一篇文章搞懂多线程

清疚 2022-12-12 12:27 273阅读 0赞

**目录**

一、基本概念

二、线程的创建

三、线程的生命周期

四、线程的编号和名称

五、常用的方法

六、线程同步机制

--------------------

**前言**

多线程几乎是面试的必考点，重要性不言而喻。但是工作中如果没经常使用，其相关知识就会很快忘记。下面我对多线程的知识点梳理一下，以便下次需要的时候可以随时查阅（ps:文章有点长，需要耐心查看）。为方便理解，我尽量使用通俗易懂的语言表述。

### **一、基本概念** ###

**1、程序**

数据结构 + 算法，主要指存放在硬盘上的可执行文件。换言之，就是编写的代码。

**2、进程**

主要指运行在内存中的可执行文件。 换言之，就是正在运行的程序，如下图所示，电脑中会有很多单独运行的程序，这些就是进程

![adbd9ed7b1644f5eecac335f7b901c83.png][]

**3、线程**

**      **线程就是进程内部的程序流，操作系统内部支持多进程，而每个进程的内部又支持多线程。换句话说，进程中的最小执行单位就是线程，并且一个进程中至少有一个线程。

**4、串行**

相对单条线程来说的，单线程中执行多个任务。在这个线程中，执行多任务顺序是，任务A -> 任务B ->  任务C ... 必须按照顺序来。跟跑接力赛一样，第一棒跑完，第二棒才跑，然后第三棒、第四棒。

**5、并行**

**     ** 开启多条线程。在同一个时刻，比如任务A被同时执行，这是严格意义的时间上的重叠。跟跑接力赛一样，裁判喊123，第一棒同时出发，不差毫秒，第二棒同时接棒...（当然这是理想情况 ）。

**6、并发**

**　  **所谓并发就是指宏观并行微观串行的机制。就是肉眼看上去一个程序在同时执行，其实它在偷偷串行。

**7、多线程**

多线程是采用时间片轮转法来保证多个线程的并发执行。假如时间片是沙漠里的一瓶水，有几个人，就是你喝一口，我喝一口。保证大家活着走出沙漠（类比线程执行完成）就是多线程。

### **二、线程的创建** ###

**1、Thread类**

java.lang.Thread类代表线程，任何线程对象都是Thread类（子类）的实例。  
**2、创建方式**  
（1）继承Thread类

定义一个类，继承Thread类并重写run方法，然后创建这个类的对象，再调用start方法。

举个例：

public class SubThreadRun extends Thread {
    
        @Override
        public void run() {
            // 打印1 ~ 20之间的所有整数
            for (int i = 1; i <= 20; i++) {
                System.out.println("run方法中：i = " + i); // 1 2 ... 20
            }
        }
    }

public class SubThreadRunTest {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            // 1.声明Thread类型的引用指向子类类型的对象
            Thread t1 = new SubThreadRun();
            // 2.调用run方法测试，本质上就是相当于对普通成员方法的调用，因此执行流程就是run方法的代码执行完毕后才能继续向下执行
            //t1.run();
            // 用于启动线程，Java虚拟机会自动调用该线程类中的run方法
            // 相当于又启动了一个线程，加上执行main方法的线程是两个线程
            t1.start();
    
            // 打印1 ~ 20之间的所有整数
            for (int i = 1; i <= 20; i++) {
                System.out.println("-----------------main方法中：i = " + i); // 1 2 ... 20
            }
        }
    }

其中，SubThreadRun 类继承了Thread类，并重写了run方法。这里创建了对象t1，再用 t1 调用start方法，这就开启了一个新线程啦。

运行结果如下，可以看到main方法和run方法 在交替运行，这就是多线程。

![aab3f52defdb344edca95a324172e4c8.png][]

（2）实现Runnable接口

定义一个类，实现Runnable接口并重写run方法，创建这个类的对象作为实参来构造Thread类型的对象，然后使用Thread类型的对象调用start方法。  
       举个例：

public class SubRunnableRun implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            // 打印1 ~ 20之间的所有整数
            for (int i = 1; i <= 20; i++) {
                System.out.println("run方法中：i = " + i); // 1 2 ... 20
            }
        }
    }

public class SubRunnableRunTest {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            // 1.创建自定义类型的对象，也就是实现Runnable接口类的对象
            SubRunnableRun srr = new SubRunnableRun();
            // 2.使用该对象作为实参构造Thread类型的对象
            // 由源码可知：经过构造方法的调用之后，Thread类中的成员变量target的数值为srr。
            Thread t1 = new Thread(srr);
            // 3.使用Thread类型的对象调用start方法
            // 若使用Runnable引用构造了线程对象，调用该方法(run)时最终调用接口中的版本
            // 由run方法的源码可知：if (target != null) {
            //                         target.run();
            //                    }
            // 此时target的数值不为空这个条件成立，执行target.run()的代码，也就是srr.run()的代码
            t1.start();
            //srr.start();  Error
    
            // 打印1 ~ 20之间的所有整数
            for (int i = 1; i <= 20; i++) {
                System.out.println("-----------------main方法中：i = " + i); // 1 2 ... 20
            }
        }
    }

