21天学会Java之(Java SE第十二篇):多线程、Lambda表达式

阳光穿透心脏的1/2处 2023-02-16 00:51 92阅读 0赞

> 多线程是Java语言的重要特性，大量应用于网络编程和服务器端程序的开发。最常见的UI界面的底层原理、操作系统底层原理都大量使用了多线程技术。本篇中仅初步讲解多线程的普通应用，并无深入剖析。由于JUC包的内容过多，过于深奥，本人水平有限，本文中也不扩展叙写，希望在对于并发编程有更深一步的理解之后填上这个坑。

# 多线程的基本概念 #

对于线程的理解，我们需要先理解程序、进程以及线程的概念。

程序是一个静态的概念，一般对应于操作系统中的一个可执行文件，例如，打开用于敲代码的idea的可执行文件。打开idea可执行文件，将会加载该程序到内存中并开始执行它，于是就产生了“进程”，而我们打开了多个可执行文件，这就产生了多个进程。

对于多任务，多进程大多数人应该就特别熟悉，我们打开电脑上的任务管理器/活动监视器，我们就能看到一大堆进程，这是操作系统的一种能力，看起来可以在同一时刻运行多个程序。例如，我们在敲代码的时候能同时用音乐软件听歌。而如今，人们往往都有多CPU多计算机，但是并发执行的进程数目并不受限于CPU数目。操作系统会为每个进程分配CPU的时间片，给人并行处理的感觉。

多线程程序在更低一层扩展了多任务多概念：单个程序看起来在同时完成多个任务。每个任务在一个线程中执行，线程是控制线程的简称。如果一个程序可以同时运行多个线程，则称这个程序是多线程的程序。

而多线程和多进程的本质区别在于每个进程都拥有自己的一套变量，而线程则共享数据。而这样就会涉及线程安全的问题，下文会介绍这个问题。不过对于共享变量使线程之间的通信比进程之间的通信更有效、更容易。此外，在操作系统中，与进程相比较，线程更“轻量级”，创建、撤销一个线程比启动新进程的开销要小得多，所以线程又被称为轻量级进程。

# Java中如何实现多线程 #

Java中使用多线程非常的简单。下文将会介绍如何创建和使用线程。

## 通过继承Thread类实现多线程 ##

继承Thread类实现多线程的步骤如下：

1.  在Java中负责实现线程功能的类是java.lang.Thread类。
2.  可以通过创建Thread的实例来创建新的线程。
3.  每个线程都是通过某个特定的Thread对象所对应的方法run()来完成其操作的，方法run()称为线程体。
4.  通过调用Thread类的start()方法来启动一个线程。

可以参考以下代码理解：

/**
     * 创建线程的方式一：
     * 1.创建：继承Thread并且重写run方法
     * 2.启动：创建子类对象并且运行start方法
     * @author Eddie
     *
     */
    public class StartThread extends Thread {
        
    	//程序入口点
    	@Override
    	public void run() {
        
    		for (int i = 0; i < 20; i++) {
        
    			System.out.println("一边听歌......");
    		}	
    	}
    	
    	public static void main(String[] args) {
        
    		//创建子类对象
    		StartThread st = new StartThread();
    		//启动线程
    		st.start();  //不保证立即运行，靠cpu调用
    //		st.run();  //仅调用普通的run方法
    		for (int i = 0; i < 20; i++) {
        
    			System.out.println("一边敲代码......");
    		}
    	}
    }

**这种方法的缺点是：如果类已经继承一个类，则无法继承Thread类(Java只能继承一个父类)。**

## 通过Runnable接口实现多线程 ##

在实际开发中，更多的是通过Runnable接口实现的多线程。这种方式完美解决了继承Thread类的缺点，在实现Runnable接口的同时还可以继承某个类。所以实现Runnable接口的方式要通用一些。

可以参考以下代码理解：

/**
     * 创建线程的方式二：
     * 1.创建：实现Runnable并且重写run方法
     * 2.启动：创建实现类对象和Thread对象并且运行start方法
     * 推荐：避免单继承的局限性，优先使用接口
     * 方便共享资源
     * @author Eddie
     *
     */
    public class StartRunnable implements Runnable {
        
    	//线程入口点
    	@Override
    	public void run() {
        
    		for (int i = 0; i < 20; i++) {
        
    			System.out.println("一边听歌......");
    		}
    	}
    	
    	public static void main(String[] args) {
        
    //		//创建子类对象
    //		StartRunnable sr = new StartRunnable();
    //		Thread t=new Thread(sr);
    //		//启动线程
    //		t.start();  //不保证立即运行，靠cpu调用
    //		st.run();  //仅调用普通的run方法
    		
    		new Thread(new StartRunnable()).start();  //同样可以使用匿名对象的方式来使用子类
    		
    		for (int i = 0; i < 20; i++) {
        
    			System.out.println("一边敲代码......");
    		}
    	}
    }

# 线程状态和生命周期 #

## 线程状态 ##

一个成对象在它的生命周期内，需要经历5个状态，如下图所示：

![线程生命周期图][format_png]

1.  **新生状态**
    
    用new关键字建立一个线程对象后，该线程对象处于新生状态。处于新生状态的线程有自己的内存空间，通过调用start方法进入就绪状态。
2.  **就绪状态**
    
    处于就绪状态的线程已经具备了运行条件，但是还没有被分配到CPU，处于“线程就绪队列”，等待系统为其分配CPU。就绪状态并不是执行状态，当系统选定一个等待执行的Thread对象后，它就会进入执行状态。一旦获得哦CPU，线程就进入运行状态并自动调用其run方法。下列4种原因会导致线程进入就绪状态：
    
     *  新建线程：调用start()方法，进入就绪状态。
     *  阻塞线程：阻塞解除，进入就绪状态。
     *  运行线程：调用yield()方法，直接进入就绪状态。
     *  运行线程：JVM将CPU资源从本线程切换到其他线程。
3.  **运行状态**
    
    在运行状态的线程执行其run方法中的代码，直到因调用其他方法而终止，或等待某资源产生阻塞或完成任务死亡。如果在给定的时间片内没有执行结束，线程就会被系统换下来并回到就绪状态，也可能由于某些“导致阻塞的事件”而进入阻塞状态。
4.  **阻塞状态**
    
