多线程

2023-12-29 21:48:58

多线程即在同一时间，可以做多件事情。

启动一个线程

步骤1：线程概念

首先要理解进程(Processor)和线程(Thread)的区别
进程：启动一个LOL.exe就叫一个进程。接着又启动一个DOTA.exe，这叫两个进程。
线程：线程是在进程内部同时做的事情，比如在LOL里，有很多事情要同时做，比如"盖伦” 击杀“提莫”，同时“赏金猎人”又在击杀“盲僧”，这就是由多线程来实现的。

此处代码演示的是不使用多线程的情况：
只有在盖伦杀掉提莫后，赏金猎人才开始杀盲僧

package charactor;
 
import java.io.Serializable;
  
public class Hero{
    public String name;
    public float hp;
     
    public int damage;
     
    public void attackHero(Hero h) {
        try {
            //为了表示攻击需要时间，每次攻击暂停1000毫秒
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        h.hp-=damage;
        System.out.format("%s 正在攻击 %s, %s的血变成了 %.0f%n",name,h.name,h.name,h.hp);
         
        if(h.isDead())
            System.out.println(h.name +"死了！");
    }
 
    public boolean isDead() {
        return 0>=hp?true:false;
    }
 
}

package multiplethread;
 
import charactor.Hero;
 
public class TestThread {
 
    public static void main(String[] args) {
         
        Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 616;
        gareen.damage = 50;
 
        Hero teemo = new Hero();
        teemo.name = "提莫";
        teemo.hp = 300;
        teemo.damage = 30;
         
        Hero bh = new Hero();
        bh.name = "赏金猎人";
        bh.hp = 500;
        bh.damage = 65;
         
        Hero leesin = new Hero();
        leesin.name = "盲僧";
        leesin.hp = 455;
        leesin.damage = 80;
         
        //盖伦攻击提莫
        while(!teemo.isDead()){
            gareen.attackHero(teemo);
        }
 
        //赏金猎人攻击盲僧
        while(!leesin.isDead()){
            bh.attackHero(leesin);
        }
    }
     
}

步骤2：创建多线程-继承线程类

使用多线程，就可以做到盖伦在攻击提莫的同时，赏金猎人也在攻击盲僧
设计一个类KillThread 继承Thread，并且重写run方法
启动线程办法：实例化一个KillThread对象，并且调用其start方法
就可以观察到赏金猎人攻击盲僧的同时，盖伦也在攻击提莫

package multiplethread;
 
import charactor.Hero;
 
public class KillThread extends Thread{
     
    private Hero h1;
    private Hero h2;
 
    public KillThread(Hero h1, Hero h2){
        this.h1 = h1;
        this.h2 = h2;
    }
 
    public void run(){
        while(!h2.isDead()){
            h1.attackHero(h2);
        }
    }
}

package multiplethread;
 
import charactor.Hero;
 
public class TestThread {
 
    public static void main(String[] args) {
         
        Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 616;
        gareen.damage = 50;
 
        Hero teemo = new Hero();
        teemo.name = "提莫";
        teemo.hp = 300;
        teemo.damage = 30;
         
        Hero bh = new Hero();
        bh.name = "赏金猎人";
        bh.hp = 500;
        bh.damage = 65;
         
        Hero leesin = new Hero();
        leesin.name = "盲僧";
        leesin.hp = 455;
        leesin.damage = 80;
         
        KillThread killThread1 = new KillThread(gareen,teemo);
        killThread1.start();
        KillThread killThread2 = new KillThread(bh,leesin);
        killThread2.start();
         
    }
     
}

步骤3：创建多线程-实现Runnable接口

创建类Battle，实现Runnable接口
启动的时候，首先创建一个Battle对象，然后再根据该battle对象创建一个线程对象，并启动

Battle battle1 = new Battle(gareen,teemo);

new Thread(battle1).start();

battle1 对象实现了Runnable接口，所以有run方法，但是直接调用run方法，并不会启动一个新的线程。
必须，借助一个线程对象的start()方法，才会启动一个新的线程。
所以，在创建Thread对象的时候，把battle1作为构造方法的参数传递进去，这个线程启动的时候，就会去执行battle1.run()方法了。

package multiplethread;
 
import charactor.Hero;
 
public class Battle implements Runnable{
     
    private Hero h1;
    private Hero h2;
 
    public Battle(Hero h1, Hero h2){
        this.h1 = h1;
        this.h2 = h2;
    }
 
    public void run(){
        while(!h2.isDead()){
            h1.attackHero(h2);
        }
    }
}

package multiplethread;
 
import charactor.Hero;
 
public class TestThread {
 
    public static void main(String[] args) {
         
        Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 616;
        gareen.damage = 50;
 
        Hero teemo = new Hero();
        teemo.name = "提莫";
        teemo.hp = 300;
        teemo.damage = 30;
         
        Hero bh = new Hero();
        bh.name = "赏金猎人";
        bh.hp = 500;
        bh.damage = 65;
         
        Hero leesin = new Hero();
        leesin.name = "盲僧";
        leesin.hp = 455;
        leesin.damage = 80;
         
        Battle battle1 = new Battle(gareen,teemo);
         
        new Thread(battle1).start();
 
        Battle battle2 = new Battle(bh,leesin);
        new Thread(battle2).start();
 
    }
     
}

步骤4：创建多线程匿名类

使用匿名类，继承Thread,重写run方法，直接在run方法中写业务代码
匿名类的一个好处是可以很方便的访问外部的局部变量。
前提是外部的局部变量需要被声明为final。(JDK7以后就不需要了)

package multiplethread;
  
import charactor.Hero;
  
public class TestThread {
  
    public static void main(String[] args) {
          
        Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 616;
        gareen.damage = 50;
  
        Hero teemo = new Hero();
        teemo.name = "提莫";
        teemo.hp = 300;
        teemo.damage = 30;
          
        Hero bh = new Hero();
        bh.name = "赏金猎人";
        bh.hp = 500;
        bh.damage = 65;
          
        Hero leesin = new Hero();
        leesin.name = "盲僧";
        leesin.hp = 455;
        leesin.damage = 80;
          
        //匿名类
        Thread t1= new Thread(){
            public void run(){
                //匿名类中用到外部的局部变量teemo，必须把teemo声明为final
                //但是在JDK7以后，就不是必须加final的了
                while(!teemo.isDead()){
                    gareen.attackHero(teemo);
                }              
            }
        };
         
        t1.start();
          
        Thread t2= new Thread(){
            public void run(){
                while(!leesin.isDead()){
                    bh.attackHero(leesin);
                }              
            }
        };
        t2.start();
         