其中，SubRunnableRun 类实现了Runnable接口，并重写了run方法。这里创建了对象srr，再将作为实参来构造Thread类型的对象 t1，然后t1调用 start 方法，这就开启了一个新线程啦。

运行结果如下，可以看到 main方法和 run方法 在交替运行，这就是多线程。

![c0c395bd1a27fd72b9cb41c55b0a5a2d.png][]

（3）匿名内部类的方式

匿名内部类方式创建和启动线程，其实是上述两种方式的另外种写法。代码如下：

public class ThreadNoNameTest {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            // 匿名内部类的语法格式：父类/接口类型 引用变量名 = new 父类/接口类型() { 方法的重写 };
            // 1.使用继承加匿名内部类的方式创建并启动线程
            /*Thread t1 = new Thread() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("张三说：在吗？");
                }
            };
            t1.start();*/
            new Thread() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("张三说：在吗？");
                }
            }.start();
    
            // 2.使用实现接口加匿名内部类的方式创建并启动线程
            /*Runnable ra = new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("李四说：不在。");
                }
            };
            Thread t2 = new Thread(ra);
            t2.start();*/
            /*new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("李四说：不在。");
                }
            }).start();*/
            // Java8开始支持lambda表达式： (形参列表)->{方法体；}
            /*Runnable ra = ()-> System.out.println("李四说：不在。");
            new Thread(ra).start();*/
    
            new Thread(()-> System.out.println("李四说：不在。")).start();
        }
    }

执行结果

**![3833ef661d3aa5512a353a3ba2957a3a.png][]**

（4）其他方式

其实还有两种方式，一个是实现Callable接口，另一个是线程池方式。后续再讲解。

**3、执行流程**

（1）执行main方法的线程叫做主线程，执行run方法的线程叫做新线程/子线程。

（2）main方法是程序的入口，对于start方法之前的代码来说，由主线程执行一次，当start方法调用成功后线程的个数由1个变成了2个，新启动的线程去执行run方法的代码， 线程继续向下执行，两个线程各自独立运行互不影响。

（3）当run方法执行完毕后子线程结束，当main方法执行完毕后主线程结束。

（4）两个线程执行没有明确的先后执行次序，由操作系统调度算法来决定。

**4、相关方法**

![1fa709ff9853b77dde2b0b2d32736a1f.png][]

**5、****方式的比较**

继承Thread类的方式代码简单，但是若该类继承Thread类后则无法继承其它类，

而实现Runnable接口的方式代码复杂，但不影响该类继承其它类以及实现其它接口，因此以后的开发中推荐使用第二种方式。

### **三、线程的生命周期** ###

![0e4488c671af6f4aef2a2a26f94f1b4e.png][]

**新建状态** \- 使用new关键字创建之后进入的状态，此时线程并没有开始执行。   举例：生了两小孩，就是新建状态。

**就绪状态** \- 调用start方法后进入的状态，此时线程还是没有开始执行。    举例：两小孩坐在餐桌上，等待大人喂食，就是就绪状态。

**运行状态** \- 使用线程调度器调用该线程后进入的状态，此时线程开始执行，当线程的时间片执行完毕后任务没有完成时回到就绪状态。    举例：大人喂给哪个孩子食物，哪个孩子就处于运行状态。喂一口一个小孩后，再喂另外个小孩，刚喂过的这个孩子回到就绪状态。

**消亡状态** \- 当线程的任务执行完成后进入的状态，此时线程已经终止。    举例：其中一个孩子吃饱后，不需要吃了，就是消亡状态。

**阻塞状态** \- 当线程执行的过程中发生了阻塞事件进入的状态，如：sleep方法。阻塞状态解除后进入就绪状态。       举例：其中一个孩子吃的过程中，吃着吃着就睡着了，不继续吃了，这个时候就是阻塞状态。

### **四、线程的编号和名称** ###

![60cd21d98ec3ac7fa869dc3ec6b4d810.png][]

** 1、继承方式管理线程编号和名称**

public class ThreadIdNameTest extends Thread {
    
        public ThreadIdNameTest(String name) {
            super(name); // 表示调用父类的构造方法
        }
    
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("子线程的编号是：" + getId() + "，名称是：" + getName()); // 14  Thread-0 guanyu
            // 修改名称为"zhangfei"
            setName("zhangfei");
            System.out.println("修改后子线程的编号是：" + getId() + "，名称是：" + getName()); // 14  zhangfei
        }
    
        public static void main(String[] args) {
    
            ThreadIdNameTest tint = new ThreadIdNameTest("guanyu");
            tint.start();
    
            // 获取当前正在执行线程的引用，当前正在执行的线程是主线程，也就是获取主线程的引用
            Thread t1 = Thread.currentThread();
            System.out.println("主线程的编号是：" + t1.getId() + ", 名称是：" + t1.getName());
        }
    }

