线程安全问题：
package com.atguigu.java; /** * 例子：创建三个窗口卖票，总票数为100张.使用实现Runnable接口的方式 * * 1.问题：卖票过程中，出现了重票、错票 -->出现了线程的安全问题 * 2.问题出现的原因：当某个线程操作车票的过程中，尚未操作完成时，其他线程参与进来，也操作车票。 * 3.如何解决：当一个线程a在操作ticket的时候，其他线程不能参与进来。直到线程a操作完ticket时，其他 * 线程才可以开始操作ticket。这种情况即使线程a出现了阻塞，也不能被改变。 * * * 4.在Java中，我们通过同步机制，来解决线程的安全问题。 * * 方式一：同步代码块 * * synchronized(同步监视器){ * //需要被同步的代码 * * } * 说明：1.操作共享数据的代码，即为需要被同步的代码。 -->不能包含代码多了，也不能包含代码少了。 * 2.共享数据：多个线程共同操作的变量。比如：ticket就是共享数据。 * 3.同步监视器，俗称：锁。任何一个类的对象，都可以充当锁。 * 要求：多个线程必须要共用同一把锁。 * * 补充：在实现Runnable接口创建多线程的方式中，我们可以考虑使用this充当同步监视器。 * 方式二：同步方法。 * 如果操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中，我们不妨将此方法声明同步的。 * * * 5.同步的方式，解决了线程的安全问题。---好处 * 操作同步代码时，只能有一个线程参与，其他线程等待。相当于是一个单线程的过程，效率低。 ---局限性 **/ class Window1 implements Runnable{ private int ticket = 100; // Object obj = new Object(); // Dog dog = new Dog(); @Override public void run() { // Object obj = new Object(); //错误的，这样就又各自的锁不能共用一个锁 while(true){ synchronized (this){//此时的this:唯一的Window1的对象 //方式二：synchronized (dog) { if (ticket > 0) { try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票，票号为：" + ticket); ticket--; } else { break; } } } } } public class WindowTest1 { public static void main(String[] args) { Window1 w = new Window1(); Thread t1 = new Thread(w); Thread t2 = new Thread(w); Thread t3 = new Thread(w); t1.setName("窗口1"); t2.setName("窗口2"); t3.setName("窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } } class Dog{ }
package com.atguigu.java; /** * 使用同步代码块解决继承Thread类的方式的线程安全问题 * * 例子：创建三个窗口卖票，总票数为100张.使用继承Thread类的方式 * * 说明：在继承Thread类创建多线程的方式中，慎用this充当同步监视器，考虑使用当前类充当同步监视器。 * */ class Window2 extends Thread{ private static int ticket = 100; private static Object obj = new Object(); //设置为静态 共用一个锁 @Override public void run() { while(true){ //正确的 // synchronized (obj){ synchronized (Window2.class){//Class clazz = Window2.class,Window2.class只会加载一次 //错误的方式：this代表着t1,t2,t3三个对象 // synchronized (this){ if(ticket > 0){ try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(getName() + "：卖票，票号为：" + ticket); ticket--; }else{ break; } } } } } public class WindowTest2 { public static void main(String[] args) { Window2 t1 = new Window2(); Window2 t2 = new Window2(); Window2 t3 = new Window2(); t1.setName("窗口1"); t2.setName("窗口2"); t3.setName("窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
package com.atguigu.java; /** * 使用同步方法解决实现Runnable接口的线程安全问题 * * * 关于同步方法的总结： * 1. 同步方法仍然涉及到同步监视器，只是不需要我们显式的声明。 * 2. 非静态的同步方法，同步监视器是：this * 静态的同步方法，同步监视器是：当前类本身 **/ class Window3 implements Runnable { private int ticket = 100; @Override public void run() { while (true) { show(); } } private synchronized void show(){//同步监视器：this //synchronized (this){ if (ticket > 0) { try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票，票号为：" + ticket); ticket--; } //} } } public class WindowTest3 { public static void main(String[] args) { Window3 w = new Window3(); Thread t1 = new Thread(w); Thread t2 = new Thread(w); Thread t3 = new Thread(w); t1.setName("窗口1"); t2.setName("窗口2"); t3.setName("窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
package com.atguigu.java; /** * * 使用同步方法处理继承Thread类的方式中的线程安全问题 * */ class Window4 extends Thread { private static int ticket = 100; @Override public void run() { while (true) { show(); } } private static synchronized void show(){//同步监视器：Window4.class //private synchronized void show(){ //同步监视器：t1,t2,t3。此种解决方式是错误的 if (ticket > 0) { try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：卖票，票号为：" + ticket); ticket--; } } } public class WindowTest4 { public static void main(String[] args) { Window4 t1 = new Window4(); Window4 t2 = new Window4(); Window4 t3 = new Window4(); t1.setName("窗口1"); t2.setName("窗口2"); t3.setName("窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