    }
      
}

步骤5：创建多线程的三种方式

把上述3种方式再整理一下：

\1. 继承Thread类
\2. 实现Runnable接口
\3. 匿名类的方式

注：启动线程是start()方法，run()并不能启动一个新的线程

常见线程方法

关键字	简介	示例代码
sleep	当前线程暂停	示例代码
join	加入到当前线程中	示例代码
setPriority	线程优先级	示例代码
yield	临时暂停	示例代码
setDaemon	守护线程	示例代码

示例1：当前线程暂停

Thread.sleep(1000); 表示当前线程暂停1000毫秒，其他线程不受影响
Thread.sleep(1000); 会抛出InterruptedException 中断异常，因为当前线程sleep的时候，有可能被停止，这时就会抛出 InterruptedException

package multiplethread;
 
public class TestThread {
 
    public static void main(String[] args) {
         
        Thread t1= new Thread(){
            public void run(){
                int seconds =0;
                while(true){
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.printf("已经玩了LOL %d 秒%n", seconds++);
                }              
            }
        };
        t1.start();
         
    }
     
}

示例2：加入到当前线程当中

首先解释一下主线程的概念
所有进程，至少会有一个线程即主线程，即main方法开始执行，就会有一个看不见的主线程存在。
在42行执行t.join，即表明在主线程中加入该线程。
主线程会等待该线程结束完毕，才会往下运行。

package multiplethread;
  
import charactor.Hero;
  
public class TestThread {
  
    public static void main(String[] args) {          
        final Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 616;
        gareen.damage = 50;
  
        final Hero teemo = new Hero();
        teemo.name = "提莫";
        teemo.hp = 300;
        teemo.damage = 30;
          
        final Hero bh = new Hero();
        bh.name = "赏金猎人";
        bh.hp = 500;
        bh.damage = 65;
          
        final Hero leesin = new Hero();
        leesin.name = "盲僧";
        leesin.hp = 455;
        leesin.damage = 80;
          
        Thread t1= new Thread(){
            public void run(){
                while(!teemo.isDead()){
                    gareen.attackHero(teemo);
                }              
            }
        };
          
        t1.start();
 
        //代码执行到这里，一直是main线程在运行
        try {
            //t1线程加入到main线程中来，只有t1线程运行结束，才会继续往下走
            t1.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
 
        Thread t2= new Thread(){
            public void run(){
                while(!leesin.isDead()){
                    bh.attackHero(leesin);
                }              
            }
        };
        //会观察到盖伦把提莫杀掉后，才运行t2线程
        t2.start();     
    }  
}

示例3：线程优先级

当线程处于竞争关系的时候，优先级高的线程会有更大的几率获得CPU资源
为了演示该效果，要把暂停时间去掉，多条线程各自会尽力去占有CPU资源
同时把英雄的血量增加100倍，攻击减低到1，才有足够的时间观察到优先级的演示
如图可见，线程1的优先级是MAX_PRIORITY，所以它争取到了更多的CPU资源执行代码

package charactor;
  
import java.io.Serializable;
   
public class Hero{
    public String name;
    public float hp;
      
    public int damage;
      
    public void attackHero(Hero h) {
        //把暂停时间去掉，多条线程各自会尽力去占有CPU资源
        //线程的优先级效果才可以看得出来
//        try {
//           
//            Thread.sleep(0);
//        } catch (InterruptedException e) {
//            // TODO Auto-generated catch block
//            e.printStackTrace();
//        }
        h.hp-=damage;
        System.out.format("%s 正在攻击 %s, %s的血变成了 %.0f%n",name,h.name,h.name,h.hp);
          
        if(h.isDead())
            System.out.println(h.name +"死了！");
    }
  
    public boolean isDead() {
        return 0>=hp?true:false;
    }
  
}

package multiplethread;
  
import charactor.Hero;
  
public class TestThread {
  
    public static void main(String[] args) {
          
        final Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 6160;
        gareen.damage = 1;
  
        final Hero teemo = new Hero();
        teemo.name = "提莫";
        teemo.hp = 3000;
        teemo.damage = 1;
          
        final Hero bh = new Hero();
        bh.name = "赏金猎人";
        bh.hp = 5000;
        bh.damage = 1;
          
        final Hero leesin = new Hero();
        leesin.name = "盲僧";
        leesin.hp = 4505;
        leesin.damage = 1;
          
        Thread t1= new Thread(){
            public void run(){
 
                while(!teemo.isDead()){
                    gareen.attackHero(teemo);
                }              
            }
        };
          
        Thread t2= new Thread(){
            public void run(){
                while(!leesin.isDead()){
                    bh.attackHero(leesin);
                }              
            }
        };
         
        t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        t1.start();
        t2.start();
          
    }
      
}

示例4：临时暂停

当前线程，临时暂停，使得其他线程可以有更多的机会占用CPU资源

package multiplethread;
  
import charactor.Hero;
  
public class TestThread {
  
    public static void main(String[] args) {
          
        final Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 61600;
        gareen.damage = 1;
  
        final Hero teemo = new Hero();
        teemo.name = "提莫";
        teemo.hp = 30000;
        teemo.damage = 1;
          
        final Hero bh = new Hero();
        bh.name = "赏金猎人";
        bh.hp = 50000;
        bh.damage = 1;
          
        final Hero leesin = new Hero();
        leesin.name = "盲僧";
        leesin.hp = 45050;
        leesin.damage = 1;
          
        Thread t1= new Thread(){
            public void run(){
 
                while(!teemo.isDead()){
                    gareen.attackHero(teemo);
                }              
            }
        };
          
        Thread t2= new Thread(){
            public void run(){
                while(!leesin.isDead()){
                    //临时暂停，使得t1可以占用CPU资源
                    Thread.yield();
                     
                    bh.attackHero(leesin);
                }              
            }
        };
         
        t1.setPriority(5);
        t2.setPriority(5);
        t1.start();
        t2.start();     
    }
}

示例5：守护线程

守护线程的概念是：当一个进程里，所有的线程都是守护线程的时候，结束当前进程。

就好像一个公司有销售部，生产部这些和业务挂钩的部门。
除此之外，还有后勤，行政等这些支持部门。

如果一家公司销售部，生产部都解散了，那么只剩下后勤和行政，那么这家公司也可以解散了。

守护线程就相当于那些支持部门，如果一个进程只剩下守护线程，那么进程就会自动结束。

守护线程通常会被用来做日志，性能统计等工作。

package multiplethread;
  
public class TestThread {
  
    public static void main(String[] args) {
          
        Thread t1= new Thread(){
            public void run(){
                int seconds =0;
                 
                while(true){
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.printf("已经玩了LOL %d 秒%n", seconds++);
                     