执行结果

**![3d08ede7b16a484573e7e08f1c2272e4.png][]**

**2、实现方式管理线程编号和名称**

public class RunnableIdNameTest implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            // 获取当前正在执行线程的引用，也就是子线程的引用
            Thread t1 = Thread.currentThread();
            System.out.println("子线程的编号是：" + t1.getId() + "， 名称是：" + t1.getName()); // 14 guanyu
            t1.setName("zhangfei");
            System.out.println("修改后子线程的编号是：" + t1.getId() + "， 名称是：" + t1.getName()); // 14 zhangfei
        }
    
        public static void main(String[] args) {
    
            RunnableIdNameTest rint = new RunnableIdNameTest();
            //Thread t2 = new Thread(rint);
            Thread t2 = new Thread(rint, "guanyu");
            t2.start();
    
            // 获取当前正在执行线程的引用，当前正在执行的线程是主线程，也就是获取主线程的引用
            Thread t1 = Thread.currentThread();
            System.out.println("主线程的编号是：" + t1.getId() + ", 名称是：" + t1.getName());
        }
    }

执行结果

![bb4e69df36688106a6aa7077f44ac9d2.png][]

### **五、常用的方法** ###

![243c52635fb76ef75e3109f09454870f.png][]

**1、sleep方法的使用**

public class ThreadSleepTest extends Thread {
        // 声明一个布尔类型的变量作为循环是否执行的条件
        private boolean flag = true;
    
        // 子类中重写的方法不能抛出更大的异常
        @Override
        public void run() {
            // 每隔一秒获取一次系统时间并打印，模拟时钟的效果
            while (flag) {
                // 获取当前系统时间并调整格式打印
    //            LocalDateTime.now();
                Date d1 = new Date();
                SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
                System.out.println(sdf.format(d1));
    
                // 睡眠1秒钟
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
    
            ThreadSleepTest tst = new ThreadSleepTest();
            tst.start();
    
            // 主线程等待5秒后结束子线程
            System.out.println("主线程开始等待...");
            try {
                Thread.sleep(5000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            // 停止子线程  过时  不建议使用
            //tst.stop();
            tst.flag = false;
            System.out.println("主线程等待结束！");
        }
    }

执行结果

![7a7039b3a372db5bd1ae156e262ef023.png][]

**2、线程优先级的管理（getPriority方法的使用）**

public class ThreadPriorityTest extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            //System.out.println("子线程的优先级是：" + getPriority()); // 5  10  优先级越高的线程不一定先执行。
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                System.out.println("子线程中：i = " + i);
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
    
            ThreadPriorityTest tpt = new ThreadPriorityTest();
            // 设置子线程的优先级
            tpt.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
            tpt.start();
    
            Thread t1 = Thread.currentThread();
            //System.out.println("主线程的优先级是：" + t1.getPriority()); // 5 普通的优先级
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                System.out.println("--主线程中：i = " + i);
            }
        }
    }

执行结果

![9d648efc2bd288e05358dd8b87dee7b4.png][]

**3、线程的等待（join方法的使用）**

public class ThreadJoinTest extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            // 模拟倒数10个数的效果
            System.out.println("倒计时开始...");
            for (int i = 10; i > 0; i--) {
                System.out.println(i);
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("新年快乐！");
        }
    
        public static void main(String[] args) {
    
            ThreadJoinTest tjt = new ThreadJoinTest();
            tjt.start();
    
            // 主线程开始等待
            System.out.println("主线程开始等待...");
            try {
                // 表示当前正在执行的线程对象等待调用线程对象，也就是主线程等待子线程终止
                //tjt.join();
                tjt.join(5000); // 最多等待5秒
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            //System.out.println("终于等到你，还好没放弃！");
            System.out.println("可惜不是你，陪我到最后！");
        }
    }

执行结果

![88a139a8a9981aa57be2c9c00faa4d0e.png][]

**4、守护线程（setDaemon方法的使用）**

public class ThreadDaemonTest extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            //System.out.println(isDaemon()? "该线程是守护线程": "该线程不是守护线程"); // 默认不是守护线程
            // 当子线程不是守护线程时，虽然主线程先结束了，但是子线程依然会继续执行，直到打印完毕所有数据为止
            // 当子线程是守护线程时，当主线程结束后，则子线程随之结束
            for (int i = 0; i < 50; i++) {
                System.out.println("子线程中：i = " + i);
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
    
            ThreadDaemonTest tdt = new ThreadDaemonTest();
            // 必须在线程启动之前设置子线程为守护线程
            tdt.setDaemon(true);
            tdt.start();
    
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                System.out.println("-------主线程中：i = " + i);
            }
        }
    }

执行结果

![ff53d535a1e098b6659d7a8dadbb88b0.png][]

