Java多线程学习

Posted 2021-03-02 yfyyy

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java多线程学习相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

JavaSE之多线程

一、线程简介

程序是指令与数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念

进程(Process)则是执行程序的一次执行过程，是一个动态的概念！是系统资源分配的单位

通常情况下，一个进程可以包含若干个线程(Thread)，且一个进程中至少包含一个线程，线程是cpu调度和执行的单位

注意：大多数多线程是模拟实现的，真正的多线程是有多个cpu的。模拟实现的线程在一个cpu的情况下可能存在执行的错句

线程是独立的执行路径
程序运行时，即使自己没有创建线程，后台也会有多个线程
main()称为主线程，是系统的入口，用于执行整个程序
一个进程中，若开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序不能人为干预
对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制
线程会带来额外的开销，eg：cpu调度时间，并发控制开销
每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致

二、线程创建

2.1 继承Thread类

继承Thread类
重写run()方法，编写线程执行体
创建线程对象，调用start()方法启动线程

package cn.imut;

public class ThreadTest extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        //run线程
        for(int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("run写代码~~~" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //创建一个线程对象
        ThreadTest threadTest = new ThreadTest();
        //开启线程
        threadTest.start();
        //main线程
        for(int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("main写代码~~~" + i);
        }
    }
}

总结：线程开启不一定立即执行，由cpu调度执行

eg：多线程同步下载图片

package cn.imut;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
//多线程同步下载图片
public class ThreadTest2 extends Thread{
    private String url;     //图片地址
    private String name;    //图片文件名

    public ThreadTest2(String url, String name) {
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

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

    public static void main(String[] args) {
        ThreadTest2 t1 = new ThreadTest2("https://images.cnblogs.com/cnblogs_com/yfyyy/1650644/o_200219124004IMG_20191121_154347%20(2).jpg", "1.jpg");
        ThreadTest2 t2 = new ThreadTest2("https://images.cnblogs.com/cnblogs_com/yfyyy/1650644/o_200219124004IMG_20191121_154347%20(2).jpg", "2.jpg");
        ThreadTest2 t3 = new ThreadTest2("https://images.cnblogs.com/cnblogs_com/yfyyy/1650644/o_200219124004IMG_20191121_154347%20(2).jpg", "3.jpg");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }

}

//下载器
class WebDownloader {
    public void downloader(String url, String name) {
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常");
        }
    }
}

2.2 实现Runnable接口

实现Runnable接口
实现run()方法
调用start()方法

package cn.imut;

public class ThreadTest3 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        //run线程
        for(int i = 0; i < 2000; i++) {
            System.out.println("run写代码~~~" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //创建Runnable接口的实现对象
        ThreadTest3 threadTest3 = new ThreadTest3();
        //创建线程对象，通过线程对象开启线程
//        Thread thread = new Thread();
//        thread.start();
        new Thread(threadTest3).start();
        //main线程
        for(int i = 0; i < 2000; i++) {
            System.out.println("main写代码~~~" + i);
        }
    }
}

总结

继承Thread类不建议使用，具有OOP单继承局限性
推荐使用实现Runnable接口，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

package cn.imut;

//多个线程同时操作同一个对象
public class ThreadTest4 implements Runnable{

    private int ticketNums = 10;        //票数

    @Override
    public void run() {
        while (ticketNums > 0) {
            //Thread.currentThread().getName() 得到当前线程名字
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->拿到了" + ticketNums-- + "票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ThreadTest4 threadTest4 = new ThreadTest4();
        new Thread(threadTest4,"zl").start();
        new Thread(threadTest4,"jssb").start();
        new Thread(threadTest4,"2bsb").start();
    }
}

存在并发问题！

eg：龟兔赛跑，模拟兔子睡觉

package cn.imut;

//模拟龟兔赛跑
public class Race implements Runnable{
    //胜利者
    private static String winner;

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            //模拟兔子休息
            if(Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && (i % 10 == 0)) {
                try {
                    Thread.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            //判断比赛是否结束
            boolean flag = gameOver(i);
            if(flag) {
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->跑了" + i + "步");
        }
    }

    //判断是否完成比赛
    private boolean gameOver(int steps) {
        //判断是否有胜利者
        if(winner != null) {        //已经存在胜利者了
            return true;
        }else {
            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();
    }
}