                }              
            }
        };
        t1.setDaemon(true);
        t1.start();
          
    }
      
}

同步

多线程的同步问题指的是多个线程同时修改一个数据的时候，可能导致的问题

多线程的问题，又叫Concurrency 问题

步骤1：演示同步问题

假设盖伦有10000滴血，并且在基地里，同时又被对方多个英雄攻击
就是有多个线程在减少盖伦的hp
同时又有多个线程在恢复盖伦的hp
假设线程的数量是一样的，并且每次改变的值都是1，那么所有线程结束后，盖伦应该还是10000滴血。
但是。。。

注意：不是每一次运行都会看到错误的数据产生，多运行几次，或者增加运行的次数

package charactor;
  
public class Hero{
    public String name;
    public float hp;
     
    public int damage;
     
    //回血
    public void recover(){
        hp=hp+1;
    }
     
    //掉血
    public void hurt(){
        hp=hp-1;
    }
     
    public void attackHero(Hero h) {
        h.hp-=damage;
        System.out.format("%s 正在攻击 %s, %s的血变成了 %.0f%n",name,h.name,h.name,h.hp);
        if(h.isDead())
            System.out.println(h.name +"死了！");
    }
  
    public boolean isDead() {
        return 0>=hp?true:false;
    }
  
}

package multiplethread;
    
import charactor.Hero;
    
public class TestThread {
    
    public static void main(String[] args) {
            
        final Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 10000;
           
        System.out.printf("盖伦的初始血量是 %.0f%n", gareen.hp);
           
        //多线程同步问题指的是多个线程同时修改一个数据的时候，导致的问题
           
        //假设盖伦有10000滴血，并且在基地里，同时又被对方多个英雄攻击
           
        //用JAVA代码来表示，就是有多个线程在减少盖伦的hp
        //同时又有多个线程在恢复盖伦的hp
           
        //n个线程增加盖伦的hp
           
        int n = 10000;
   
        Thread[] addThreads = new Thread[n];
        Thread[] reduceThreads = new Thread[n];
           
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(){
                public void run(){
                    gareen.recover();
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            t.start();
            addThreads[i] = t;
               
        }
           
        //n个线程减少盖伦的hp
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(){
                public void run(){
                    gareen.hurt();
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            t.start();
            reduceThreads[i] = t;
        }
           
        //等待所有增加线程结束
        for (Thread t : addThreads) {
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //等待所有减少线程结束
        for (Thread t : reduceThreads) {
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
           
        //代码执行到这里，所有增加和减少线程都结束了
           
        //增加和减少线程的数量是一样的，每次都增加，减少1.
        //那么所有线程都结束后，盖伦的hp应该还是初始值
           
        //但是事实上观察到的是：
                   
        System.out.printf("%d个增加线程和%d个减少线程结束后%n盖伦的血量变成了 %.0f%n", n,n,gareen.hp);
           
    }
        
}

步骤2：分析同步问题产生的原因

\1. 假设增加线程先进入，得到的hp是10000
\2. 进行增加运算
\3. 正在做增加运算的时候，还没有来得及修改hp的值，减少线程来了
\4. 减少线程得到的hp的值也是10000
\5. 减少线程进行减少运算
\6. 增加线程运算结束，得到值10001，并把这个值赋予hp
\7. 减少线程也运算结束，得到值9999，并把这个值赋予hp
hp，最后的值就是9999
虽然经历了两个线程各自增减了一次，本来期望还是原值10000，但是却得到了一个9999
这个时候的值9999是一个错误的值，在业务上又叫做脏数据

步骤3：解决思路

总体解决思路是：在增加线程访问hp期间，其他线程不可以访问hp
\1. 增加线程获取到hp的值，并进行运算
\2. 在运算期间，减少线程试图来获取hp的值，但是不被允许
\3. 增加线程运算结束，并成功修改hp的值为10001
\4. 减少线程，在增加线程做完后，才能访问hp的值，即10001
\5. 减少线程运算，并得到新的值10000

步骤4：synchronized 同步对象概念

解决上述问题之前，先理解
synchronized关键字的意义
如下代码：

Object someObject =new Object();

synchronized (someObject){

//此处的代码只有占有了someObject后才可以执行

}

synchronized表示当前线程，独占对象 someObject
当前线程独占了对象someObject，如果有其他线程****试图占有对象someObject，就会等待，直到当前线程释放对someObject的占用。
someObject 又叫同步对象，所有的对象，都可以作为同步对象
为了达到同步的效果，必须使用同一个同步对象

释放同步对象的方式： synchronized 块自然结束，或者有异常抛出

package multiplethread;
  
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
   
public class TestThread {
     
    public static String now(){
        return new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date());
    }
     
    public static void main(String[] args) {
        final Object someObject = new Object();
          
        Thread t1 = new Thread(){
            public void run(){
                try {
                    System.out.println( now()+" t1 线程已经运行");
                    System.out.println( now()+this.getName()+ " 试图占有对象：someObject");
                    synchronized (someObject) {
                          
                        System.out.println( now()+this.getName()+ " 占有对象：someObject");
                        Thread.sleep(5000);
                        System.out.println( now()+this.getName()+ " 释放对象：someObject");
                    }
                    System.out.println(now()+" t1 线程结束");
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        t1.setName(" t1");
        t1.start();
        Thread t2 = new Thread(){
  
            public void run(){
                try {
                    System.out.println( now()+" t2 线程已经运行");
                    System.out.println( now()+this.getName()+ " 试图占有对象：someObject");
                    synchronized (someObject) {
                        System.out.println( now()+this.getName()+ " 占有对象：someObject");
                        Thread.sleep(5000);
                        System.out.println( now()+this.getName()+ " 释放对象：someObject");
                    }
                    System.out.println(now()+" t2 线程结束");
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        t2.setName(" t2");
        t2.start();
    }
       
}

步骤5：使用使用synchronized 解决同步问题

所有需要修改hp的地方，有要建立在占有someObject的基础上。
而对象 someObject在同一时间，只能被一个线程占有。间接地，导致同一时间，hp只能被一个线程修改。

package multiplethread;
   
import java.awt.GradientPaint;
 
import charactor.Hero;
   
public class TestThread {
   
    public static void main(String[] args) {
 
        final Object someObject = new Object();
         
        final Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 10000;
          
        int n = 10000;
  
        Thread[] addThreads = new Thread[n];
        Thread[] reduceThreads = new Thread[n];
          