### **六、线程同步机制** ###

** 1、基本概念**

书面语：

多个线程并发读写同一个临界资源时会发生**线程并发安全问题**。

当多个线程同时访问同一种共享资源时，可能会造成数据的覆盖等不一致性问题，此时就需要对线程之间进行通信和协调，该机制就叫做**线程的同步机制**。

**异步操作**: 多线程并发的操作，各自独立运行。

**同步操作**: 多线程串行的操作，先后执行的顺序。

解释下：

多个线程，不用说了吧。并发，上面解释过。同一个临界资源，指多个线程共享的数据，如一个类层级的成员变量，或者数据库的某条数据等。

假如老师叫两名班委给同学们发本子 ，规定一个同学只能有一个。结果两名班委同时发，班委A给小张发了一个后，班委B转到小张面前，并不知道小张已经得到了，就又给小张发了一个，这样小张就有两个本子，和预期不符合，这就存在线程安全问题。解决办法：就是班委A发过本子后，给B说一声：喂，我发过了哈，你不要发了 。班委B收到班委A的告知后，走到小张面前的时候就会跳过他。 这种以线程间通信的方式解决线程安全问题，就叫线程同步机制。

异步操作，就是最开始的状态，班委A你发你的，班委B我发我的。两个人互不打扰。

同步操作，就是解决问题后的状态，班委A给小张发的时候 ，说：小张是我的，我给他发就好了，你不要来哈。班委B知道了，后续就不发给小张了。

**2、代码示例**

public class AccountRunnableTest implements Runnable {
        private int balance; // 用于描述账户的余额
    
        public AccountRunnableTest() {
        }
    
        public AccountRunnableTest(int balance) {
            this.balance = balance;
        }
    
        public int getBalance() {
            return balance;
        }
    
        public void setBalance(int balance) {
            this.balance = balance;
        }
    
        @Override
        public void run() {
                // 1.模拟从后台查询账户余额的过程
                int temp = getBalance();// 2.模拟取款200元的过程
                if (temp >= 200) {
                    System.out.println("正在出钞，请稍后...");
                    temp -= 200; 
                    try {
                        Thread.sleep(5000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("请取走您的钞票！");
                } else {
                    System.out.println("余额不足，请核对您的账户余额！");
                }
                // 3.模拟将最新的账户余额写入到后台
                setBalance(temp);
        }
    
        public static void main(String[] args) {
    
            AccountRunnableTest account = new AccountRunnableTest(1000);
            Thread t1 = new Thread(account);
            Thread t2 = new Thread(account);
            t1.start();
            t2.start();
    
            System.out.println("主线程开始等待...");
            try {
                t1.join();
                t2.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("最终的账户余额为：" + account.getBalance()); //  800
        }
    }

执行结果

![f94d3fa4dba59883c328b3c17c26a33a.png][]

可以看到：当两个线程同时对同一个账户进行取款时，导致最终的账户余额不合理。明明两个线程都取了200元，最后的余额居然是800，不是应该 1000 - 200 - 200 = 600 吗？共享资源（ balance ）的最后结果不符合预期，说明这段程序是存在线程安全问题的。

引发原因：线程一执行取款时还没来得及将取款后的余额写入后台，线程二就已经开始取款，此时线程二获取的余额是1000。

解决方案：让线程一执行完毕取款操作后，再让线程二执行即可，将线程的并发操作改为串行操作。也就是，我线程一在取款的时候，你线程二给我排队等着，等我执行完了再来。

**3、线程同步-实现方式**

**　　**使用synchronized关键字，有了这个关键字，就可以把有线程安全问题的代码锁起来，这样就可以达到同一时刻 仅有一个线程访问这段代码的目的。

方式一：使用**同步代码块**的方式实现部分代码的锁定，格式如下：

synchronized(类类型的引用) {
    　　　　编写所有需要锁定的代码；
    　　}

什么是类类型的引用？指的是类的对象类型的成员变量咯。

（1）同步代码块实现线程同步的方式1( 实现Runnable接口 )

public class AccountRunnableTest implements Runnable {
        private int balance; // 用于描述账户的余额
        private Demo dm = new Demo();  //新建一个类类型的引用，同步锁需要
    
        public AccountRunnableTest() {
        }
    
        public AccountRunnableTest(int balance) {
            this.balance = balance;
        }
    
        public int getBalance() {
            return balance;
        }
    
        public void setBalance(int balance) {
            this.balance = balance;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "已启动...");
            synchronized (dm) { // ok
                //synchronized (new Demo()) { // 锁不住  要求必须是同一个对象
                // 1.模拟从后台查询账户余额的过程
                int temp = getBalance();// 2.模拟取款200元的过程
                if (temp >= 200) {
                    System.out.println("正在出钞，请稍后...");
                    temp -= 200; 
                    try {
                        Thread.sleep(5000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("请取走您的钞票！");
                } else {
                    System.out.println("余额不足，请核对您的账户余额！");
                }
                // 3.模拟将最新的账户余额写入到后台
                setBalance(temp); 
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            AccountRunnableTest account = new AccountRunnableTest(1000);
            Thread t1 = new Thread(account);
            Thread t2 = new Thread(account);
            t1.start();
            t2.start();
            System.out.println("主线程开始等待...");
            try {
                t1.join();
                t2.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("最终的账户余额为：" + account.getBalance()); 
        }
    }
    
    class Demo{}

通过运行结果得知，synchronized中的参数，必须是同一个对象才有效。这就印证了为什么synchronized 后的参数，需要类类型的引用，因为类类型的引用可以保证是同一个对象。