package com.atguigu.java; /** * * 使用同步方法处理继承Thread类的方式中的线程安全问题 * */ class Window4 extends Thread { private static int ticket = 100; @Override public void run() { while (true) { show(); } } private static synchronized void show(){//同步监视器：Window4.class //private synchronized void show(){ //同步监视器：t1,t2,t3。此种解决方式是错误的 if (ticket > 0) { try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：卖票，票号为：" + ticket); ticket--; } } } public class WindowTest4 { public static void main(String[] args) { Window4 t1 = new Window4(); Window4 t2 = new Window4(); Window4 t3 = new Window4(); t1.setName("窗口1"); t2.setName("窗口2"); t3.setName("窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
package com.atguigu.java1; /** * 使用同步机制将单例模式中的懒汉式改写为线程安全的 * */ public class BankTest { } class Bank{ private Bank(){} private static Bank instance = null; public static Bank getInstance(){ //方式一：效率稍差 // synchronized (Bank.class) { // if(instance == null){ // // instance = new Bank(); // } // return instance; // } //方式二：效率更高 if(instance == null){ synchronized (Bank.class) { if(instance == null){ instance = new Bank(); } } } return instance; } }
线程死锁问题：
package com.atguigu.java1; /** * 演示线程的死锁问题 * * 1.死锁的理解：不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃， * 都在等待对方放弃自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁 * * 2.说明： * 1）出现死锁后，不会出现异常，不会出现提示，只是所有的线程都处于阻塞状态，无法继续 * 2）我们使用同步时，要避免出现死锁。 **/ public class ThreadTest { public static void main(String[] args) { StringBuffer s1 = new StringBuffer(); StringBuffer s2 = new StringBuffer(); new Thread(){ @Override public void run() { synchronized (s1){ s1.append("a"); s2.append("1"); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (s2){ s1.append("b"); s2.append("2"); System.out.println(s1); System.out.println(s2); } } } }.start(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { synchronized (s2){ s1.append("c"); s2.append("3"); try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (s1){ s1.append("d"); s2.append("4"); System.out.println(s1); System.out.println(s2); } } } }).start(); } }
package com.atguigu.java1; //死锁的演示 class A { public synchronized void foo(B b) { //同步监视器：A类的对象：a System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName() + " 进入了A实例的foo方法"); // ① // try { // Thread.sleep(200); // } catch (InterruptedException ex) { // ex.printStackTrace(); // } System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName() + " 企图调用B实例的last方法"); // ③ b.last(); } public synchronized void last() {//同步监视器：A类的对象：a System.out.println("进入了A类的last方法内部"); } } class B { public synchronized void bar(A a) {//同步监视器：b System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName() + " 进入了B实例的bar方法"); // ② // try { // Thread.sleep(200); // } catch (InterruptedException ex) { // ex.printStackTrace(); // } System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName() + " 企图调用A实例的last方法"); // ④ a.last(); } public synchronized void last() {//同步监视器：b System.out.println("进入了B类的last方法内部"); } } public class DeadLock implements Runnable { A a = new A(); B b = new B(); public void init() { Thread.currentThread().setName("主线程"); // 调用a对象的foo方法 a.foo(b); System.out.println("进入了主线程之后"); } public void run() { Thread.currentThread().setName("副线程"); // 调用b对象的bar方法 b.bar(a); System.out.println("进入了副线程之后"); } public static void main(String[] args) { DeadLock dl = new DeadLock(); new Thread(dl).start(); dl.init(); } }