    阻塞是指暂停一个线程的执行以等待某个条件发生（如其资源就绪）。有4种原因会导致阻塞：
    
     *  执行sleep(int millsecond)方法，使当前线程休眠，进入阻塞状态。当指定的时间到了之后，线程进入就绪状态。
     *  执行wait()方法，使当前线程进入阻塞状态。当使用notify()方法唤醒这个线程后，它进入就绪状态。
     *  当线程运行时，某个操作进入阻塞状态，例如执行I/O流操作(read()/write()方法本身就是阻塞的方法)。只有当引起该操作阻塞的原因消失后，线程才进入就绪状态。
     *  join()线程联合：当某个线程等待另一个线程执行结束并能继续执行时，使用join()方法。
5.  **死亡状态**
    
    死亡状态是线程生命周期中的最后一个阶段。线程死亡的原因有两个：一个是正常运行的线程完成了它run()方法内的全部工作；另外一个是线程被强制终止，如通过执行~~stop()或destroy()~~方法来终止一个线程(stop()/destroy()方法已经被JDK废弃，不推荐使用)。当一个线程进入死亡状态以后，就不能回到其他状态了。

## 终止线程的常用方式 ##

上文中提到stop()/destroy()方法已经被JDK废弃，不推荐使用。当我们需要终止线程的时候通常的做法是提供一个boolean类型的终止变量，当这个变量置为false时，终止线程的运行。可以参考以下代码：

/**
     * 终止线程
     * 1.线程正常执行完毕/2.外部干涉，加入标识(这边所要使用的方法)
     * @author Eddie
     *
     */
    public class TerminateThread implements Runnable{
        
    	//加入标识 标记线程体是否可以运行
    	private boolean flag=true;
    	private String name;
    	
    	public TerminateThread() {
        
    	}
    	public TerminateThread(String name) {
        
    		super();
    		this.name = name;
    	}
    	public String getName() {
        
    		return name;
    	}
    	@Override
    	public void run() {
        
    		int i=0;
    		//关联标识
    		while (flag) {
        
    			System.out.println(name+"运行："+(i++)+"次。");
    		}
    	}
    	
    	//对外提供改变标识的方法。
    	public void stop() {
        
    		this.flag=false;
    	}
    	
    	public static void main(String[] args) {
        
    		TerminateThread tt = new TerminateThread("线程");  //新生状态
    		new Thread(tt).start();  //就绪状态
    		
    		for (int i = 0; i < 99; i++) {
        
    			System.out.println("主线程运行了："+i+"次。");
    			if (i==66) {
        
    				System.out.println(tt.getName()+"STOP!");
    				tt.stop();
    			}
    		}
    	}
    }

## 暂停线程执行的常用方法 ##

暂停线程的常用方法有sleep()和yield()，这两个方法的区别如下：

*  sleep()方法可以让正在运行的线程进入阻塞状态，直到休眠时间满了，进入就绪状态。
 *  yield()方法可以让正在运行的线程直接进入就绪状态，让出CPU的使用权。

sleep()方法使用的示范代码：

public class BlockedSleep {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		StateThread t1 = new StateThread();
    		StateThread t2 = new StateThread();
    		t1.start();
    		t2.start();
    	}
    }
    //这里为了简洁实用继承的方式实现多线程
    class StateThread extends Thread {
        
    	@Override
    	public void run() {
        
    		for (int i = 0; i < 50; i++) {
        
    			System.out.println(this.getName() + ":" + i);
    			try {
        
    				Thread.sleep(1000);  //调用线程的sleep()方法
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    	}
    }

yield()方法使用的示范代码：

public class BlockedYield {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		StateThread t1 = new StateThread();
    		StateThread t2 = new StateThread();
    		t1.start();
    		t2.start();
    	}
    }
    //这里为了简洁实用继承的方式实现多线程
    class StateThread extends Thread {
        
    	@Override
    	public void run() {
        
    		for (int i = 0; i < 99; i++) {
        
    			System.out.println(this.getName() + ":" + i);
    			Thread.yield();  //调用线程的yield()方法
    		}
    	}
    }

以上代码可以自己copy进IDE运行看下运行结果，sleep()方法中我们可以感觉到每条结果输出之前的延迟，这是因为Thread.sleep(1000)语句在起作用。而在yield()方法中，代码可以引起线程的切换，但运行没有明显延迟。

## 联合(合并)线程的使用方法 ##

线程A运行期间，可以调用线程B的join()方法，让线程B和线程A联合。这样，线程A就必须等待线程B执行完毕，才能继续执行。用以下一个例子来说明一下join()方法的使用：

/**
     * join：合并线程，插队线程
     * @author Eddie
     *
     */
    public class BlockedJoin02 {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		new Thread(new father()).start();
    	}
    }
    
    class father implements Runnable{
        
    	@Override
    	public void run() {
        
    		System.out.println("爸爸想抽烟了。");
    		System.out.println("拿钱叫儿子去买烟。");
    		Thread sonThread=new Thread(new son()); 
    		sonThread.start();
    		try {
        
    			sonThread.join();  //调用join()方法
    			System.out.println("拿到了烟，把零钱给儿子。");
    		} catch (InterruptedException e) {
        
    			e.printStackTrace();
    			System.out.println("儿子走丢了，出门找儿子。");
    		}
    	}
    }
    
    class son implements Runnable{
        
    	@Override
    	public void run() {
        
    		System.out.println("儿子拿了钱，出门买烟。！");
    		System.out.println("路过了游戏厅。");
    		for (int i = 0; i <= 10; i++) {
        
    			System.out.println("在游戏厅里呆了"+i+"秒。");
    			try {
        
    				Thread.sleep(1000);
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    		System.out.println("走出游戏厅去便利店买烟");
    		System.out.println("回家把烟给爸爸。");
    	}
    }

# Lambda表达式 #

Lambda表达式是一个可传递的代码块，可以在以后执行一次或多次。本文仅简单介绍一下如何使用Lambda表达式，以及Lambda在多线程中的使用，更详细的内容可以翻阅相关的书籍。

## Lambda表达式的推导 ##

public class LambdaTest01 {
        
    	//非静态内部类
    	class Like2 implements ILike{
        
    		@Override
    		public void lambda() {
        
    			System.out.println("I like lambda2");
    		}
    	}
    	//静态内部类
    	static class Like3 implements ILike{
        
    		@Override
    		public void lambda() {
        
    			System.out.println("I like lambda3");
    		}
    	}
    	
    	public static void main(String[] args) {
        
    		//外部类
    		ILike like=new Like1();
    		like.lambda();
    		//非静态内部类
    		like =new LambdaTest01().new Like2();
    		like.lambda();
    		//静态内部类
    		like =new Like3();
    		like.lambda();
    		
    		//局部内部类
    		class Like4 implements ILike{
        
    			@Override
    			public void lambda() {
        
    				System.out.println("I like lambda4");
    			}
    		}
    		like=new Like4();
    		like.lambda();
    		