2.3 实现Callabke接口

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

eg：下载图片

package cn.imut;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;

public class CallableTest implements Callable<Boolean> {

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

    private String url;     //图片地址
    private String name;    //图片文件名

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


    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        CallableTest t1 = new CallableTest("https://images.cnblogs.com/cnblogs_com/yfyyy/1650644/o_200219124004IMG_20191121_154347%20(2).jpg", "1.jpg");
        CallableTest t2 = new CallableTest("https://images.cnblogs.com/cnblogs_com/yfyyy/1650644/o_200219124004IMG_20191121_154347%20(2).jpg", "2.jpg");
        CallableTest t3 = new CallableTest("https://images.cnblogs.com/cnblogs_com/yfyyy/1650644/o_200219124004IMG_20191121_154347%20(2).jpg", "3.jpg");

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

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

        //获取结果
        boolean rs1 = result1.get();
        boolean rs2 = result2.get();
        boolean rs3 = result3.get();

        //关闭服务
        ser.shutdownNow();
    }
}

//下载器
class WebDownloader {
    public void downloader(String url, String name) {
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常");
        }
    }
}

三、静态代理

结婚接口

package cn.imut2;

public interface Marry {
    //结婚
    void HappyMarry();
}

代理对象（婚庆公司）

package cn.imut2;

//代理角色
public 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("清理现场");
    }

    private void before() {
        System.out.println("布置婚礼现场");
    }
}

真实角色（要结婚的人）

package cn.imut2;

//真是角色
public class You implements Marry{
    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("我要结婚了~");
    }
}

结婚

package cn.imut2;

public class StaticProxy {
    public static void main(String[] args) {
        WeddingCompany company = new WeddingCompany(new You());
        company.HappyMarry();
    }
}

静态代理模式总结

真实对象和代理对象都需要实现同一个接口
代理对象要代理真实角色
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

四、Lamda表达式

λ是希腊字母表中排序第十一位的字母，英语名称为Lambda，可以避免匿名内部类定义过多，其实质属于函数式编程的概念

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

函数式接口的定义

任何接口，如果只包含唯一一个抽象方法，那么它就是一个函数式接口
对于函数式接口，我们可以通过lambda表达式来创建该接口的对象

package cn.imut3;

public class LamdbaTest {
    public static void main(String[] args) {
        ILike like = new Like();
        like.lamdba();

        like = new Like2();
        like.lamdba();

        //3.局部内部类
        class Like3 implements ILike{
            @Override
            public void lamdba() {
                System.out.println("I Like Lamdba3");
            }
        }

        like = new Like3();
        like.lamdba();

        //4.匿名内部类
        like = new ILike() {
            @Override
            public void lamdba() {
                System.out.println("I Like Lamdba4");
            }
        };
        like.lamdba();

        //5.再简化 Lomdba
        like = () -> {
            System.out.println("I like Lomdba5");
        };
        like.lamdba();
    }

    //2.静态内部类
    static class Like2 implements ILike{
        @Override
        public void lamdba() {
            System.out.println("I Like Lamdba2");
        }
    }

}

推进过程

接口
实现类
静态内部类
局部内部类
匿名内部类
Lamdba

love = a-> System.out.println("i love you -->" + a)

总结：lambda表达式只能由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

五、线程状态

new

Thread t = new Thread() 线程对象一旦创建就进入到新生状态
就绪状态

调用start()方法，线程立即进入就绪状态，但不意味着立即调度执行
阻塞状态

当调用sleep，wait或同步锁定时，线程进入阻塞状态，即代码不往下执行，阻塞事件解除后，重新进入就绪状态，等待cpu调度执行
运行状态

线程开始执行代码块
dead

线程中断或者结束，一旦进入死亡状态，就不能再次启动

5.1 线程方法

5.2 停止线程

不推荐使用JDK提供的stop()、destroy()方法。
推荐线程自己停下来
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 cn.imut4;

public class StopTest implements Runnable {

    //1.设置一个标志
    private boolean flag = true;

    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while (flag) {
            System.out.println("run...Thread" + i++);
        }
    }
    //2.设置公共方法停止线程，转换标志位
    public void stop() {
        this.flag = false;
    }
    public static void main(String[] args) {
        StopTest stopTest = new StopTest();
        new Thread(stopTest).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
                stopTest.stop();
                System.out.println("线程停止！");
            }
        }
    }
}

5.3 线程休眠

sleep（时间）指定当前线程阻塞的毫秒数
sleep存在异常InterruptedException
sleep时间达到后线程进入就绪状态
sleep可以模拟网络延时，倒计时等
每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁

模拟倒计时

package cn.imut4;

public class SleepTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        tenDown();
    }

    public static void tenDown() {
        int nums = 10;
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(1000); //1000毫秒
                System.out.println(nums--);
                if(nums <= 0) {
                    break;
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