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(){
                public void run(){
                     
                    //任何线程要修改hp的值，必须先占用someObject
                    synchronized (someObject) {
                        gareen.recover();
                    }
                     
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            t.start();
            addThreads[i] = t;
              
        }
          
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(){
                public void run(){
                    //任何线程要修改hp的值，必须先占用someObject
                    synchronized (someObject) {
                        gareen.hurt();
                    }
                     
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            t.start();
            reduceThreads[i] = t;
        }
          
        for (Thread t : addThreads) {
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        for (Thread t : reduceThreads) {
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
          
        System.out.printf("%d个增加线程和%d个减少线程结束后%n盖伦的血量是 %.0f%n", n,n,gareen.hp);
          
    }
       
}

步骤6：使用hero对象作为同步对象

既然任意对象都可以用来作为同步对象，而所有的线程访问的都是同一个hero对象，索性就使用gareen来作为同步对象
进一步的，对于Hero的hurt方法，加上：
synchronized (this) {
}
表示当前对象为同步对象，即也是gareen为同步对象

package multiplethread;
   
import java.awt.GradientPaint;
 
import charactor.Hero;
   
public class TestThread {
   
    public static void main(String[] args) {
 
        final Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 10000;
          
        int n = 10000;
  
        Thread[] addThreads = new Thread[n];
        Thread[] reduceThreads = new Thread[n];
          
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(){
                public void run(){
                     
                    //使用gareen作为synchronized
                    synchronized (gareen) {
                        gareen.recover();
                    }
                     
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            t.start();
            addThreads[i] = t;
              
        }
          
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(){
                public void run(){
                    //使用gareen作为synchronized
                    //在方法hurt中有synchronized(this)
                    gareen.hurt();
                     
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            t.start();
            reduceThreads[i] = t;
        }
          
        for (Thread t : addThreads) {
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        for (Thread t : reduceThreads) {
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
          
        System.out.printf("%d个增加线程和%d个减少线程结束后%n盖伦的血量是 %.0f%n", n,n,gareen.hp);
          
    }
       
}

package charactor;
  
public class Hero{
    public String name;
    public float hp;
     
    public int damage;
     
    //回血
    public void recover(){
        hp=hp+1;
    }
     
    //掉血
    public void hurt(){
        //使用this作为同步对象
        synchronized (this) {
            hp=hp-1;   
        }
    }
     
    public void attackHero(Hero h) {
        h.hp-=damage;
        System.out.format("%s 正在攻击 %s, %s的血变成了 %.0f%n",name,h.name,h.name,h.hp);
        if(h.isDead())
            System.out.println(h.name +"死了！");
    }
  
    public boolean isDead() {
        return 0>=hp?true:false;
    }
  
}

步骤7：在方法前，加上修饰符synchronized

在recover前，直接加上synchronized ，其所对应的同步对象，就是this
和hurt方法达到的效果是一样
外部线程访问gareen的方法，就不需要额外使用synchronized 了

package charactor;
  
public class Hero{
    public String name;
    public float hp;
     
    public int damage;
     
    //回血
    //直接在方法前加上修饰符synchronized
    //其所对应的同步对象，就是this
    //和hurt方法达到的效果一样
    public synchronized void recover(){
        hp=hp+1;
    }
     
    //掉血
    public void hurt(){
        //使用this作为同步对象
        synchronized (this) {
            hp=hp-1;   
        }
    }
     
    public void attackHero(Hero h) {
        h.hp-=damage;
        System.out.format("%s 正在攻击 %s, %s的血变成了 %.0f%n",name,h.name,h.name,h.hp);
        if(h.isDead())
            System.out.println(h.name +"死了！");
    }
  
    public boolean isDead() {
        return 0>=hp?true:false;
    }
  
}

package multiplethread;
   
import java.awt.GradientPaint;
 
import charactor.Hero;
   
public class TestThread {
   
    public static void main(String[] args) {
 
        final Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 10000;
          
        int n = 10000;
  
        Thread[] addThreads = new Thread[n];
        Thread[] reduceThreads = new Thread[n];
          
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(){
                public void run(){
                     
                    //recover自带synchronized
                    gareen.recover();
                     
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            t.start();
            addThreads[i] = t;
              
        }
          
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(){
                public void run(){
                    //hurt自带synchronized
                    gareen.hurt();
                     
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            t.start();
            reduceThreads[i] = t;
        }
          
        for (Thread t : addThreads) {
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        for (Thread t : reduceThreads) {
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
          
        System.out.printf("%d个增加线程和%d个减少线程结束后%n盖伦的血量是 %.0f%n", n,n,gareen.hp);
          
    }
       
}

步骤8：线程安全的类

如果一个类，其方法都是有synchronized修饰的，那么该类就叫做线程安全的类

同一时间，只有一个线程能够进入 这种类的一个实例 的去修改数据，进而保证了这个实例中的数据的安全(不会同时被多线程修改而变成脏数据)

比如StringBuffer和StringBuilder的区别
StringBuffer的方法都是有synchronized修饰的，StringBuffer就叫做线程安全的类
而StringBuilder就不是线程安全的类

线程安全的类

常见的线程安全相关的面试题

步骤1：HashMap和Hashtable的区别

HashMap和Hashtable都实现了Map接口，都是键值对保存数据的方式
区别1：
HashMap可以存放 null
Hashtable不能存放null
区别2：
HashMap不是线程安全的类
Hashtable是线程安全的类

步骤2：StringBuffer和StringBuilder的区别

StringBuffer 是线程安全的
StringBuilder 是非线程安全的

所以当进行大量字符串拼接操作的时候，如果是单线程就用StringBuilder会更快些，如果是多线程，就需要用StringBuffer 保证数据的安全性

非线程安全的为什么会比线程安全的 快？因为不需要同步嘛，省略了些时间

步骤3：ArrayList和Vector的区别

ArrayList类的声明：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>

implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

Vector类的声明：

public class Vector<E> extends AbstractList<E>

implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

一模一样的~
他们的区别也在于，Vector是线程安全的类，而ArrayList是非线程安全的。

步骤4：把非线程安全的集合转换为线程安全

ArrayList是非线程安全的，换句话说，多个线程可以同时进入一个ArrayList对象的add方法

借助Collections.synchronizedList，可以把ArrayList转换为线程安全的List。

与此类似的，还有HashSet,LinkedList,HashMap等等非线程安全的类，都通过工具类Collections转换为线程安全的

package multiplethread;
 
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
 
public class TestThread {
    
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
        List<Integer> list2 = Collections.synchronizedList(list1);
    }
        