package com.atguigu.java1; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; /** * 解决线程安全问题的方式三：Lock锁 --- JDK5.0新增 * * 1. 面试题：synchronized 与 Lock的异同？ * 相同：二者都可以解决线程安全问题 * 不同：synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器 * Lock需要手动的启动同步（lock()），同时结束同步也需要手动的实现（unlock()） * * 2.优先使用顺序： * Lock 同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源） 同步方法（在方法体之外） * * * 面试题：如何解决线程安全问题？有几种方式 * */ class Window implements Runnable{ private int ticket = 100; //1.实例化ReentrantLock private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); @Override public void run() { while(true){ try{ //2.调用锁定方法lock() lock.lock(); if(ticket > 0){ try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：售票，票号为：" + ticket); ticket--; }else{ break; } }finally { //3.调用解锁方法：unlock() lock.unlock(); } } } } public class LockTest { public static void main(String[] args) { Window w = new Window(); Thread t1 = new Thread(w); Thread t2 = new Thread(w); Thread t3 = new Thread(w); t1.setName("窗口1"); t2.setName("窗口2"); t3.setName("窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
package com.atguigu.exer; /** * 银行有一个账户。 有两个储户分别向同一个账户存3000元，每次存1000，存3次。每次存完打印账户余额。 分析： 1.是否是多线程问题？ 是，两个储户线程 2.是否有共享数据？ 有，账户（或账户余额） 3.是否有线程安全问题？有 4.需要考虑如何解决线程安全问题？同步机制：有三种方式。 */ class Account{ private double balance; public Account(double balance) { this.balance = balance; } //存钱 public synchronized void deposit(double amt){ if(amt > 0){ balance += amt; try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":存钱成功。余额为：" + balance); } } } class Customer extends Thread{ private Account acct; public Customer(Account acct) { this.acct = acct; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 3; i++) { acct.deposit(1000); } } } public class AccountTest { public static void main(String[] args) { Account acct = new Account(0); Customer c1 = new Customer(acct); Customer c2 = new Customer(acct); //c1、c2 共用同一个账户 c1.setName("甲"); c2.setName("乙"); c1.start(); c2.start(); } }
线程的通信：
package com.atguigu.java2; /** * 线程通信的例子：使用两个线程打印 1-100。线程1, 线程2 交替打印 * * 涉及到的三个方法： * wait():一旦执行此方法，当前线程就进入阻塞状态，并释放同步监视器。 * notify():一旦执行此方法，就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait，就唤醒优先级高的那个。 * notifyAll():一旦执行此方法，就会唤醒所有被wait的线程。 * * 说明： * 1.wait()，notify()，notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。 * 2.wait()，notify()，notifyAll()三个方法的调用者必须是同步代码块或同步方法中的同步监视器。 * 否则，会出现IllegalMonitorStateException异常 * 3.wait()，notify()，notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。所以任何一个类都可以充当同步监视器 * * 面试题：sleep() 和 wait()的异同？ * 1.相同点：一旦执行方法，都可以使得当前的线程进入阻塞状态。 * 2.不同点：1）两个方法声明的位置不同：Thread类中声明sleep() , Object类中声明wait() * 2）调用的要求不同：sleep()可以在任何需要的场景下调用。 wait()必须使用在同步代码块或同步方法中 * 3）关于是否释放同步监视器：如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中，sleep()不会释放锁，wait()会释放锁。 * */ class Number implements Runnable{ private int number = 1; private Object obj = new Object(); @Override public void run() { while(true){ synchronized (obj) { obj.notify(); if(number <= 100){ try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + number); number++; try { //使得调用如下wait()方法的线程进入阻塞状态 obj.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }else{ break; } } } } } public class CommunicationTest { public static void main(String[] args) { Number number = new Number(); Thread t1 = new Thread(number); Thread t2 = new Thread(number); t1.setName("线程1"); t2.setName("线程2"); t1.start(); t2.start(); } }
package com.atguigu.java2; /** * 线程通信的应用：经典例题：生产者/消费者问题 * * 生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk)，而消费者(Customer)从店员处取走产品， * 店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20），如果生产者试图生产更多的产品，店员 * 会叫生产者停一下，如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产；如果店中没有产品 * 了，店员会告诉消费者等一下，如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。 * * 分析： * 1. 是否是多线程问题？是，生产者线程，消费者线程 * 2. 是否有共享数据？是，店员（或产品） * 3. 如何解决线程的安全问题？同步机制,有三种方法 * 4. 是否涉及线程的通信？