买票模拟延迟

package cn.imut4;

import cn.imut.ThreadTest4;

//模拟网页延迟：方法问题的发生性
public class SleepTest implements Runnable{

    private int ticketNums = 10;        //票数

    @Override
    public void run() {
        while (ticketNums > 0) {
            //模拟延时
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            //Thread.currentThread().getName() 得到当前线程名字
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->拿到了" + ticketNums-- + "票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        ThreadTest4 threadTest4 = new ThreadTest4();
        new Thread(threadTest4,"zl").start();
        new Thread(threadTest4,"jssb").start();
        new Thread(threadTest4,"2bsb").start();
    }
}

5.4 线程礼让

礼让线程，让当前正在执行的线程暂停，但不堵塞
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

package cn.imut4;

//礼让线程（不一定成功）
public class YieldTest {
    public static void main(String[] args) {
        MyYield myYield = new MyYield();
        new Thread(myYield,"A线程").start();
        new Thread(myYield,"B线程").start();
    }
}

class MyYield implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "线程开始执行");
        Thread.yield(); //线程礼让
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "线程停止执行");
    }
}

5.5 Join

Join合并线程，待此线程执行完成后，再执行其他线程，其他线程阻塞
类似于插队

package cn.imut4;

public class JoinTest implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("插队了" + i);
        }
    }

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

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            if(i == 200) {
                thread.join();
            }
            System.out.println("main" + i);
        }
    }
}

5.6 线程状态观测

new 尚未启动
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于此状态
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。这些状态是不反应任何操作系统线程状态的虚拟机状态

package cn.imut4;

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

        //观察状态
        Thread.State state = thread.getState();
        System.out.println(state);      //new

        //观察启动之后
        thread.start();
        System.out.println(thread.getState());

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

六、线程的优先级

Java提供一个线程调度器来监控程序中启动进入就绪状态的所有线程，线程调度器按照优先级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)

package cn.imut5;

//测试线程的优先级
public class PriorityTest {
    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 thread1 = new Thread(myPriority);
        Thread thread2 = new Thread(myPriority);
        Thread thread3 = new Thread(myPriority);
        Thread thread4 = new Thread(myPriority);
        Thread thread5 = new Thread(myPriority);
        Thread thread6 = new Thread(myPriority);

        //先设置优先级
        thread1.start();
        thread2.setPriority(1);
        thread2.start();
        thread3.setPriority(4);
        thread3.start();
        thread4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);   //10
        thread4.start();
        thread5.setPriority(1);
        thread5.start();
        thread6.setPriority(2);
        thread6.start();
    }
}

class MyPriority implements Runnable {

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

优先级低只意味着获取调度的概率低！

七、守护线程

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，而不用等待守护线程
后台记录操作日志、监控内存、垃圾回收机制

package cn.imut5;

//守护线程
public class DaemonTest {
    public static void main(String[] args) {
        God god = new God();
        You you = new You();

        Thread thread = new Thread();
        thread.setDaemon(true);     //默认是用户线程

        thread.start();     //大帝线程启动

        new Thread(you).start();    //弱鸡启动
    }
}

//大帝
class God implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("仙路尽头谁为峰，一见无始道成空");
        }
    }
}

class You implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 36500; i++) {
            System.out.println("开始修仙升级");
        }
        System.out.println("============成为大帝===========");
    }
}

八、线程同步

多个线程操作同一个资源

并发：同一个对象被多个线程同时操作

买票、取钱等...

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

形成条件：队列 + 锁

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

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

8.1 线程三大不安全案例

排队买票（线程不安全，有负数）

package cn.imut6;

import java.time.temporal.Temporal;
import java.util.function.Predicate;

//不安全的买票
public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();
        new Thread(buyTicket,"1号").start();
        new Thread(buyTicket,"2号").start();
        new Thread(buyTicket,"3号").start();
    }
}

class BuyTicket implements Runnable {

    private int ticketNums = 10;    //票
    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;
        }
        //延时
        Thread.sleep(100);
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "买到" + ticketNums--);
    }
}

取钱（余额出现负数）

package cn.imut6;

public class UnsafeBank {
    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account(100, "建设银行信用卡");

        Drawing you = new Drawing(account, 50, "你");
        Drawing dog = new Drawing(account, 100, "二狗");

        you.start();
        dog.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
    int drawingMoney;   //取多少钱
    int nowMoney;       //有多少钱