}

死锁

当业务比较复杂，多线程应用里有可能会发生死锁

步骤1：演示死锁

\1. 线程1 首先占有对象1，接着试图占有对象2
\2. 线程2 首先占有对象2，接着试图占有对象1
\3. 线程1 等待线程2释放对象2
\4. 与此同时，线程2等待线程1释放对象1
就会。。。一直等待下去，直到天荒地老.

package multiplethread;
   
import charactor.Hero;
    
public class TestThread {
      
    public static void main(String[] args) {
        final Hero ahri = new Hero();
        ahri.name = "九尾妖狐";
        final Hero annie = new Hero();
        annie.name = "安妮";
         
        Thread t1 = new Thread(){
            public void run(){
                //占有九尾妖狐
                synchronized (ahri) {
                    System.out.println("t1 已占有九尾妖狐");
                    try {
                        //停顿1000毫秒，另一个线程有足够的时间占有安妮
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                     
                    System.out.println("t1 试图占有安妮");
                    System.out.println("t1 等待中 。。。。");
                    synchronized (annie) {
                        System.out.println("do something");
                    }
                }  
                 
            }
        };
        t1.start();
        Thread t2 = new Thread(){
            public void run(){
                //占有安妮
                synchronized (annie) {
                    System.out.println("t2 已占有安妮");
                    try {
                         
                        //停顿1000毫秒，另一个线程有足够的时间占有暂用九尾妖狐
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("t2 试图占有九尾妖狐");
                    System.out.println("t2 等待中 。。。。");
                    synchronized (ahri) {
                        System.out.println("do something");
                    }
                }  
                 
            }
        };
        t2.start();
   }
        
}

交互

线程之间有交互通知的需求，考虑如下情况：
有两个线程，处理同一个英雄。
一个加血，一个减血。

减血的线程，发现血量=1，就停止减血，直到加血的线程为英雄加了血，才可以继续减血

步骤1：不好的解决方式

故意设计减血线程频率更高，盖伦的血量迟早会到达1
减血线程中使用while循环判断是否是1，如果是1就不停的循环,直到加血线程回复了血量
这是不好的解决方式，因为会大量占用CPU,拖慢性能

package charactor;
   
public class Hero{
    public String name;
    public float hp;
      
    public int damage;
      
    public synchronized void recover(){
        hp=hp+1;
    }    
 
    public synchronized void hurt(){
            hp=hp-1;   
    }
      
    public void attackHero(Hero h) {
        h.hp-=damage;
        System.out.format("%s 正在攻击 %s, %s的血变成了 %.0f%n",name,h.name,h.name,h.hp);
        if(h.isDead())
            System.out.println(h.name +"死了！");
    }
   
    public boolean isDead() {
        return 0>=hp?true:false;
    }
   
}

package multiplethread;
    
import java.awt.GradientPaint;
  
import charactor.Hero;
    
public class TestThread {
    
    public static void main(String[] args) {
  
        final Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 616;
           
        Thread t1 = new Thread(){
            public void run(){
                while(true){
                     
                    //因为减血更快，所以盖伦的血量迟早会到达1
                    //使用while循环判断是否是1，如果是1就不停的循环
                    //直到加血线程回复了血量
                    while(gareen.hp==1){
                        continue;
                    }
                     
                    gareen.hurt();
                    System.out.printf("t1 为%s 减血1点,减少血后，%s的血量是%.0f%n",gareen.name,gareen.name,gareen.hp);
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
 
            }
        };
        t1.start();
 
        Thread t2 = new Thread(){
            public void run(){
                while(true){
                    gareen.recover();
                    System.out.printf("t2 为%s 回血1点,增加血后，%s的血量是%.0f%n",gareen.name,gareen.name,gareen.hp);
 
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
 
            }
        };
        t2.start();
           
    }
        
}

步骤2：使用wait和notify进行线程交互

在Hero类中：hurt()减血方法：当hp=1的时候，执行this.wait().
this.wait()表示让占有this的线程等待，并临时释放占有
进入hurt方法的线程必然是减血线程，this.wait()会让减血线程临时释放对this的占有。 这样加血线程，就有机会进入recover()加血方法了。

recover() 加血方法：增加了血量，执行this.notify();
this.notify() 表示通知那些等待在this的线程，可以苏醒过来了。等待在this的线程，恰恰就是减血线程。一旦recover()结束，加血线程释放了this，减血线程，就可以重新占有this，并执行后面的减血工作。

package charactor;
 
public class Hero {
    public String name;
    public float hp;
 
    public int damage;
 
    public synchronized void recover() {
        hp = hp + 1;
        System.out.printf("%s 回血1点,增加血后，%s的血量是%.0f%n", name, name, hp);
        // 通知那些等待在this对象上的线程，可以醒过来了，如第20行，等待着的减血线程，苏醒过来
        this.notify();
    }
 
    public synchronized void hurt() {
        if (hp == 1) {
            try {
                // 让占有this的减血线程，暂时释放对this的占有，并等待
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
 
        hp = hp - 1;
        System.out.printf("%s 减血1点,减少血后，%s的血量是%.0f%n", name, name, hp);
    }
 
    public void attackHero(Hero h) {
        h.hp -= damage;
        System.out.format("%s 正在攻击 %s, %s的血变成了 %.0f%n", name, h.name, h.name, h.hp);
        if (h.isDead())
            System.out.println(h.name + "死了！");
    }
 
    public boolean isDead() {
        return 0 >= hp ? true : false;
    }
 
}

package multiplethread;
      
import java.awt.GradientPaint;
    
import charactor.Hero;
      
public class TestThread {
      
    public static void main(String[] args) {
    
        final Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 616;
             
        Thread t1 = new Thread(){
            public void run(){
                while(true){
                       
                    //无需循环判断
//                    while(gareen.hp==1){
//                        continue;
//                    }
                       
                    gareen.hurt();
                     
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
   
            }
        };
        t1.start();
   
        Thread t2 = new Thread(){
            public void run(){
                while(true){
                    gareen.recover();
   
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
   
            }
        };
        t2.start();
             
    }
          
}

步骤3：关于wait、notifyAll

留意wait()和notify() 这两个方法是什么对象上的？

public synchronized void hurt() {

。。。

this.wait();

。。。

}

public synchronized void recover() {

。。。

this.notify();