![a8dab75429222c56b6ed99e145d8b7bc.png][]

（2）同步代码块实现线程同步的方式2( 继承Thread类 )

public class AccountThreadTest extends Thread {
        private int balance; // 用于描述账户的余额
        private static final Demo dm = new Demo(); // 隶属于类层级，所有对象共享同一个
    
        public AccountThreadTest() {
        }
    
        public AccountThreadTest(int balance) {
            this.balance = balance;
        }
    
        public int getBalance() {
            return balance;
        }
    
        public void setBalance(int balance) {
            this.balance = balance;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "已启动...");
            synchronized (dm) { // ok
                //synchronized (new Demo()) { // 锁不住  要求必须是同一个对象
                // 1.模拟从后台查询账户余额的过程
                int temp = getBalance(); // temp = 1000  temp = 1000
                // 2.模拟取款200元的过程
                if (temp >= 200) {
                    System.out.println("正在出钞，请稍后...");
                    temp -= 200;  // temp = 800   temp = 800
                    try {
                        Thread.sleep(5000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("请取走您的钞票！");
                } else {
                    System.out.println("余额不足，请核对您的账户余额！");
                }
                // 3.模拟将最新的账户余额写入到后台
                setBalance(temp); // balance = 800  balance = 800
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
    
            AccountThreadTest att1 = new AccountThreadTest(1000);
            att1.start();
    
            AccountThreadTest att2 = new AccountThreadTest(1000);
            att2.start();
    
            System.out.println("主线程开始等待...");
            try {
                // 表示当前正在执行的线程对象等待调用线程对象，也就是主线程等待子线程终止
                att1.join();
                att2.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("最终的账户余额为：" + att1.getBalance()); // 800
        }
    }
    
    class Demo{}

执行结果

![ca2d834c71aa900dac9aa97f8cfff2ff.png][]

这里两次创建Thread对象，balance的初始值都重新赋值为1000，所以某个线程结果是800正常。

方式二：使用**同步方法**的方式实现所有代码的锁定。直接使用synchronized关键字来修饰整个方法即可。

（1）普通方法，该方式等价于:

synchronized(this) { 整个方法体的代码 }

整体代码

public class AccountRunnableTest implements Runnable {
        private int balance; // 用于描述账户的余额
        private Demo dm = new Demo();
    
        public AccountRunnableTest() {
        }
    
        public AccountRunnableTest(int balance) {
            this.balance = balance;
        }
    
        public int getBalance() {
            return balance;
        }
    
        public void setBalance(int balance) {
            this.balance = balance;
        }
    
        @Override
        public /*synchronized*/ void run() {
            // 由源码可知：最终是account对象来调用run方法，因此当前正在调用的对象就是account，也就是说this就是account
            synchronized (this) { // ok
                System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "已启动...");
                //synchronized (dm) { // ok
                //synchronized (new Demo()) { // 锁不住  要求必须是同一个对象
                // 1.模拟从后台查询账户余额的过程
                int temp = getBalance(); // temp = 1000  temp = 1000
                // 2.模拟取款200元的过程
                if (temp >= 200) {
                    System.out.println("正在出钞，请稍后...");
                    temp -= 200;  // temp = 800   temp = 800
                    try {
                        Thread.sleep(5000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("请取走您的钞票！");
                } else {
                    System.out.println("余额不足，请核对您的账户余额！");
                }
                // 3.模拟将最新的账户余额写入到后台
                setBalance(temp); // balance = 800  balance = 800
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            AccountRunnableTest account = new AccountRunnableTest(1000);
            Thread t1 = new Thread(account);
            Thread t2 = new Thread(account);
            t1.start();
            t2.start();
    
            System.out.println("主线程开始等待...");
            try {
                t1.join();
                //t2.start(); // 也就是等待线程一取款操作结束后再启动线程二
                t2.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("最终的账户余额为：" + account.getBalance()); // 600  800
        }
    }

执行结果

![501c12335a266bb4dee2c56f0af2399e.png][]

（2）静态方法，该方式等价于

synchronized (AccountThreadTest.class) {//整个方法体的代码
    }

核心代码

public /*synchronized*/ static void test() {
            synchronized (AccountThreadTest.class) { // 该类型对应的Class对象，由于类型是固定的，因此Class对象也是唯一的，因此可以实现同步
                //整个方法体的代码
            }
        }

tips：该方法锁的对象是类对象。每个类都有唯一的一个类对象。获取类对象的方式:类名.class核心代码

可以看到，虽然都是 synchronized关键字修饰方法，但是，静态方法锁的是 类对象，而普通方法锁的是 当前方法所属对象

**4、注意事项**

**　　**使用synchronized保证线程同步应当注意:

多个需要同步的线程在访问同步块时，看到的应该是同一个锁对象引用。  
　　在使用同步块时应当尽量减少同步范围以提高并发的执行效率。就相当于明明只锁一个厕所的坑位就可以，你却把整栋大楼都锁起来，那效率肯定低啦。