    		//匿名内部类
    		like=new ILike() {
        
    			@Override
    			public void lambda() {
        
    				System.out.println("I like lambda5");
    			}
    		};
    		like.lambda();
    		
    		//Lambda表达式
    		like=()-> {
        
    				System.out.println("I like lambda5");
    			};
    		like.lambda();
    		
    //		Lambda推导必须存在类型
    //		()-> {
        
    //			System.out.println("I like lambda5");
    //		}.lambda();
    		
    	}
    }
    //接口中只能有一个要实现的方法
    interface ILike{
        
    	void lambda();
    }
    //外部类
    class Like1 implements ILike{
        
    	@Override
    	public void lambda() {
        
    		System.out.println("I like lambda1");
    	}
    }

## Lambda表达式参数的简化过程 ##

public class LambdaTest02 {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		ILove love=(String a)-> {
        
    				System.out.println("I like lambda-->"+a);
    			};
    		love.lambda("普通Lambda表达式");
    		
    		//可以去掉参数类型
    		love=(a)-> {
        
    			System.out.println("I like lambda-->"+a);
    		};
    		love.lambda("去掉参数类型");
    		
    		//只有一个参数括号可以省略
    		love=a-> {
        
    			System.out.println("I like lambda-->"+a);
    		};
    		love.lambda("省略参数括号");
    		
    		//只有一行代码可以省略花括号
    		love=a->System.out.println("I like lambda-->"+a);
    		love.lambda("省略花括号");
    		
    	}
    }
    
    interface ILove{
        
    	void lambda(String a);
    }
    //外部类
    //class Love1 implements ILove{
        
    //	@Override
    //	public void lambda(String a) {
        
    //		System.out.println("I like lambda-->"+a);
    //	}
    //}

## Lambda表达式返回值的简化过程 ##

public class LambdaTest03 {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		//普通的Lambda表达式
    		IInsterest insterest=(int a1, int b1)-> {
        
    			System.out.println("I like lambda-->"+(a1+b1));
    			return a1+b1;
    			};
    		insterest.lambda(1, 1);
    		
    		//去掉参数类型(去掉的话需要全部去掉,仅去掉一个不可行)
    		insterest=(a1, b1)-> {
        
    			System.out.println("I like lambda-->"+(a1+b1));
    			return a1+b1;
    			};
    		insterest.lambda(2, 2);
    		
    		/*
    		 * 有两个参数不可省略参数的括号
    		 * 有两行代码不可省略花括号
    		 */
    		
    		//如果只有一行代码，并且有返回值可以省略return;
    		insterest=(a1, b1)->a1+b1;
    		//返回了一个int数值
    		System.out.println(insterest.lambda(6, 6));
    		
    		insterest=(a1, b1)->100;
    		//返回了一个int数值
    		System.out.println(insterest.lambda(100, 100));
    	}
    }
    interface IInsterest{
        
    	int lambda(int a,int b);
    }
    //class Insterest implements IInsterest{
        
    //	@Override
    //	public int lambda(int a1, int b1) {
        
    //		System.out.println("I like lambda-->"+(a1+b1));
    //		return a1+b1;
    //	}
    //}

## Lambda表达式简化线程(用一次)的使用 ##

public class LambdaThread01 {
        
    	//静态内部类
    	static class Test1 implements Runnable{
        
    		@Override
    		public void run() {
        
    			for (int i = 0; i < 2; i++) {
        
    				System.out.println("一边听歌1");
    			}
    		}
    	}
    	//非静态内部类
    	class Test2 implements Runnable{
        
    		@Override
    		public void run() {
        
    			for (int i = 0; i < 2; i++) {
        
    				System.out.println("一边听歌2");
    			}
    		}
    	}
    	
    	public static void main(String[] args) {
        
    		//静态内部类
    		new Thread(new Test1()).start();
    		//非静态内部类
    		new Thread(new LambdaThread01().new Test2()).start();
    		
    		//局部内部类
    		class Test3 implements Runnable{
        
    			@Override
    			public void run() {
        
    				for (int i = 0; i < 2; i++) {
        
    				System.out.println("一边听歌3");
    				}
    			}
    		}
    		
    		new Thread(new Test3()).start();
    		
    		//匿名内部类
    		new Thread(new Runnable() {
        
    			@Override
    			public void run() {
        
    				for (int i = 0; i < 2; i++) {
        
    					System.out.println("一边听歌4");
    					}
    			}
    		}).start();
    		
    		//jdk8简化   Lambda表达式
    		//因为Thread里只能传入一个实现Runable接口的实现类并且Runable仅需要实现一个run()方法
    		new Thread(()-> {
        
    				for (int i = 0; i < 2; i++) {
        
    					System.out.println("一边听歌5");
    				}
    			}
    		).start();
    		
    		for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
    			System.out.println("66666666666");
    		}
    	}
    }

## 使用Lambda表达式简化多线程 ##

/**
     * 使用Lambda表达式简化多线程
     * Lambda表达式避免匿名内部类定义过多
     * 其实质属于函数式编程的概念
     * @author Eddie
     *
     */
    public class LambdaThread02 {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		new Thread(()->{
        
    			for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
    				System.out.println("一边听歌...");
    			}
    		}).start();
    		
    		new Thread(()->System.out.println("正在学习Lambda表达式")).start();
    		
    		for (int i = 0; i < 10; i++) {
        
    			System.out.println("一边写代码...");
    		}
    	}
    }

# 线程的常用方法 #

线程也是对象，系统为线程定义了很多方法、优先级、名字等，以便对多线程进行有效地管理。

## 线程常用的方法 ##

线程的常用方法如下表所示：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">方法</th> 
   <th align="left">功能</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">getState()</td> 
   <td align="left">获得线程当前的状态</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">isAlive()</td> 
   <td align="left">判断线程是否还“活着”，即线程是否还未终止</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">getPriority()</td> 
   <td align="left">获得线程的优先级数值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">setPriority()</td> 
   <td align="left">设置线程的优先级数值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">setName()</td> 
   <td align="left">给线程设置一个名字</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">getName()</td> 
   <td align="left">获得线程的名字</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">currentThread()</td> 
   <td align="left">取得当前正在运行的线程对象，也就是取得自己本身</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">setDaemon(boolean on)</td> 
   <td align="left">将线程设置成守护线程</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 使用getState()方法观察线程状态 ##

public class AllState {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		Thread t=new Thread(()->{
        
    			for (int i = 0; i <5; i++) {
        
    				try {
        
    					Thread.sleep(100);
    				} catch (InterruptedException e) {
        
    					e.printStackTrace();
    				}
    				System.out.println("模拟线程");
    			}
    		});
    		//观察状态
    		State state=t.getState();
    		System.out.println(state);  //NEW
    		
    		t.start();
    		state=t.getState();
    		System.out.println(state);  //RUNNABLE
    		