}

这里需要强调的是，wait方法和notify方法，并不是Thread线程上的方法，它们是Object上的方法。

因为所有的Object都可以被用来作为同步对象，所以准确的讲，wait和notify是同步对象上的方法。

wait()的意思是：让占用了这个同步对象的线程，临时释放当前的占用，并且等待。所以调用wait是有前提条件的，一定是在synchronized块里，否则就会出错。

notify() 的意思是，通知一个等待在这个同步对象上的线程，你可以苏醒过来了，有机会重新占用当前对象了。

notifyAll() 的意思是，通知所有的等待在这个同步对象上的线程，你们可以苏醒过来了，有机会重新占用当前对象了。

步骤4：生产者消费者问题

生产者消费者问题是一个非常典型性的线程交互的问题。

\1. 使用栈来存放数据
1.1 把栈改造为支持线程安全
1.2 把栈的边界操作进行处理，当栈里的数据是0的时候，访问pull的线程就会等待。当栈里的数据是200的时候，访问push的线程就会等待
\2. 提供一个生产者（Producer）线程类，生产随机大写字符压入到堆栈
\3. 提供一个消费者（Consumer）线程类，从堆栈中弹出字符并打印到控制台
\4. 提供一个测试类，使两个生产者和三个消费者线程同时运行，结果类似如下：

package multiplethread;
   
import java.util.ArrayList;
import java.util.LinkedList;
   
public class MyStack<T> {
   
    LinkedList<T> values = new LinkedList<T>();
       
    public synchronized void push(T t) {
        while(values.size()>=200){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        this.notifyAll();
        values.addLast(t);
         
    }
   
    public synchronized T pull() {
        while(values.isEmpty()){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        this.notifyAll();
        return values.removeLast();
    }
   
    public T peek() {
        return values.getLast();
    }
}

package multiplethread;
 
public class ProducerThread extends Thread{
 
    private MyStack<Character> stack;
 
    public ProducerThread(MyStack<Character> stack,String name){
        super(name);
        this.stack =stack;
    }
     
    public void run(){
         
        while(true){
            char c = randomChar();
            System.out.println(this.getName()+" 压入: " + c);
            stack.push(c);
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
         
    }
     
    public char randomChar(){
        return (char) (Math.random()*('Z'+1-'A') + 'A');
    }
     
}

package multiplethread;
 
public class ConsumerThread extends Thread{
 
    private MyStack<Character> stack;
 
    public ConsumerThread(MyStack<Character> stack,String name){
        super(name);
        this.stack =stack;
    }
     
    public void run(){
         
        while(true){
            char c = stack.pull();
            System.out.println(this.getName()+" 弹出: " + c);
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
         
    }
     
    public char randomChar(){
        return (char) (Math.random()*('Z'+1-'A') + 'A');
    }
     
}

package multiplethread;
 
public class TestThread {
       
    public static void main(String[] args) {
        MyStack<Character> stack = new MyStack<>();
        new ProducerThread(stack, "Producer1").start();
        new ProducerThread(stack, "Producer2").start();
        new ConsumerThread(stack, "Consumer1").start();
        new ConsumerThread(stack, "Consumer2").start();
        new ConsumerThread(stack, "Consumer3").start();
                           
    }
           
}

线程池

每一个线程的启动和结束都是比较消耗时间和占用资源的。

如果在系统中用到了很多的线程，大量的启动和结束动作会导致系统的性能变卡，响应变慢。

为了解决这个问题，引入线程池这种设计思想。

线程池的模式很像生产者消费者模式，消费的对象是一个一个的能够运行的任务

步骤1：线程池设计思路

线程池的思路和生产者消费者模型是很接近的。
\1. 准备一个任务容器
\2. 一次性启动10个消费者线程
\3. 刚开始任务容器是空的，所以线程都wait在上面。
\4. 直到一个外部线程往这个任务容器中扔了一个“任务”，就会有一个消费者线程被唤醒notify
\5. 这个消费者线程取出“任务”，并且执行这个任务，执行完毕后，继续等待下一次任务的到来。
\6. 如果短时间内，有较多的任务加入，那么就会有多个线程被唤醒，去执行这些任务。

在整个过程中，都不需要创建新的线程，而是循环使用这些已经存在的线程

步骤2：开发一个自定义线程池

这是一个自定义的线程池，虽然不够完善和健壮，但是已经足以说明线程池的工作原理

缓慢的给这个线程池添加任务，会看到有多条线程来执行这些任务。
线程7执行完毕任务后，又回到池子里，下一次任务来的时候，线程7又来执行新的任务。

package multiplethread;
  
import java.util.LinkedList;
  
public class ThreadPool {
  
    // 线程池大小
    int threadPoolSize;
  
    // 任务容器
    LinkedList<Runnable> tasks = new LinkedList<Runnable>();
  
    // 试图消费任务的线程
  
    public ThreadPool() {
        threadPoolSize = 10;
  
        // 启动10个任务消费者线程
        synchronized (tasks) {
            for (int i = 0; i < threadPoolSize; i++) {
                new TaskConsumeThread("任务消费者线程 " + i).start();
            }
        }
    }
  
    public void add(Runnable r) {
        synchronized (tasks) {
            tasks.add(r);
            // 唤醒等待的任务消费者线程
            tasks.notifyAll();
        }
    }
  
    class TaskConsumeThread extends Thread {
        public TaskConsumeThread(String name) {
            super(name);
        }
  
        Runnable task;
  
        public void run() {
            System.out.println("启动： " + this.getName());
            while (true) {
                synchronized (tasks) {
                    while (tasks.isEmpty()) {
                        try {
                            tasks.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            // TODO Auto-generated catch block
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    task = tasks.removeLast();
                    // 允许添加任务的线程可以继续添加任务
                    tasks.notifyAll();
  
                }
                System.out.println(this.getName() + " 获取到任务，并执行");
                task.run();
            }
        }
    }
  
}

package multiplethread;
 
public class TestThread {
       
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPool pool = new ThreadPool();
  
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Runnable task = new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    //System.out.println("执行任务");
                    //任务可能是打印一句话
                    //可能是访问文件
                    //可能是做排序
                }
            };
             
            pool.add(task);
             
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
  
    }
           
}

步骤3：测试线程池

创造一个情景，每个任务执行的时间都是1秒
刚开始是间隔1秒钟向线程池中添加任务

然后间隔时间越来越短，执行任务的线程还没有来得及结束，新的任务又来了。
就会观察到线程池里的其他线程被唤醒来执行这些任务

package multiplethread;
  
public class TestThread {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPool pool= new ThreadPool();
        int sleep=1000;
        while(true){
            pool.add(new Runnable(){
                @Override
                public void run() {
                    //System.out.println("执行任务");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
            try {
                Thread.sleep(sleep);
                sleep = sleep>100?sleep-100:sleep;
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
              