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

    //取钱
    @Override
    public void run() {
        //判断有没有钱
        if(account.money - drawingMoney < 0) {
            System.out.println("余额不足，无法取出");
            return;
        }
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //卡内余额 = 余额 - 取钱
        account.money = account.money - drawingMoney;
        //手里的钱
        nowMoney = nowMoney + drawingMoney;
        System.out.println(account.name + "余额为：" + account.money);
        //
        System.out.println(this.getName()+Thread.currentThread().getName() + "手里的钱：" + nowMoney);
    }
}

List不安全

package cn.imut6;

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

public class UnsafeList {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            new Thread(() -> {
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(list.size());
    }
}

8.2 同步方法

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，其包含两个用法
- synchronized方法
- synchronized块
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锁才能执行，否则线程会堵塞，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，从而继续执行！

缺陷：将一个方法声明为synchronized 会影响效率

package cn.imut6;

import java.time.temporal.Temporal;
import java.util.function.Predicate;

//不安全的买票
public class UnsafeBuyTicket {
    public static void main(String[] args) {
        BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();
        new Thread(buyTicket,"1号").start();
        new Thread(buyTicket,"2号").start();
        new Thread(buyTicket,"3号").start();
    }
}

class BuyTicket implements Runnable {

    private int ticketNums = 10;    //票
    boolean flag = true;    //外部停止方式
    @Override
    public void run() {
        //买票
        while (flag) {
            try {
                buy();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    //同步方法，加锁，锁定是this
    private synchronized void buy() throws InterruptedException {
        //判断是否有票
        if(ticketNums <= 0) {
            flag = false;
            return;
        }
        //延时
        Thread.sleep(100);
        //买票
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "买到" + ticketNums--);
    }
}

8.3 同步块

synchronized(Obj){}
Obj称为同步监视器
- Obj可以是任意对象，但是推荐使用共享资源
- 同步方法无需指定同步监视器，其同步监视器就是其本身：this/class
同步监视器执行过程
- 线程1访问：锁定同步监视器，执行其中代码
- 线程2访问：发现同步监视器被锁定，无法访问
- 线程1访问完毕：解锁同步监视器
- 线程2访问：发现同步监视器没有锁，将其锁定，并访问

//取钱
@Override
public void run() {

    synchronized (account){
        //判断有没有钱
        if(account.money - drawingMoney < 0) {
            System.out.println("余额不足，无法取出");
            return;
        }
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //卡内余额 = 余额 - 取钱
        account.money = account.money - drawingMoney;
        //手里的钱
        nowMoney = nowMoney + drawingMoney;
        System.out.println(account.name + "余额为：" + account.money);
        //
        System.out.println(this.getName()+Thread.currentThread().getName() + "手里的钱：" + nowMoney);
    }
}

package cn.imut6;

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

public class UnsafeList {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 100000; 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());
    }
}

8.4 CopyOnWriteArrayList

package cn.imut6;

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

public class JUCTest {
    public static void main(String[] args) {
        CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread(() -> {
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            }).start();
        }

        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

九、死锁

多个线程各自占有一些资源，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。某一同步代码块同时拥有“两个以上对象的锁”时，就可能会发生“死锁”问题。

package cn.imut7;

import cn.imut2.Marry;

//死锁：多个线程互相等待
public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Makeup makeup = new Makeup(0, "1号女孩");
        Makeup makeup1 = new Makeup(1, "2号女孩");

        makeup.start();
        makeup1.start();

    }
}

//口红
class Lipstick {

}

//镜子
class Mirror {

}

class Makeup extends Thread {

    static final Lipstick lipstick = new Lipstick();
    static final Mirror mirror = new Mirror();

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

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

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

    private void makeup() throws InterruptedException {
        if (choice == 0) {
            synchronized (lipstick) {   //获得口红的锁
                System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");
                Thread.sleep(1000);

                synchronized (mirror){  //1s后获得镜子
                    System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");
                }
            }
        }else {
            synchronized (mirror) {   //获得口红的锁
                System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);

                synchronized (lipstick){  //1s后获得镜子
                    System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");
                }
            }
        }
    }
}

总结：产生死锁的必要条件

互斥条件：

一个资源一次只能被一个进程使用
请求与保持条件：

进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其他进程占有，此时请求进程被阻塞，但对自己已获得的资源保持不放。
不可剥夺条件：

进程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其他进程强行夺走，即只能由获得该资源的进程自己来释放（只能是主动释放)。
循环等待条件：

指在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链，即进程集合{P0，P1，P2，···，Pn}中的P0正在等待一个P1占用的资源；P1正在等待P2占用的资源，……，Pn正在等待已被P0占用的资源。