    //		while (state!=State.TERMINATED) {
        
    //			try {
        
    //				Thread.sleep(200);
    //			} catch (InterruptedException e) {
        
    //				e.printStackTrace();
    //			}
    //			state=t.getState();
    //			System.out.println(state);  //TIMED_WAITING
    //		}
    		
    		while (true) {
        
    			//活动的线程数
    			int threadNum=Thread.activeCount();
    			if (threadNum==1) {
        
    				break;
    			}
    			try {
        
    				Thread.sleep(200);
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    			state=t.getState();
    			System.out.println(state);  //TIMED_WAITING
    		}
    		state=t.getState();
    		System.out.println(state);    //TERMINATED
    	}
    }

## 线程的优先级 ##

/**
     * 线程的优先级1-10
     * 1.NORM_PRIORITY 5 默认
     * 2.MIN_PRIORITY 1
     * 3.MAX_PRIORITY 10
     * 概率，不代表绝对的先后顺序
     * @author Eddie
     *
     */
    public class PriorityTest {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		
    		MyPriority mp=new MyPriority();
    		Thread t1=new Thread(mp,"百度");
    		Thread t2=new Thread(mp,"阿里");
    		Thread t3=new Thread(mp,"腾讯");
    		Thread t4=new Thread(mp,"头条");
    		Thread t5=new Thread(mp,"美团");
    		Thread t6=new Thread(mp,"滴滴");
    		
    		//设置优先级需要在线程启动前
    		t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
    		t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
    		t3.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
    		t4.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
    		t5.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
    		t6.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
    		t1.start();
    		t2.start();
    		t3.start();
    		t4.start();
    		t5.start();
    		t6.start();
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority());
    	}
    }
    
    class MyPriority implements Runnable{
        
    
    	@Override
    	public void run() {
        
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority());
    		Thread.yield();
    	}
    }

## 其他方法的示例 ##

/**
     * 其他方法
     * isAlive:线程是否还或者
     * Thread.currentThread():当前线程
     * setName.getName:设置和获取代理线程的名称
     * @author Eddie
     *
     */
    public class InfoTest {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		System.out.println(Thread.currentThread().isAlive());
    		MyInfo myInfo=new MyInfo("战斗机");
    		Thread t=new Thread(myInfo);
    		t.setName("公鸡");
    		t.start();
    		try {
        
    			Thread.sleep(1000);
    		} catch (InterruptedException e) {
        
    			e.printStackTrace();
    		}
    		System.out.println(t.isAlive());
    	}
    }
    
    class MyInfo implements Runnable{
        
    	private String name;
    	
    	public MyInfo(String name) {
        
    		super();
    		this.name = name;
    	}
    
    	@Override
    	public void run() {
        
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+name);
    	}
    }

## 守护线程 ##

/**
     * 守护线程：是为用户线程服务的；JVM停止不用等待守护线程执行完毕
     * 线程默认用户线程 JVM等待用户线程执行完毕才会停止
     * @author Eddie
     *
     */
    public class DaemonTest {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		God god=new God();
    		You you=new You();
    		Thread t=new Thread(god);
    		t.setDaemon(true);  //将用户线程设置为守护线程
    		t.start();
    		new Thread(you).start();
    		
    	}
    }
    
    class You implements Runnable{
        
    	@Override
    	public void run() {
        
    		for (int i = 1; i <=365*100; i++) {
        
    			System.out.println("Happy Life"+i+"days.");
    		}
    		System.out.println("die...");
    	}
    }
    
    class God implements Runnable{
        
    	@Override
    	public void run() {
        
    		while (true) {
        
    			System.out.println("Bless you...");
    		}
    	}
    }

# 线程同步 #

在处理多线程问题时，如果多个线程同时访问同一个对象，并且某些线程还想修改这个对象时，就需要用到“线程同步”机制。加入线程同步后，我们称为这是线程安全的；线程安全在并发时保证数据的准确性、效率尽可能高。

## 线程同步的概念 ##

线程同步其实就是一种等待机制，多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列，等待前面的线程使用完毕后，下一个线程继续使用。

用一个取款机的例子来看下未使用线程同步的情况下会发生的情况：

public class UnsafeTest02 {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		Account account=new Account(100, "百万账户");
    		ATM atm01=new ATM(account, 80);
    		ATM atm02=new ATM(account, 70);
    		new Thread(atm01,"自己").start();
    		new Thread(atm02,"老婆").start();
    	}
    }
    
    //账户
    class Account{
        
    	private int total_assets;  //账户总资产
    	private String account_name;  //账户名字
    	public Account(int total_assets, String account_name) {
        
    		super();
    		this.total_assets = total_assets;
    		this.account_name = account_name;
    	}
    	public int getTotal_assets() {
        
    		return total_assets;
    	}
    	public void setTotal_assets(int total_assets) {
        
    		this.total_assets = total_assets;
    	}
    	public String getAccount_name() {
        
    		return account_name;
    	}
    	public void setAccount_name(String account_name) {
        
    		this.account_name = account_name;
    	}
    }
    //模拟取款
    class ATM implements Runnable{
        
    	private Account account;  //取款账户
    	private int withdrawMoney;  //取款金额
    	private int pocketMoney;  //口袋的钱
    	public ATM(Account account, int withdrawMoney) {
        
    		super();
    		this.account = account;
    		this.withdrawMoney = withdrawMoney;
    	}
    
    	@Override
    	public void run() {
        
    		if (account.getTotal_assets()<withdrawMoney) {
        
    			return;
    		}
    		try {
        
    			Thread.sleep(1000);
    		} catch (InterruptedException e) {
        
    			e.printStackTrace();
    		}
    		account.setTotal_assets(account.getTotal_assets()-withdrawMoney);
    		pocketMoney+=withdrawMoney;
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"："+pocketMoney);
    		System.out.println(account.getAccount_name()+"："+account.getTotal_assets());
    	}
    }

由于没有使用线程同步机制，即使我们在线程中判断了剩余余额，但是同样会使两个人都取款成功，这就叫做线程不安全。

## 实现线程同步 ##

由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间，这在带来方便的同时，也带来了访问冲突问题。Java语言提供了专门机制来解决这种冲突，有效避免了同一个数据对象被多个线程同时访问造成的问题。这套机制就是使用synchronized关键字，它包括两种用法：synchronized方法和synchronized块。