        }
          
    }
}

步骤4：使用java自带线程池

java提供自带的线程池，而不需要自己去开发一个自定义线程池了。

线程池类ThreadPoolExecutor在包java.util.concurrent下

ThreadPoolExecutor threadPool= new ThreadPoolExecutor(10, 15, 60, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());

第一个参数10 表示这个线程池初始化了10个线程在里面工作
第二个参数15 表示如果10个线程不够用了，就会自动增加到最多15个线程
第三个参数60 结合第四个参数TimeUnit.SECONDS，表示经过60秒，多出来的线程还没有接到活儿，就会回收，最后保持池子里就10个
第四个参数TimeUnit.SECONDS 如上
第五个参数 new LinkedBlockingQueue() 用来放任务的集合

execute方法用于添加新的任务

package multiplethread;
   
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
   
public class TestThread {
   
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
           
        ThreadPoolExecutor threadPool= new ThreadPoolExecutor(10, 15, 60, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
           
        threadPool.execute(new Runnable(){
   
            @Override
            public void run() {
                // TODO Auto-generated method stub
                System.out.println("任务1");
            }
               
        });
   
    }
   
}

Lock对象

与synchronized类似的，lock也能够达到同步的效果

步骤1：回忆synchronized同步的方式

首先回忆一下 [synchronized 同步对象](#步骤4：synchronized 同步对象概念)的方式

当一个线程占用 synchronized 同步对象，其他线程就不能占用了，直到释放这个同步对象为止

package multiplethread;
   
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
    
public class TestThread {
      
    public static String now(){
        return new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date());
    }
      
    public static void main(String[] args) {
        final Object someObject = new Object();
           
        Thread t1 = new Thread(){
            public void run(){
                try {
                    System.out.println( now()+" t1 线程已经运行");
                    System.out.println( now()+this.getName()+ " 试图占有对象：someObject");
                    synchronized (someObject) {
                           
                        System.out.println( now()+this.getName()+ " 占有对象：someObject");
                        Thread.sleep(5000);
                        System.out.println( now()+this.getName()+ " 释放对象：someObject");
                    }
                    System.out.println(now()+" t1 线程结束");
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        t1.setName(" t1");
        t1.start();
        Thread t2 = new Thread(){
   
            public void run(){
                try {
                    System.out.println( now()+" t2 线程已经运行");
                    System.out.println( now()+this.getName()+ " 试图占有对象：someObject");
                    synchronized (someObject) {
                        System.out.println( now()+this.getName()+ " 占有对象：someObject");
                        Thread.sleep(5000);
                        System.out.println( now()+this.getName()+ " 释放对象：someObject");
                    }
                    System.out.println(now()+" t2 线程结束");
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        t2.setName(" t2");
        t2.start();
    }
        
}

步骤2：使用Lock对象实现同步效果

Lock是一个接口，为了使用一个Lock对象，需要用到

Lock lock = new ReentrantLock();

与 synchronized (someObject) 类似的，lock()方法，表示当前线程占用lock对象，一旦占用，其他线程就不能占用了。
与 synchronized 不同的是，一旦synchronized 块结束，就会自动释放对someObject的占用。 lock却必须调用unlock方法进行手动释放，为了保证释放的执行，往往会把unlock() 放在finally中进行。

package multiplethread;
 
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
 
public class TestThread {
 
    public static String now() {
        return new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date());
    }
 
    public static void log(String msg) {
        System.out.printf("%s %s %s %n", now() , Thread.currentThread().getName() , msg);
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        Lock lock = new ReentrantLock();
 
        Thread t1 = new Thread() {
            public void run() {
                try {
                    log("线程启动");
                    log("试图占有对象：lock");
 
                    lock.lock();
 
                    log("占有对象：lock");
                    log("进行5秒的业务操作");
                    Thread.sleep(5000);
 
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    log("释放对象：lock");
                    lock.unlock();
                }
                log("线程结束");
            }
        };
        t1.setName("t1");
        t1.start();
        try {
            //先让t1飞2秒
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e1) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e1.printStackTrace();
        }
        Thread t2 = new Thread() {
 
            public void run() {
                try {
                    log("线程启动");
                    log("试图占有对象：lock");
 
                    lock.lock();
 
                    log("占有对象：lock");
                    log("进行5秒的业务操作");
                    Thread.sleep(5000);
 
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    log("释放对象：lock");
                    lock.unlock();
                }
                log("线程结束");
            }
        };
        t2.setName("t2");
        t2.start();
    }
 
}

步骤3：trylock方法

synchronized 是不占用到手不罢休的，会一直试图占用下去。
与 synchronized 的钻牛角尖不一样，Lock接口还提供了一个trylock方法。
trylock会在指定时间范围内试图占用，占成功了，就啪啪啪。如果时间到了，还占用不成功，扭头就走~

注意：因为使用trylock有可能成功，有可能失败，所以后面unlock释放锁的时候，需要判断是否占用成功了，如果没占用成功也unlock,就会抛出异常

package multiplethread;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TestThread13 {
    public static String now() {
        return new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date());
    }

    public static void log(String msg) {
        System.out.printf("%s %s %s %n", now() , Thread.currentThread().getName() , msg);
    }

    public static void main(String[] args) {
        Lock lock = new ReentrantLock();

        Thread t1 = new Thread() {
            public void run() {
                boolean locked = false;
                try {
                    log("线程启动");
                    log("试图占有对象：lock");

                    locked = lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS);
                    if(locked){
                        log("占有对象：lock");
                        log("进行5秒的业务操作");
                        Thread.sleep(5000);
                    }
                    else{
                        log("经过1秒钟的努力，还没有占有对象，放弃占有");
                    }

                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {

                    if(locked){
                        log("释放对象：lock");
                        lock.unlock();
                    }
                }
                log("线程结束");
            }
        };
        t1.setName("t1");
        t1.start();
        try {
            //先让t1飞2秒
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e1) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e1.printStackTrace();
        }
        Thread t2 = new Thread() {

            public void run() {
                boolean locked = false;
                try {
                    log("线程启动");
                    log("试图占有对象：lock");

                    locked = lock.tryLock(1,TimeUnit.SECONDS);
                    if(locked){
                        log("占有对象：lock");
                        log("进行5秒的业务操作");
                        Thread.sleep(5000);
                    }
                    else{
                        log("经过1秒钟的努力，还没有占有对象，放弃占有");
                    }

                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {

                    if(locked){
                        log("释放对象：lock");
                        lock.unlock();
                    }
                }
                log("线程结束");
            }
        };
        t2.setName("t2");
        t2.start();
    }
}