** 5、 线程安全类和不安全类**

**　**　 可以总结得出：当多个线程访问某个方法时，不管这些线程如何交替执行，这个类的结果行为都是我们设想的正确行为，我们就可以说这个类是线程安全类。

那么，java类库中哪些类是线程安全类，哪些类是线程不安全类呢？

线程安全类：StringBuffer类、 Vector类、Hashtable类；

线程不安全类：StringBuilder、LinkedList类、ArrayList类、HashMap类等；

集合类线程不安全的解决办法：采用Collections.synchronizedList() 和 Collections.synchronizedMap()方法，

如：private List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

**6、死锁 ****　**

线程一执行的代码：
    public void run(){
    　　synchronized(a){ //持有对象锁a，等待对象锁b
    　　　　synchronized(b){
    　　　　　　编写锁定的代码;
    　　　　　　}
    　　　　}
    }
    线程二执行的代码：
    public void run(){
    　　　synchronized(b){ //持有对象锁b，等待对象锁a
    　　　　　　synchronized(a){
    　　　　　　　　编写锁定的代码;
    　　　　　　　　}
    　　　　}
    }

从上面的示例可以看到，死锁一般是同步代码块的嵌套引起的，两个线程各自拿着自己的对象锁不放，造成一个一直僵持的局势，这就是死锁。

![96b54a691e75043973c78857108a4a02.png][]

注意：为避免[死锁][Link 1]，在以后的开发中尽量减少同步的资源，减少同步代码块的嵌套结构的使用！

**7、使用Lock（锁）实现线程同步　　**

Java5开始，可使用java.util.concurrent.locks.Lock 接口显示定义同步锁对象实现同步机制，主要实现类是ReentrantLock类。可使用 ReentrantLock 类显式加锁和释放锁。达到与synchronized的效果。如：lock.lock();      lock.unlock();

因此同步代码可以这样写

public class AccountRunnableTest implements Runnable {
        private int balance; // 用于描述账户的余额
        private Demo dm = new Demo();
        private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();  // 准备了一把锁
    
        public AccountRunnableTest() {
        }
    
        public AccountRunnableTest(int balance) {
            this.balance = balance;
        }
    
        public int getBalance() {
            return balance;
        }
    
        public void setBalance(int balance) {
            this.balance = balance;
        }
    
        @Override
        public /*synchronized*/ void run() {
            // 开始加锁
            lock.lock();
    
            System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "已启动...");
            // 1.模拟从后台查询账户余额的过程
            int temp = getBalance();
            // 2.模拟取款200元的过程
            if (temp >= 200) {
                System.out.println("正在出钞，请稍后...");
                temp -= 200;
                try {
                    Thread.sleep(5000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("请取走您的钞票！");
            } else {
                System.out.println("余额不足，请核对您的账户余额！");
            }
            // 3.模拟将最新的账户余额写入到后台
            setBalance(temp);
    
            lock.unlock(); // 实现解锁
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            AccountRunnableTest account = new AccountRunnableTest(1000);
            Thread t1 = new Thread(account);
            Thread t2 = new Thread(account);
            t1.start();
            t2.start();
    
            System.out.println("主线程开始等待...");
            try {
                t1.join();
                t2.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("最终的账户余额为：" + account.getBalance()); // 600  800
        }
    }
    
    class Demo{}

与synchronized方式的比较

Lock是显式锁，需要手动实现开启和关闭操作，而synchronized是隐式锁，执行锁定代码后自动释放。

Lock只有同步代码块方式的锁，而synchronized有同步代码块方式和同步方法两种锁。

使用Lock锁方式时，Java虚拟机将花费较少的时间来调度线程，因此性能更好。

**8、Object类常用的方法**

我们都知道，Object是所有类的父类，那么，Object有哪些和线程相关的方法呢？请看下面：

![183322e229812de1de75ee49f5e572d9.png][]

例子：

1、线程之间的通信实现**　　**

public class ThreadCommunicateTest implements Runnable {
        private int cnt = 1;
    
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                synchronized (this) {
                    // 每当有一个线程进来后先大喊一声，调用notify方法
                    notify();
                    if (cnt <= 10) {
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "中：cnt = " + cnt);
                        try {
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        cnt++;
                        // 当前线程打印完毕一个整数后，为了防止继续打印下一个数据，则调用wait方法
                        try {
                            wait(); // 当前线程进入阻塞状态，自动释放对象锁，必须在锁定的代码中调用
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    } else {
                        break;
                    }
                }
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) {
    
            ThreadCommunicateTest tct = new ThreadCommunicateTest();
            Thread t1 = new Thread(tct);
            t1.start();
    
            Thread t2 = new Thread(tct);
            t2.start();
        }
    }

执行结果

![316f49f10a448ce81318bae2ef2e5a36.png][]

2、生产者消费者模型的实现

![f1ba27e31e06b8962374e037392d8d1e.png][]

仓库类

public class StoreHouse {
        private int cnt = 0; // 用于记录产品的数量
    
        public synchronized void produceProduct() {
            notify();
            if (cnt < 10) {
                System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "正在生产第" + (cnt+1) + "个产品...");
                cnt++;
            } else {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    
        public synchronized void consumerProduct() {
            notify();
            if (cnt > 0) {
                System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "消费第" + cnt + "个产品");
                cnt--;
            } else {
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

