发
  - 队列和锁
  - 线程同步
- 三个不安全案例
- - 不安全的买票
  - 不安全的取钱
  - 不安全的线程
- 同步方法
- - 弊端
  - 同步块
  - 安全的买票
  - 安全的取钱
  - 安全的集合
  - 安全类型的集合——JUC

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该调度哪个线程来执行
线程的优先级用数字表示，范围从0~10：
- Thread.MIN_PRIORITY = 1;
- Thread.MAX _PRIORITY = 10;
- Thread.NOM_PRIORITY = 5;
使用以下方式改变或获取优先级
- getPriority().setPriority(int xxx)

优先级的设定在start()调度前

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

//测试线程优先级
public class TestPriority {

    public static void main(String[] args) {
        //主线程默认优先级
        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);
        Thread t5 = new Thread(myPriority);
        Thread t6 = new Thread(myPriority);

        //先设置优先级，再启动
        t1.start();
        
        t2.setPriority(1);
        t2.start();
        
        t3.setPriority(4);
        t3.start();
        
        t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);//MAX_PRIORITY=10
        t4.start();
        
        //报错二人组
        t5.setPriority(-1);
        t5.start();
        
        t6.setPriority(11);
        t6.start();
    }

}

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

守护(daemon)线程

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

//测试守护线程
public class TestDaemon {

    public static void main(String[] args) {
        God god = new God();
        You you = new You();

        Thread thread = new Thread(god);
        thread.setDaemon(true);//默认是false表示是用户线程，正常的线程都是用户线程...

        thread.start();//上帝守护线程启动

        new Thread(you).start();//用户线程启动
    }
}



//上帝
class God implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("上帝保佑着你");
        }
    }
}


//你
class You implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 36500; i++) {
            System.out.println("你一生都开心的活着");
        }
        System.out.println("=================goodbye!World!");
    }
}

线程同步并发

同一个对象被多个线程同时操作

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,等待前面线程使用完毕，下一个线程再使用

队列和锁

线程同步条件：队列+锁–>解决安全性

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低倒置，引起性能问题。

三个不安全案例不安全的买票

//不安全的买票
//线程不安全，有负数，有重复
public class UnSafeBuyTicket {


    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket station = new BuyTicket();

        new Thread(station,"feliks").start();
        new Thread(station,"你").start();
        new Thread(station,"可恶的黄牛").start();
    }
}


class BuyTicket implements Runnable{

    //票
    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();
            }
        }
    }

    private void buy() throws InterruptedException {
        //判断是否有票
        if (ticketNums<=0){
            flag = false;
            return;
        }
        //模拟延时
        Thread.sleep(100);
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到第"+ticketNums--+"张");
    }
}

不安全的取钱

//不安全的取钱
//两个人去银行取钱，账户
public class UnsafeBank {

    public static void main(String[] args) {
        //账户
        Account account = new Account(100,"存款");

        Drawing you = new Drawing(account,50,"你");
        Drawing girlfriend = new Drawing(account,100,"girlfriend");

        you.start();
        girlfriend.start();
    }

}


//账户
class Account{
    int money;//余额
    String name;//卡名

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

//银行：模拟取款
class Drawing extends Thread{
    Account account;//账户
    //取了多少钱
    int drawingMoney;
    //现在手里有多少钱
    int nowMoney;

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

    //取钱

    @Override
    public void run() {
        //判断有没有前
        if (account.money - drawingMoney < 0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够，无法取出");
            return;
        }

        //sleep可以放大问题的发生行
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }


        //卡内余额 = 余额 - 你取的钱
        account.money = account.money - drawingMoney;
        //你手里的钱
        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:"+nowMoney);

    }
}

不安全的线程

ArrayList<>不安全

//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();
        }
        //放大问题后仍不安全：不到10000
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

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：若将一个大的方法声明为 synchronized 将会影响效率

弊端

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[反射中再讲解]
同步监视器的执行过程
1. 第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中代码
2. 第二个线程访问，发现同步监视器被锁定，无法访问
3. 第一个线程访问完毕，解锁同步监视器
4. 第二个线程访问，发现同步监视器没有锁，然后锁定并访问

安全的买票

给buy方法加上synchronized

public class SafeBuyTicket {

    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket1 station1 = new BuyTicket1();

        new Thread(station1,"feliks").start();
        new Thread(station1,"你").start();
        new Thread(station1,"可恶的黄牛").start();
    }
}


class BuyTicket1 implements Runnable{

    //票
    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=============
    private synchronized void buy() throws InterruptedException {
        //判断是否有票
        if (ticketNums<=0){
            flag = false;
            return;
        }
        //模拟延时
        Thread.sleep(100);
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到第"+ticketNums--+"张");
    }
}

安全的取钱

用同步代码块

package net.cqwu.syn;


//不安全的取钱
//两个人去银行取钱，账户
public class UnsafeBank {

    public static void main(String[] args) {
        //账户
        Account account = new Account(1000,"存款");

        Drawing you = new Drawing(account,50,"你");
        Drawing girlfriend = new Drawing(account,100,"girlfriend");

        you.start();
        girlfriend.start();
        }

        }


//账户
class Account{
    int money;//余额
    String name;//卡名

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

//银行：模拟取款
class Drawing extends Thread{
    Account account;//账户
    //取了多少钱
    int drawingMoney;
    //现在手里有多少钱
    int nowMoney;

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

    //取钱
    //synchronized 默认值是this.
    @Override
    public void run() {

        //同步块：锁的对象是变化的量，需要增删改的对象
        synchronized (account){
            //判断有没有前
            if (account.money - drawingMoney < 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够，无法取出");
                return;
            }

            //sleep可以放大问题的发生行
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }


            //卡内余额 = 余额 - 你取的钱
            account.money = account.money - drawingMoney;
            //你手里的钱
            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:"+nowMoney);
        }
    }
}

安全的集合

//线程安全的集合
public class UnsafeList {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(()->{
                //锁住list
                synchronized (list){
                    list.add(Thread.currentThread().getName());
                }

            }).start();
        }
        //放大问题后仍不安全：不到10000
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

安全类型的集合——JUC

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

//测试JUC安全类型的集合
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(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

Java多线程——线程的优先级及同步问题

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