1.  synchronized方法
    
    通过在方法声明中加入synchronized关键字来声明此方法，语法格式如下：
    
        public synchronized void accessVal(int newVal);
    
    synchronized方法控制对“对象的类成员变量”的访问：每个对象对应一把锁，每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行，否则所属线程阻塞。方法一旦执行，就独占该锁，直到从该方法返回时才将锁释放，此后被阻塞的线程方能获得该锁，重新进入可执行状态。
2.  synchronized块
    
    synchronized方法的缺陷是，若将一个大的方法声明为synchronized将会大大影响程序的工作效率。
    
    为此，Java提供了更好的解决办法，就是使用synchronized块。synchronized块可以让人们精确地控制具体的“成员变量”，缩小同步的范围，提高效率。且synchronized块可以指定锁的对象，synchronized方法则只能锁本对象。
    
    通过synchronized关键字可声明synchronized块，语法格式如下：
    
        synchronized(synObject){
              
            //允许访问控制的代码
        }

将以上取款机的例子加入线程同步：

public class SynBlock01 {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		Account account=new Account(200, "百万账户");
    		SynATM my = new SynATM(account,80);
    		SynATM wife = new SynATM(account,90);
    		new Thread(my,"自己").start();
    		new Thread(wife,"妻子").start();
    	}
    }
    //账户
    class Account{
        
    	private int total_assets;  //账户总资产
    	private String account_name;  //账户名字
    	public Account(int total_assets, String account_name) {
        
    		super();
    		this.total_assets = total_assets;
    		this.account_name = account_name;
    	}
    	public int getTotal_assets() {
        
    		return total_assets;
    	}
    	public void setTotal_assets(int total_assets) {
        
    		this.total_assets = total_assets;
    	}
    	public String getAccount_name() {
        
    		return account_name;
    	}
    	public void setAccount_name(String account_name) {
        
    		this.account_name = account_name;
    	}
    }
    class SynATM implements Runnable{
        
    	private Account account;
    	private int drawingMoney;
    	private int money;
    	public SynATM(Account account, int drawingMoney) {
        
    		super();
    		this.account = account;
    		this.drawingMoney = drawingMoney;
    	}
    
    	@Override
    	public void run() {
        
    		//提高性能，判断账户是否有钱或者取的钱是否超过账户余额，满足条件直接返回，不需要运行同步块
    		if (account.getTotal_assets()<=0 || account.getTotal_assets()<drawingMoney) {
        
    			return;
    		}
    		//同步块：目标锁定account
    		synchronized (account) {
        
    			account.setTotal_assets(account.getTotal_assets()-drawingMoney);
    			money+=drawingMoney;
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱包余额："+money);
    			System.out.println(account.getAccount_name()+"余额："+account.getTotal_assets());
    		}
    	}
    }

synchronized (account)意味着线程需要获得account对象的“锁”才有资格运行同步块中的代码。Account对象的“锁”也称为“互斥锁”，在同一时刻只能被一个线程使用。A线程拥有锁，则可以调用“同步块”中的代码；B线程没有锁，则进入account对象的“锁池队列”等待，直到A线程使用完毕释放了account对象的锁，B线程得到锁才可以调用“同步块”中的代码。

## synchronized方法、synchronized块和线程不安全的例子 ##

以下是买票的例子：

public class SynBlock03 {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		Syn12306 web12306 = new Syn12306();
    		
    		new Thread(web12306,"黄牛").start();
    		new Thread(web12306,"yellow牛").start();
    		new Thread(web12306,"ticket_scalper").start();
    	}
    }
    
    class Syn12306 implements Runnable{
        
    	//票数
    	private int ticketNums=10;
    	private boolean flag=true;
    	
    	@Override
    	public void run() {
        
    		while (flag) {
        
    			test5();
    			try {
        
    				Thread.sleep(20);
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    	}
    	//线程安全，范围太大-->性能效率低下：同步方法，锁定的是SynWeb对象
    	public synchronized void test1() {
        
    		if (ticketNums<=0) {
        
    			flag=false;
    			return;
    		}
    		//模拟网络延迟
    		try {
        
    			Thread.sleep(200);
    		} catch (InterruptedException e) {
        
    			e.printStackTrace();
    		}
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+ticketNums--);
    	}
    	//线程安全，范围太大-->性能效率低下：同步块，锁定this对象，即SynWeb对象
    	public void test2() {
        
    		synchronized(this) {
        
    			if (ticketNums<=0) {
        
    				flag=false;
    				return;
    			}
    			//模拟网络延迟
    			try {
        
    				Thread.sleep(200);
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+ticketNums--);
    		}
    	}
    	//线程不安全：同步块，锁定ticketNums对象的属性在变
    	public void test3() {
        
    		synchronized((Integer)ticketNums) {
        
    			if (ticketNums<=0) {
        
    				flag=false;
    				return;
    			}
    			//模拟网络延迟
    			try {
        
    				Thread.sleep(200);
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+ticketNums--);
    		}
    	}
    	//线程不安全：同步块
    	public void test4() {
        
    		//仅锁定下面一部分，线程不安全
    		synchronized(this) {
        
    			if (ticketNums<=0) {
        
    				flag=false;
    				return;
    			}
    		}
    		//模拟网络延迟
    		try {
        
    			Thread.sleep(200);
    		} catch (InterruptedException e) {
        
    			e.printStackTrace();
    		}
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+ticketNums--);
    	}
    	//线程安全：尽可能锁定合理的范围(不是指代码 指数据的完整性)
    	//double checking 
    	public void test5() {
        
    		if (ticketNums<=0) {
          //考虑的是没有票的情况
    			flag=false;
    			return;
    		}
    		//仅锁定下面一部分，线程不安全
    		synchronized(this) {
        
    			if (ticketNums<=0) {
          //考虑的是最后一张票的情况
    				flag=false;
    				return;
    			}
    			//模拟网络延迟
    			try {
        
    				Thread.sleep(200);
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+ticketNums--);
    		}
    	}
    }

## 死锁及解决方案 ##

### 死锁的概念 ###

“死锁”指的是多个线程各自占有一些共享资源，并且互相等待得到其他线程占有的资源才能继续，从而导致两个或者多个线程都在等待对方释放资源，停止执行的情形。

因此，某一个同步块需要同时拥有“两个以上对象的锁”时，就可能会发生“死锁”的问题。用以下一个例子来描述下死锁的形成：

public class DeadLock {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		new Thread(new MarkUp("大丫", true)).start();
    		new Thread(new MarkUp("二丫", false)).start();
    	}
    }
    //镜子
    class Mirror{
        