生产者线程类

public class ProduceThread extends Thread {
        // 声明一个仓库类型的引用作为成员变量，是为了能调用调用仓库类中的生产方法   合成复用原则
        private StoreHouse storeHouse;
        // 为了确保两个线程共用同一个仓库
        public ProduceThread(StoreHouse storeHouse) {
            this.storeHouse = storeHouse;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                storeHouse.produceProduct();
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

消费者线程类

public class ConsumerThread extends Thread {
        // 声明一个仓库类型的引用作为成员变量，是为了能调用调用仓库类中的生产方法   合成复用原则
        private StoreHouse storeHouse;
        // 为了确保两个线程共用同一个仓库
        public ConsumerThread(StoreHouse storeHouse) {
            this.storeHouse = storeHouse;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                storeHouse.consumerProduct();
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

测试类

public class StoreHouseTest {
    
        public static void main(String[] args) {
            // 创建仓库类的对象
            StoreHouse storeHouse = new StoreHouse();
            // 创建线程类对象并启动
            ProduceThread t1 = new ProduceThread(storeHouse);
            ConsumerThread t2 = new ConsumerThread(storeHouse);
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }

执行结果

![834e0860011dd7930e056e08b59ada32.png][]

tips：要想生产得快还是消费得快，只需要更改消费者线程类或者生产者线程类的sleep参数就行了。

**9、线程池**

（1）实现Callable接口创建线程

上面讲线程的创建的时候，提到过，线程还有这一种创建方式（实现java.util.concurrent.Callable接口），这是Java5开始新增的线程第三种创建方式。

![68cb3018ce477c593b88aeb69b59c70c.png][]

讲到这种方式，就不得不提到 FutureTask类 ，线程的创建需要借助于它。java.util.concurrent.FutureTask类 是 Future接口的实现类，实现的方法有：启动和取消计算、查询计算是否完成、以及检索计算结果的方法，也可以获取方法调用后的返回结果。

常用的方法如下：

![c9bb98163028aab874a89f0844c0679c.png][]

讲得再多，还不如看一个例子

public class ThreadCallableTest implements Callable {
    
        //call： 计算结果并返回
        @Override
        public Object call() throws Exception {
            // 计算1 ~ 10000之间的累加和并打印返回
            int sum = 0;
            for (int i = 1; i <= 10000; i++) {
                sum +=i;
            }
            System.out.println("计算的累加和是：" + sum); // 50005000
            return sum;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
    
            ThreadCallableTest tct = new ThreadCallableTest();  //1、创建一个Callable接口实现类的实例
            FutureTask ft = new FutureTask(tct);  //2、根据参数Callable接口实例，创建一个未来任务
            Thread t1 = new Thread(ft);  // 3、将FutureTask对象ft作为参数传入线程
            t1.start();
            Object obj = null;
            try {
                obj = ft.get();  // FutureTask -> get() -> 获取Callable接口实现类的 call() 方法计算的结果
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (ExecutionException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程处理方法的返回值是：" + obj); // 50005000
        }
    }

执行结果

![15b5c95379074fe53403cbe2bbc21cc0.png][]

（2）线程池的由来

在服务器编程模型的原理，每一个客户端连接用一个单独的线程为之服务，当与客户端的会话结束时，线程也就结束了，即每来一个客户端连接，服务器端就要创建一个新线程。如果访问服务器的客户端很多，那么服务器要不断地创建和销毁线程，这将严重影响服务器的性能。

（3）概念和原理

线程池的概念：首先创建一些线程，它们的集合称为线程池，当服务器接受到一个客户请求后，就从线程池中取出一个空闲的线程为之服务，服务完后不关闭该线程，而是将该线程还回到线程池中。

举个例：相当于一个池塘，我在里面放了一些小船，你需要借个船渡个河，我看到池中哪个船是空的，就借哪个船给你，你用完后给我还回来。这样你就不用自己造船了。

tips：在线程池的编程模式下，任务是提交给整个线程池，而不是直接交给某个线程，线程池在拿到任务后，它就在内部找有无空闲的线程，再把任务交给内部某个空闲的线程，任务·　　是提交给整个线程池，一个线程同时只能执行一个任务，但可以同时向一个线程池提交多个任务。

（4）相关类和方法

从Java5开始提供了线程池的相关类和接口：java.util.concurrent.Executors类 和 java.util.concurrent.ExecutorService接口。

其中Executors是个工具类和线程池的工厂类，可以创建并返回不同类型的线程池，常用方法如下：

![a7cd6ecfd36cf030bfb3ce36b1188956.png][]

其中ExecutorService接口是真正的线程池接口，主要实现类是ThreadPoolExecutor，常用方法如下：

![36257b288b0c58e90fa920c072eae3f8.png][]