是 * */ class Clerk{ private int productCount = 0; //生产产品 public synchronized void produceProduct() { if(productCount < 20){ productCount++; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":开始生产第" + productCount + "个产品"); notify(); }else{ //等待 try { wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } //消费产品 public synchronized void consumeProduct() { if(productCount > 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":开始消费第" + productCount + "个产品"); productCount--; notify(); }else{ //等待 try { wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } class Producer extends Thread{//生产者 private Clerk clerk; public Producer(Clerk clerk) { this.clerk = clerk; } @Override public void run() { System.out.println(getName() + ":开始生产产品....."); while(true){ try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } clerk.produceProduct(); } } } class Consumer extends Thread{//消费者 private Clerk clerk; public Consumer(Clerk clerk) { this.clerk = clerk; } @Override public void run() { System.out.println(getName() + ":开始消费产品....."); while(true){ try { Thread.sleep(20); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } clerk.consumeProduct(); } } } public class ProductTest { public static void main(String[] args) { Clerk clerk = new Clerk(); Producer p1 = new Producer(clerk); p1.setName("生产者1"); Consumer c1 = new Consumer(clerk); c1.setName("消费者1"); Consumer c2 = new Consumer(clerk); c2.setName("消费者2"); p1.start(); c1.start(); c2.start(); } }
JDK5.0新增线程创建方式：
package com.atguigu.java2; import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.FutureTask; /** * 创建线程的方式三：实现Callable接口。 --- JDK 5.0新增 * * * 如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口创建多线程方式强大？ * 1. call()可以有返回值的。 * 2. call()可以抛出异常，被外面的操作捕获，获取异常的信息 * 3. Callable是支持泛型的 * */ //1.创建一个实现Callable的实现类 class NumThread implements Callable{ //2.实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中 @Override public Object call() throws Exception { int sum = 0; for (int i = 1; i <= 100; i++) { if(i % 2 == 0){ System.out.println(i); sum += i; } } return sum; } } public class ThreadNew { public static void main(String[] args) { //3.创建Callable接口实现类的对象 NumThread numThread = new NumThread(); //4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象 FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread); //5.将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，并调用start() new Thread(futureTask).start(); try { //6.获取Callable中call方法的返回值 //get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值。 Object sum = futureTask.get(); System.out.println("总和为：" + sum); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } } }
package com.atguigu.java2; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor; /** * 创建线程的方式四：使用线程池 * * 好处： * 1.提高响应速度（减少了创建新线程的时间） * 2.降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建） * 3.便于线程管理 * corePoolSize：核心池的大小 * maximumPoolSize：最大线程数 * keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止 * * * 面试题：创建多线程有几种方式？四种！ * */ class NumberThread implements Runnable{ @Override public void run() { for(int i = 0;i <= 100;i++){ if(i % 2 == 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i); } } } } class NumberThread1 implements Runnable{ @Override public void run() { for(int i = 0;i <= 100;i++){ if(i % 2 != 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i); } } } } public class ThreadPool { public static void main(String[] args) { //1. 提供指定线程数量的线程池 ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10); ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service; //设置线程池的属性 // System.out.println(service.getClass()); // service1.setCorePoolSize(15); // service1.setKeepAliveTime(); //2.执行指定的线程的操作。需要提供实现Runnable接口或Callable接口实现类的对象 service.execute(new NumberThread());//适合适用于Runnable service.execute(new NumberThread1());//适合适用于Runnable // service.submit(Callable callable);//适合使用于Callable //3.关闭连接池 service.shutdown(); } }