    }
    //口红
    class Lipstick{
        
    }
    //化妆
    class MarkUp implements Runnable{
        
    	//不管几个对象只有一份
    	static Mirror mirror=new Mirror();
    	static Lipstick lipstick=new Lipstick();
    	private String girl;
    	private boolean flag;
    	
    	public MarkUp(String girl, boolean flag) {
        
    		this.girl = girl;
    		this.flag = flag;
    	}
    
    	@Override
    	public void run() {
        
    		markup();
    	}
    	//相互持有对方的对象锁
    	private void markup() {
        
    		if (flag) {
        
    			synchronized (mirror) {
          //先将镜子锁上
    				System.out.println(this.girl+"照镜子。");
    				//1秒后，涂口红
    				try {
        
    					Thread.sleep(1000);
    				} catch (InterruptedException e) {
        
    					e.printStackTrace();
    				}
    				synchronized (lipstick) {
          //然后将口红锁上
    					System.out.println(this.girl+"涂口红。");
    				}
    			}
    		}else {
        
    			synchronized (lipstick) {
          //先将口红锁上
    				System.out.println(this.girl+"涂口红。");
    				//2秒后，照镜子
    				try {
        
    					Thread.sleep(2000);
    				} catch (InterruptedException e) {
        
    					e.printStackTrace();
    				}
    				synchronized (mirror) {
          //然后将镜子锁上
    					System.out.println(this.girl+"照镜子。");
    				}
    			}
    		}
    	}
    }

执行后，两个线程都在等对方的资源，都处于停滞状态。

### 死锁的解决方法 ###

死锁是由于“同步块需要同时持有多个对象锁”造成的。要解决这个问题，就是同一个代码块不要同时持有两个对象锁。如上面的死锁例子，可以修改如下：

public class DeadLock {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		new Thread(new MarkUp("大丫", true)).start();
    		new Thread(new MarkUp("二丫", false)).start();
    	}
    }
    //镜子
    class Mirror{
        
    }
    //口红
    class Lipstick{
        
    }
    //化妆
    class MarkUp implements Runnable{
        
    	//不管几个对象只有一份
    	static Mirror mirror=new Mirror();
    	static Lipstick lipstick=new Lipstick();
    	private String girl;
    	private boolean flag;
    	
    	public MarkUp(String girl, boolean flag) {
        
    		this.girl = girl;
    		this.flag = flag;
    	}
    
    	@Override
    	public void run() {
        
    		markup();
    	}
    	//相互持有对方的对象锁
    	private void markup() {
        
    		if (flag) {
        
    			synchronized (mirror) {
          //先将镜子锁上
    				System.out.println(this.girl+"照镜子。");
    				//1秒后，涂口红
    				try {
        
    					Thread.sleep(1000);
    				} catch (InterruptedException e) {
        
    					e.printStackTrace();
    				}
    				/*
    				synchronized (lipstick) {  //然后将口红锁上
    					System.out.println(this.girl+"涂口红。");
    				}*/
    			}
    			synchronized (lipstick) {
          //然后将口红锁上
    				System.out.println(this.girl+"涂口红。");
    			}
    		}else {
        
    			synchronized (lipstick) {
          //先将口红锁上
    				System.out.println(this.girl+"涂口红。");
    				//2秒后，照镜子
    				try {
        
    					Thread.sleep(2000);
    				} catch (InterruptedException e) {
        
    					e.printStackTrace();
    				}
    				/*
    				synchronized (mirror) {  //然后将镜子锁上
    					System.out.println(this.girl+"照镜子。");
    				}*/
    			}
    			synchronized (mirror) {
          //然后将镜子锁上
    				System.out.println(this.girl+"照镜子。");
    			}
    		}
    	}
    }

## 题外内容(与线程同步有相关性) ##

以下内容与线程同步有相关性，仅写了几个例子来描述。

### CAS：比较并交换 ###

public class CAS {
        
    	//库存
    	private static AtomicInteger stock=new AtomicInteger(5);
    	public static void main(String[] args) {
        
    		for (int i = 0; i < 6; i++) {
        
    			new Thread(new Customer()).start();
    		}
    	}
    	
    	public static class Customer implements Runnable{
        
    		@Override
    		public void run() {
        
    			synchronized (stock) {
        
    				//模拟延迟
    				try {
        
    					Thread.sleep(1000);
    				} catch (InterruptedException e) {
        
    					e.printStackTrace();
    				}
    				Integer left=stock.get();
    				if (left<1) {
        
    					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"没抢到，没有库存了");
    					return;
    				}
    				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抢到了，第"+left+"件商品，剩余"+left+"件商品。");
    				stock.set(left-1);
    			}
    		}
    	}
    }

### 指令重排 ###

public class HappenBefore {
        
    	private static int a=0;  //变量1
    	private static boolean flag=false;  //变量2
    	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
    		for (int i = 0; i < 100; i++) {
        
    			a=0;
    			flag=false;
    			//线程1 读取数据
    			Thread t1=new Thread(()->{
        
    				a=1;
    				flag=true;
    			});
    			//线程2 更改数据
    			Thread t2=new Thread(()->{
        
    				if (flag) {
        
    					a*=1;
    				}
    				//指令重排
    				if (a==0) {
        
    					System.out.println("Happen before,a->"+a);
    				}
    			});
    			
    			t1.start();
    			t2.start();
    			
    			t1.join();
    			t2.join();
    		}
    	}
    }

### 可重入锁：锁可以延续使用 ###

public class LockTest {
        
    	public void test() {
        
    		//第一次获得锁
    		synchronized (this) {
        
    			while (true) {
        
    				//第二次获得同样的锁
    				synchronized (this) {
        
    					System.out.println("ReentrantLock");
    				}
    				try {
        
    					Thread.sleep(1000);
    				} catch (InterruptedException e) {
        
    					e.printStackTrace();
    				}
    			}
    		}
    	}
    	public static void main(String[] args) {
        
    		new LockTest().test();
    	}
    }

### 不可重入锁：锁不可以延续使用 ###

public class LockTest01 {
        
    	Lock lock=new Lock();
    	
    	public void a() {
        
    		lock.lock();
    		doSomething();
    		lock.unLock();
    	}
    	//不可重入
    	public void doSomething() {
        
    		lock.lock();
    		//............
    		lock.unLock();
    	}
    	
    	public static void main(String[] args) {
        
    		new LockTest01().a();
    		new LockTest01().doSomething();
    	}
    }
    
    class Lock{
        
    	//是否占用
    	private boolean isLocked=false;
    	//使用锁
    	public synchronized void lock() {
        
    		while (isLocked) {
        
    			try {
        
    				wait();
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    		isLocked=true;
    	}
    	//释放锁
    	public synchronized void unLock() {
        