（5）线程池使用示例

ThreadCallableTest.java

public class ThreadCallableTest implements Callable {
    
        @Override
        public Object call() throws Exception {
            // 计算1 ~ 10000之间的累加和并打印返回
            int sum = 0;
            for (int i = 1; i <= 10000; i++) {
                sum +=i;
            }
            System.out.println("计算的累加和是：" + sum); // 50005000
            return sum;
        }
    }

import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    
    public class ThreadPoolTest {
    
        public static void main(String[] args) {
    
            // 1.创建一个线程池
            ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
            // 2.向线程池中布置任务
            executorService.submit(new ThreadCallableTest());
            // 3.关闭线程池
            executorService.shutdown();
        }
    }

如代码所示，创建了一个固定10个线程数的线程池，然后向线程池布置任务（这里采用Callable方式），线程池就会去找空闲线程来执行，在程序结尾再关闭线程池

执行结果

![ae09a6e4f737fa143450b23d98095360.png][]

OK,That's all.

[adbd9ed7b1644f5eecac335f7b901c83.png]: /images/20221123/ac0dc260807a4aae9e7af6a00af6efc3.png
[aab3f52defdb344edca95a324172e4c8.png]: /images/20221123/5665bd5e6fe84585b091c6a33a3ae9ad.png
[c0c395bd1a27fd72b9cb41c55b0a5a2d.png]: /images/20221123/61ece81efbc04705a0e5abb4e98c7a02.png
[3833ef661d3aa5512a353a3ba2957a3a.png]: /images/20221123/8cb569823c124da393df61d500d4c9b5.png
[1fa709ff9853b77dde2b0b2d32736a1f.png]: /images/20221123/a2a890595cec405f9afef03a8e8f09ed.png
[0e4488c671af6f4aef2a2a26f94f1b4e.png]: /images/20221123/3781ab1275f24f70aaeec6ebfb04f414.png
[60cd21d98ec3ac7fa869dc3ec6b4d810.png]: /images/20221123/22d75ae816a24713b148814cda7fdb9d.png
[3d08ede7b16a484573e7e08f1c2272e4.png]: /images/20221123/c57b9cf1f290466b82b6eacc3d34f184.png
[bb4e69df36688106a6aa7077f44ac9d2.png]: /images/20221123/b9db5dd8b5ff42e68a7664f20bcc7d8a.png
[243c52635fb76ef75e3109f09454870f.png]: /images/20221123/aaa665ff1284434ea533c3f22cefd19c.png
[7a7039b3a372db5bd1ae156e262ef023.png]: /images/20221123/381a6905aac045d08e7f1ab2d5fc70a0.png
[9d648efc2bd288e05358dd8b87dee7b4.png]: /images/20221123/6ec0b6e55374478ba250a36db9ecb4ca.png
[88a139a8a9981aa57be2c9c00faa4d0e.png]: /images/20221123/751f3a4499ff4ea7936200eb5ee1f9e9.png
[ff53d535a1e098b6659d7a8dadbb88b0.png]: /images/20221123/19e383e66fbf4c30b299239dd341ce18.png
[f94d3fa4dba59883c328b3c17c26a33a.png]: /images/20221123/b3530e8b5a8445f78042a9f4f437f595.png
[a8dab75429222c56b6ed99e145d8b7bc.png]: /images/20221123/3edf4c9d28384c10869c80c419eede1d.png
[ca2d834c71aa900dac9aa97f8cfff2ff.png]: /images/20221123/03e8fe26cddf409190e292f9cc075358.png
[501c12335a266bb4dee2c56f0af2399e.png]: /images/20221123/2f8d1bc0708c43f6b8a08917048f658c.png
[96b54a691e75043973c78857108a4a02.png]: /images/20221123/a37b54d90eeb4ed5836d3f6891f0b763.png
[Link 1]: https://www.cnblogs.com/myworld7/p/12230010.html
[183322e229812de1de75ee49f5e572d9.png]: /images/20221123/3dbc68d2faf54bfa85f90b2510a1be3d.png
[316f49f10a448ce81318bae2ef2e5a36.png]: /images/20221123/66093297f2c84c719e8fd0fbf1f04d7c.png
[f1ba27e31e06b8962374e037392d8d1e.png]: /images/20221123/9b53ef4a912f4f32b933f4f2dcf6cb12.png
[834e0860011dd7930e056e08b59ada32.png]: /images/20221123/d4958f5a35584bffbfaf356a2d69018e.png
[68cb3018ce477c593b88aeb69b59c70c.png]: /images/20221123/0a058d03c9334187a2639d9f9a0025ad.png
[c9bb98163028aab874a89f0844c0679c.png]: /images/20221123/909694894b1c45c4ad8964b370340112.png
[15b5c95379074fe53403cbe2bbc21cc0.png]: /images/20221123/2de9957b5c4942e2af22ec36d8654912.png
[a7cd6ecfd36cf030bfb3ce36b1188956.png]: /images/20221123/99d28f4c2698431d87b8defcd0b15dd3.png
[36257b288b0c58e90fa920c072eae3f8.png]: /images/20221123/c5e6570d859445c8a88256383b2e096f.png
[ae09a6e4f737fa143450b23d98095360.png]: /images/20221123/c91b8d9f2564489cbb4941fb039d4805.png