这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之一不满足，就不会发生死锁

死锁的避免与预防

死锁避免的基本思想：

系统对进程发出每一个系统能够满足的资源申请进行动态检查，并根据检查结果决定是否分配资源，如果分配后系统可能发生死锁,则不予分配，否则予以分配。这是一种保证系统不进入死锁状态的动态策略。

理解了死锁的原因，尤其是产生死锁的四个必要条件，就可以最大可能地避免、预防和解除死锁。只要打破四个必要条件之一就能有效预防死锁的发生：

　　● 打破互斥条件：改造独占性资源为虚拟资源，大部分资源已无法改造。

　　● 打破不可抢占条件：当一进程占有一独占性资源后又申请一独占性资源而无法满足，则退出原占有的资源。

　　● 打破占有且申请条件：采用资源预先分配策略，即进程运行前申请全部资源，满足则运行，不然就等待，这样就不会占有且申请。

　　● 打破循环等待条件：实现资源有序分配策略，对所有设备实现分类编号，所有进程只能采用按序号递增的形式申请资源。

死锁避免和死锁预防的区别：

　　死锁预防是设法至少破坏产生死锁的四个必要条件之一，严格的防止死锁的出现；而死锁避免则不那么严格的限制产生死锁的必要条件的存在，因为即使死锁的必要条件存在，也不一定发生死锁。死锁避免是在系统运行过程中注意避免死锁的最终发生。

十、Lock锁

JDK5.0 开始，提出Lock对象充当同步锁
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立访问，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

package cn.imut7;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class LockTest {
    public static void main(String[] args) {
        Lock2Test lock2Test = new Lock2Test();
        new Thread(lock2Test).start();
        new Thread(lock2Test).start();
        new Thread(lock2Test).start();
    }
}

class Lock2Test implements Runnable {

    private int ticketNums = 10;

    //定义lock锁
    ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                //加锁
                lock.lock();
                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是显式锁（手动开启和关闭），Synchronized是隐式锁
Lock只有代码块锁
Lock性能更好一些
优先使用顺序：Lock -> 同步代码块 -> 同步方法

十一、生产者与消费者问题

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
若仓库中没有产品，则生产者将产品放入仓库，否则停止生产并等待，直到仓库中产品被消费者取走为止
若仓库有产品，则消费者可以取走产品，否则进行等待，直到仓库中放入产品

11.1 问题分析

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，没有产品时，要生产，有了产品时，要通知消费者
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）

Java提供了几个方法解决线程通信问题

均为Object类的方法，都只能在同步方法或者同步代码块中使用，否则会抛出异常

11.2 解决方案一

并发协作模型“生产者/消费者模式” ---> 管理法

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，中间设置缓冲区

生产者将数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据

package cn.imut8;

//生产者-消费者模型：缓冲区解决
public class PCTest {
    public static void main(String[] args) {
        SynContainer synContainer = new SynContainer();
        new Producer(synContainer).start();
        new Consumer(synContainer).start();
    }
}

//生产者
class Producer extends Thread {
    SynContainer synContainer;

    public Producer(SynContainer synContainer) {
        this.synContainer = synContainer;
    }

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

//消费者
class Consumer extends Thread {
    SynContainer synContainer;

    public Consumer(SynContainer synContainer) {
        this.synContainer = synContainer;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消费了" + synContainer.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{
    //容器
    Chicken[] chickens = new Chicken[10];
    //容器计数器
    int count = 0;
    //生产者放入产品
    public synchronized void push(Chicken chicken) {
        //若容器已满，则等待消费者
        if(count == chickens.length) {
            //通知消费者
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //若没满，则加入
        chickens[count] = chicken;
        count++;
        //通知消费者消费
        this.notifyAll();
    }

    //消费者取出产品
    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();
            }
        }
        //可以消费
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];

        //通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }
}

11.3 解决方案二

并发协作模型"生产者/消费者模式" --->信号灯法

通过一个标志位判断

十二、线程池

12.1 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

12.2 思路

提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放入线程池，可以避免频繁的创建销毁、实现重复利用。类似于公共汽车

12.3 优点

提高响应速度
降低资源消耗
便于线程管理
- corePoolSize：核心池的大小
- maxmumPoolSize：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

12.4 使用线程池

JDK5.0 提供了线程池相关API：ExecutorService 和 Executors
ExecutorService：真正的线程池接口
Executoes：工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池

package cn.imut9;

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

public class PoolTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池
        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());
    }
}

以上是关于Java多线程学习的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

Java多线程——Lock&Condition

java学习——多线程