    		isLocked=false;
    		notify();
    	}
    }

### volatile关键字 ###

volatile用于保证数据的同步，也就是可见性(不保证原子性)，可以参考以下例子：

public class ValatileTest {
        
    	private volatile static int num=0;
    	public static void main(String[] args) {
        
    		new Thread(()->{
        
    			while (num==0) {
          //此处不要编写代码
    				
    			}
    		}).start();
    		
    		try {
        
    			Thread.sleep(1000);
    		} catch (InterruptedException e) {
        
    			e.printStackTrace();
    		}
    		
    		num=1;
    	}
    }

# 线程并发协作（生产者-消费者模式） #

## 生产者-消费者模式的基本概念 ##

多线程环境下，经常需要多个线程能够并发和协作。这是，就需要了解一个重要的多线程并发协作模型“生产者-消费者模式”；

*  什么是生产者。生产者指的是负责生产数据的模块（这里的模块指的可能是方法、对象、线程、进程等）。
 *  什么是消费者。消费者指的是负责处理数据的模块（这里的模块指的可能是方法、对象、线程、进程等）。
 *  什么是缓冲区。消费者不能直接使用生产者的数据，它们之间有个“缓冲区”。生产者将生产好数据放入“缓冲区”，消费者从“缓冲区”拿出要处理的数据。

缓冲区是实现并发操作的核心。缓冲区设置有如下3个好处：

*  实现线程的并发协作：有了缓冲区以后，生产者线程只需要往缓冲区里面放置数据，而不需要管消费者消费的情况；同样，消费者只需要从缓冲区拿出数据处理即可，不需要考虑生产者生产的情况。这样，就从逻辑上实现了“生产者线程”和“消费者线程”的分离。
 *  解耦了生产者和消费者。生产者不需要和消费者直接打交道。
 *  解决忙闲不均，提高效率。生产者生产数据慢时，但在缓冲区仍有数据，不影响消费者消费；消费者处理数据慢时，生产者仍然可以继续往缓冲区里面放置数据。

而生产者-消费者模式主要有两种实现方法：管程法以及信号灯法。

## 线程并发协作(线程通信)的使用情景 ##

1.  生产者和消费者共享同一个资源，并且生产者和消费者之间相互依赖，互为条件。
2.  对于生产者，没有生产产品之前，消费者要进入等待状态。而生产了产品之后，又需要马上通知消费者消费。
3.  对于消费者，在消费之后，要通知生产者已经消费结束，需要继续生产新产品以供消费。
4.  在生产者-消费者问题中，仅适用synchronized是不够的。synchronized可以阻止并发更新同一个共享资源，虽然实现了同步，但它不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信），这就需要用到线程通信的方法了。

## 线程通信的常用方法 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>方法名</th> 
   <th>作用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>final void wait()</td> 
   <td>表示线程一直等待，直到得到其他线程通知</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>void wait(long timeout)</td> 
   <td>线程等待指定毫秒参数的时间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>final void wait(long timeout,int nanos)</td> 
   <td>线程等待指定毫秒、微秒的时间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>final void notify()</td> 
   <td>唤醒一个处于等待状态的线程</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>final void notifyAll()</td> 
   <td>换新同一个对象上所有调用wait()方法的线程，优先级别高的线程优先运行</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  **注意事项：** 以上方法均是java.lang.Object类的方法，只能在同步方法或者同步块中使用，否则会抛出异常。

在实际开发中，尤其是“架构设计”中会大量使用“生产者-消费者”模式。初学者仅需了解作用即可，如果想深入理解架构这一部分内容是相当重要的。

## 生产者消费者实现方法 ##

以下是生产者-消费者模式的实现方法的实例，可结合概念以及注释理解。

### 管程法 ###

public class CoTest01 {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		SynContainer container=new SynContainer();
    		new Thread(new Producer(container)).start();
    		new Thread(new Consumer(container)).start();
    	}
    }
    //生产者
    class Producer implements Runnable{
        
    	private SynContainer container;
    	public Producer(SynContainer container) {
        
    		this.container = container;
    	}
    	@Override
    	public void run() {
        
    		//生产
    		for (int i = 0; i < 100; i++) {
        
    			System.out.println("生产第"+(i+1)+"个面包");
    			container.push(new Bread(i));
    		}
    	}
    }
    //消费者
    class Consumer implements Runnable{
        
    	private SynContainer container;
    	public Consumer(SynContainer container) {
        
    		this.container = container;
    	}
    	@Override
    	public void run() {
        
    		//消费
    		for (int i = 0; i < 100; i++) {
        
    			System.out.println("买了"+(container.get().getId()+1)+"个面包");
    		}
    	}
    }
    //缓冲区
    class SynContainer{
        
    	Bread[] breads=new Bread[10];
    	private int count =0;
    	//存储 生产
    	public synchronized void push(Bread bread) {
        
    		//缓冲区(库存)满了停止消费
    		if (count==breads.length) {
        
    			try {
        
    				this.wait();  //线程阻塞 停止生产，消费者通知生产解除阻塞
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    		//容器未满可以生产
    		breads[count]=bread;
    		count++;
    		//this.notify();
    		this.notifyAll();  //生产了商品可以通知生产者恢复消费了
    	}
    	//获取 消费
    	public synchronized Bread get() {
        
    		//缓冲区为空（没有面包）就需要停止消费
    		if (count==0) {
        
    			try {
        
    				this.wait();  //线程阻塞 停止消费，生产者通知消费解除阻塞
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    		//没有数据只能等待
    		count--;
    		//this.notify();
    		this.notifyAll();  //消费了商品可以通知生产者恢复生产了
    		return breads[count];
    	}
    }
    //面包
    class Bread{
        
    	private int id;
    
    	public int getId() {
        
    		return id;
    	}
    
    	public Bread(int i) {
        
    		super();
    		this.id = i;
    	}
    }

### 信号灯法 ###

public class CoTest02 {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		Tv tv=new Tv();
    		new Thread(new Actor(tv)).start();
    		new Thread(new Audience(tv)).start();
    	}
    }
    //生产者 演员
    class Actor implements Runnable{
        
    	private Tv tv;
    	public Actor(Tv tv) {
        
    		this.tv = tv;
    	}
    
    	@Override
    	public void run() {
        
    		for (int i = 0; i < 20; i++) {
        
    			if (i%2==0) {
        
    				this.tv.play("牛逼");
    			} else {
        
    				this.tv.play("666");
    			}
    		}
    	}
    }
    
    //消费者 观众
    class Audience implements Runnable{
        
    	private Tv tv;
    	public Audience(Tv tv) {
        
    		this.tv = tv;
    	}
    	@Override
    	public void run() {
        
    		for (int i = 0; i < 20; i++) {
        
    			this.tv.watch();
    		}
    	}
    }
    //同一个资源 电视
    class Tv{
        
    	private String voice;
    	//信号灯：true表示演员表演，观众等待；false表示观众等待，演员表演
    	private boolean flag=true;
    	