步骤4：线程交互

使用synchronized方式进行线程交互，用到的是同步对象的wait,notify和notifyAll方法

Lock也提供了类似的解决办法，首先通过lock对象得到一个Condition对象，然后分别调用这个Condition对象的：await, signal,signalAll 方法

注意：不是Condition对象的wait,nofity,notifyAll方法,是await,signal,signalAll

package multiplethread;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TestThread14 {

        public static String now() {
            return new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date());
        }

        public static void log(String msg) {
            System.out.printf("%s %s %s %n", now() , Thread.currentThread().getName() , msg);
        }

        public static void main(String[] args) {
            Lock lock = new ReentrantLock();
            Condition condition = lock.newCondition();

            Thread t1 = new Thread() {
                public void run() {
                    try {
                        log("线程启动");
                        log("试图占有对象：lock");

                        lock.lock();

                        log("占有对象：lock");
                        log("进行5秒的业务操作");
                        Thread.sleep(5000);
                        log("临时释放对象 lock， 并等待");
                        condition.await();
                        log("重新占有对象 lock，并进行5秒的业务操作");
                        Thread.sleep(5000);

                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } finally {
                        log("释放对象：lock");
                        lock.unlock();
                    }
                    log("线程结束");
                }
            };
            t1.setName("t1");
            t1.start();
            try {
                //先让t1飞2秒
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e1) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e1.printStackTrace();
            }
            Thread t2 = new Thread() {

                public void run() {
                    try {
                        log("线程启动");
                        log("试图占有对象：lock");

                        lock.lock();

                        log("占有对象：lock");
                        log("进行5秒的业务操作");
                        Thread.sleep(5000);
                        log("唤醒等待中的线程");
                        condition.signal();

                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } finally {
                        log("释放对象：lock");
                        lock.unlock();
                    }
                    log("线程结束");
                }
            };
            t2.setName("t2");
            t2.start();
        }

    }

步骤5：总结Lock和synchronized的区别

\1. Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现，Lock是代码层面的实现。

\2. Lock可以选择性的获取锁，如果一段时间获取不到，可以放弃。synchronized不行，会一根筋一直获取下去。借助Lock的这个特性，就能够规避死锁，synchronized必须通过谨慎和良好的设计，才能减少死锁的发生。

\3. synchronized在发生异常和同步块结束的时候，会自动释放锁。而Lock必须手动释放，所以如果忘记了释放锁，一样会造成死锁。

原子访问

步骤1：原子性操作概念

所谓的原子性操作即不可中断的操作，比如赋值操作

int i = 5;

原子性操作本身是线程安全的
但是 i++ 这个行为，事实上是有3个原子性操作组成的。
步骤 1. 取 i 的值
步骤 2. i + 1
步骤 3. 把新的值赋予i
这三个步骤，每一步都是一个原子操作，但是合在一起，就不是原子操作。就不是线程安全的。
换句话说，一个线程在步骤1 取i 的值结束后，还没有来得及进行步骤2，另一个线程也可以取 i的值了。
这也是分析同步问题产生的原因中的原理。
i++ ，i--， i = i+1 这些都是非原子性操作。
只有int i = 1,这个赋值操作是原子性的。

步骤2：AtomicInteger

JDK6 以后，新增加了一个包java.util.concurrent.atomic，里面有各种原子类，比如AtomicInteger。
而AtomicInteger提供了各种自增，自减等方法，这些方法都是原子性的。换句话说，自增方法 incrementAndGet 是线程安全的，同一个时间，只有一个线程可以调用这个方法。

package multiplethread;
   
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
   
public class TestThread {
   
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        AtomicInteger atomicI =new AtomicInteger();
        int i = atomicI.decrementAndGet();
        int j = atomicI.incrementAndGet();
        int k = atomicI.addAndGet(3);
         
    }
   
}

步骤3：同步测试

分别使用基本变量的非原子性的++运算符和原子性的AtomicInteger对象的 incrementAndGet 来进行多线程测试。
测试结果如图所示

package multiplethread;
 
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
 
public class TestThread {
    
    private static int value = 0;
    private static AtomicInteger atomicValue =new AtomicInteger();
    public static void main(String[] args) {
        int number = 100000;
        Thread[] ts1 = new Thread[number];
        for (int i = 0; i < number; i++) {
            Thread t =new Thread(){
                public void run(){
                    value++;
                }
            };
            t.start();
            ts1[i] = t;
        }
         
        //等待这些线程全部结束
        for (Thread t : ts1) {
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
         
        System.out.printf("%d个线程进行value++后，value的值变成:%d%n", number,value);
        Thread[] ts2 = new Thread[number];
        for (int i = 0; i < number; i++) {
            Thread t =new Thread(){
                public void run(){
                    atomicValue.incrementAndGet();
                }
            };
            t.start();
            ts2[i] = t;
        }
         
        //等待这些线程全部结束
        for (Thread t : ts2) {
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.printf("%d个线程进行atomicValue.incrementAndGet();后，atomicValue的值变成:%d%n", number,atomicValue.intValue());
    }
        
}

码农公寓

启动一个线程

步骤1：线程概念

步骤2：创建多线程-继承线程类

步骤3：创建多线程-实现Runnable接口

步骤4：创建多线程匿名类

步骤5：创建多线程的三种方式

常见线程方法

示例1：当前线程暂停

示例2：加入到当前线程当中

示例3：线程优先级

示例4：临时暂停

示例5：守护线程

同步

步骤1：演示同步问题

步骤2：分析同步问题产生的原因

步骤3：解决思路

步骤4：synchronized 同步对象概念

步骤5：使用使用synchronized 解决同步问题

步骤6：使用hero对象作为同步对象

步骤7：在方法前，加上修饰符synchronized

步骤8：线程安全的类

线程安全的类

步骤1：HashMap和Hashtable的区别

步骤2：StringBuffer和StringBuilder的区别

步骤3：ArrayList和Vector的区别

步骤4：把非线程安全的集合转换为线程安全

死锁

步骤1：演示死锁

交互

步骤1：不好的解决方式

步骤2：使用wait和notify进行线程交互

步骤3：关于wait、notifyAll

步骤4：生产者消费者问题

线程池

步骤1：线程池设计思路

步骤2：开发一个自定义线程池

步骤3：测试线程池

步骤4：使用java自带线程池

Lock对象

步骤1：回忆synchronized同步的方式

步骤2：使用Lock对象实现同步效果

步骤3：trylock方法

步骤4：线程交互

步骤5：总结Lock和synchronized的区别

原子访问

步骤1：原子性操作概念

步骤2：AtomicInteger

步骤3：同步测试

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