    	public synchronized void play(String voice){
        
    		//演员等待
    		if (!flag) {
        
    			try {
        
    				this.wait();
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    		System.out.println("演员说了："+voice);
    		this.voice=voice;
    		this.notifyAll();  //唤醒
    		this.flag=!this.flag;  //切换标志
    	}
    	
    	public synchronized void watch() {
        
    		//观众等待
    		if (flag) {
        
    			try {
        
    				this.wait();
    			} catch (InterruptedException e) {
        
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}
    		System.out.println("观众听到了："+this.voice);
    		this.notifyAll();  //唤醒
    		this.flag=!this.flag;  //切换标志
    	}
    }

# 任务定时调度 #

任务定时调度在项目开发中经常用到。在实际开发中可以使用quanz任务框架来开发，也可以使用Timer和Timertask类实现同样的功能。

通过Timer和TimerTask类可以实现定时启动某个线程，通过线程执行某个任务的功能。

## Timer和Timertask类 ##

1.  java.util.Timer
    
    在这种方式中，Timer类的作用类似于闹钟的功能，也就是定时或者每隔一定时间触发一次线程。其实，Timer是JDK中提供的一个定时器工具。使用的时候会在主线程之外起一个单独的线程执行指定的计划任务，可以指定执行一次或者反复执行多次，起到类似闹钟的作用。
2.  java.util.TimerTask
    
    TimerTask类是一个抽象类，该类实现了Runnable接口，所以该类具备多线程能力。在这种实现方式中，通过继承TimerTask使用该类获得多线程的能力，将需要多线程执行的代码书写在run方法内部，然后通过Timer类启动线程的执行。

可以参考以下例子理解：

public class TimerTest {
        
    	public static void main(String[] args) {
        
    		Timer timer=new Timer();
    		//执行安排
    		//timer.schedule(new MyTimer(), 3000);  //3000毫秒后执行1次
    		//timer.schedule(new MyTimer(), 3000,1000);  //3000毫秒后执行，然后每隔1000毫秒执行一次
    		Calendar calendar=new GregorianCalendar(2020,05,06,20,45,00);  //传入一个时间(注意月份0-11)
    		//timer.schedule(new MyTimer(), calendar.getTime());  //按预定的时间执行一次
    		timer.schedule(new MyTimer(), calendar.getTime(), 1000);  //按预定的时间执行，然后每隔1000毫秒执行一次
    	}
    }
    //任务类
    class MyTimer extends TimerTask{
        
    	@Override
    	public void run() {
        
    		for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
    			System.out.println("放空大脑。。。");
    		}
    		System.out.println("----------END-------------");
    	}
    }

在实际使用中，一个Timer可以启动任意多个TimerTask实现的线程，但是多个线程之间会存在阻塞。所以如果多个线程之间需要完全独立的话，最好还是一个Timer启动一个TimerTask。

## Quartz的简单例子 ##

使用Quartz框架我们可以到[Quartz官网][Quartz]下载开源文件，本文仅描述一个简单的例子，如果想深入了解可以查看文件中的API文档以及源码。

首先我们需要一个创建一个任务的对象：

import java.util.Date;
    
    import org.quartz.Job;
    import org.quartz.JobExecutionContext;
    import org.quartz.JobExecutionException;
    
    public class HelloJob implements Job {
        
    
        public HelloJob() {
        
        }
    
        public void execute(JobExecutionContext context)
            throws JobExecutionException {
        
        	System.out.println("------start-------");
            System.out.println("Hello World! - " + new Date());
            System.out.println("------end-------");
        }
    }

以下是一个简单使用例子：

import static org.quartz.DateBuilder.evenSecondDateAfterNow;
    import static org.quartz.JobBuilder.newJob;
    import static org.quartz.TriggerBuilder.newTrigger;
    import static org.quartz.SimpleScheduleBuilder.simpleSchedule;
    
    import org.quartz.JobDetail;
    import org.quartz.Scheduler;
    import org.quartz.SchedulerFactory;
    import org.quartz.Trigger;
    import org.quartz.impl.StdSchedulerFactory;
    
    import java.util.Date;
    
    /**
     * Quartz学习入门
     * @author WHZ
     *
     */
    public class SimpleExample {
        
    
      public void run() throws Exception {
        
        //1、创建Scheduler工厂
        SchedulerFactory sf = new StdSchedulerFactory();
        //2、从工厂中获取调度器
        Scheduler sched = sf.getScheduler();
    
    
        //3、创建JobDetail(任务)
        JobDetail job = newJob(HelloJob.class).withIdentity("job1", "group1").build();
    
        //时间
        //Date runTime = evenMinuteDate(new Date());  //下一分钟
        Date runTime = evenSecondDateAfterNow();  //下一秒
        //4、触发器(触发条件)
        //Trigger trigger = newTrigger().withIdentity("trigger1", "group1").startAt(runTime).build();
        Trigger trigger = newTrigger().withIdentity("trigger1", "group1").startAt(runTime).  //按设定的时间开始运行
        		withSchedule(simpleSchedule().withIntervalInSeconds(5).withRepeatCount(3)).build();  //间隔5秒，重复3次
        
        //5、注册任务和触发条件
        sched.scheduleJob(job, trigger);
        
        //6、启动
        sched.start();
    
        
        try {
        
          //5秒后停止(该线程总共运行的时间)
          Thread.sleep(30L * 1000L);
        } catch (Exception e) {
        
        }
        //7、停止
        sched.shutdown(true);
      }
    
      public static void main(String[] args) throws Exception {
        
    
        SimpleExample example = new SimpleExample();
        example.run();
    
      }
    }

实际开发中，可以使用该开源框架更加方便实现任务的定时调度，实际上该框架底层原理就是Timer和TimerTask类的内容，想要深入了解可以尝试阅读QUARTZ框架的源码。

# 结语 #

> 本篇到此完结，多线程的内容在Java中是极其深奥的一部分。碍于本人水平有限，本文中没有描述JUC包的内容，可以参考相关的API文档以及书籍来学习。而对于更加复杂的系统级程序设计，建议参考更高级的参考文献。希望看到这里的读者能点个赞给个关注，祝各位早日年薪百万！

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[Quartz]: http://www.quartz-scheduler.org/