死锁

什么是死锁？

什么情况下会产生死锁？

生产者与消费者

什么是生产者与消费者？

Object类的等待和唤醒方法

生产者-消费者案例（唤醒机制）

基本写法

代码书写技巧与“套路”

代码优化： ​​​​​

阻塞队列（唤醒机制）

继承结构

基本实现 

示例代码

put 与 take底层逻辑

死锁

什么是死锁？

线程死锁是指由于两个或者多个线程互相持有对方所需要的资源，导致这些线程处于等待状态，无法前往执行

什么情况下会产生死锁？

（1）资源有限

（2）同步嵌套

这里我们使用的是Lambda的写法

Coding：

package 多线程.ThreadDemo09_死锁;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Object objA = new Object();
        Object objB = new Object();

        new Thread(()->{
            while(true){
                synchronized (objA){
                    //线程一
                    synchronized (objB){
                        System.out.println("小康同学正在走路");
                    }
                }
            }
        }).start();

        new Thread(()->{
            while(true){
                synchronized (objB){
                    //线程二
                    synchronized (objA){
                        System.out.println("小薇同学正在走路");
                    }
                }
            }
        }).start();
    }
}

显然，假设 线程一 先获取了CPU资源，代码运行到第10行，线程一发现objA锁是开的，则进去，objA锁上，然后时间片到，CPU使用权切换到 线程二 ，代码运行到第21行，线程二发现objB是开的，则进去，objB锁上，此时死锁发生！（即objA锁 与 objB锁同时锁上了）

代码常规写法（不使用Lambda）

Coding：

public class MyRunnable implements Runnable{
    Object a = new Object();
    Object b = new Object();
    @Override
    public void run() {
        if ("小明".equals(Thread.currentThread().getName())) {
            while(true) {
                synchronized (a) {
                    synchronized (b) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在走路");
                    }
                }
            }
        }
        if ("小红".equals(Thread.currentThread().getName())) {
            while(true) {
                synchronized (b) {
                    synchronized (a) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在走路");
                    }
                }
            }
        }
    }
}

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable mr = new MyRunnable();
        Thread t1 = new Thread(mr);
        Thread t2 = new Thread(mr);
        t1.setName("小明");
        t2.setName("小红");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

如何解决？

其中一种方法就是引入 生产者与消费者问题

生产者与消费者

什么是生产者与消费者？

生产者消费者模式是一个十分经典的多线程协作的模式，弄懂生产者消费者问题能够让我们对多线程编程的理解更加深刻。

所谓生产者消费者问题，实际上主要是包含了两类线程：

一类是生产者线程用于生产数据

一类是消费者线程用于消费数据

为了解耦生产者和消费者的关系，通常会采用共享的数据区域，就像是一个仓库

生产者生产数据之后直接放置在共享数据区中，并不需要关心消费者的行为

消费者只需要从共享数据区中去获取数据，并不需要关心生产者的行为

Object类的等待和唤醒方法

生产者-消费者案例（唤醒机制）

基本写法

• 桌子类(Desk)：定义表示包子数量的变量,定义锁对象变量,定义标记桌子上有无包子的变量

• 生产者类(Cooker)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务

  1.判断是否有包子,决定当前线程是否执行

  2.如果有包子,就进入等待状态,如果没有包子,继续执行,生产包子

  3.生产包子之后,更新桌子上包子状态,唤醒消费者消费包子

• 消费者类(Foodie)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务

  1.判断是否有包子,决定当前线程是否执行

  2.如果没有包子,就进入等待状态,如果有包子,就消费包子

  3.消费包子后,更新桌子上包子状态,唤醒生产者生产包子

• 测试类(Demo)：里面有main方法，main方法中的代码步骤如下

  创建生产者线程和消费者线程对象

  分别开启两个线程

Coding：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        /*消费者步骤：
        1，判断桌子上是否有汉堡包。
        2，如果没有就等待。
        3，如果有就开吃
        4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了
                叫醒等待的生产者继续生产
        汉堡包的总数量减一*/

        /*生产者步骤：
        1，判断桌子上是否有汉堡包
        如果有就等待，如果没有才生产。
        2，把汉堡包放在桌子上。
        3，叫醒等待的消费者开吃。*/

        Foodie f = new Foodie();
        Cooker c = new Cooker();
        f.start();
        c.start();
    }
}

public class Desk {
    //定义一个标记
    //true 就表示桌子上有汉堡包的,此时允许吃货执行
    //false 就表示桌子上没有汉堡包的,此时允许厨师执行
    public static boolean flag = false;

    //汉堡包的总数量
    public static int count = 10;

    //锁对象
    //使用final关键字 表示lock一经设定，就不再更改
    public static final Object lock = new Object();
}

public class Foodie extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        /**
         *  1，判断桌子上是否有汉堡包。
         *  2，如果没有就等待。
         *  3，如果有就开吃
         *  4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了
         *     叫醒等待的生产者继续生产
         *     汉堡包的总数量减一
         */
        while(true){
            //锁对象 Desk.lock
            synchronized (Desk.lock){
                if(Desk.count == 0){
                    break;
                }else{
                    //判断桌子上是否有汉堡包
                    if(Desk.flag){
                        //有
                        System.out.println("吃货在吃汉堡包");
                        Desk.flag = false;
                        Desk.lock.notifyAll();
                        Desk.count--;
                    }else{
                        //没有就等待
                        //使用什么对象当做锁,那么就必须用这个对象去调用等待和唤醒的方法.
                        try {
                            Desk.lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

package 多线程.ThreadDemo10_生消;

public class Cooker extends Thread {
    /**
     * 生产者步骤：
     *   1，判断桌子上是否有汉堡包
     *      如果有就等待，如果没有才生产。
     *   2，把汉堡包放在桌子上。
     *   3，叫醒等待的消费者开吃。
     */
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            synchronized (Desk.lock){
                if(Desk.count == 0){
                    break;
                }else{
                    if(!Desk.flag){
                        //生产
                        System.out.println("厨师正在生产汉堡包");
                        Desk.flag = true;
                        Desk.lock.notifyAll();
                    }else{
                        try {
                            Desk.lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

代码书写技巧与“套路”：
        1. while(true)死循环
        2. synchronized 锁,锁对象要唯一
        3. 判断,共享数据是否结束. 结束
        4. 判断,共享数据是否结束. 没有结束

代码优化： ​​​​​

• 将Desk类中的变量,采用面向对象的方式封装起来

• 生产者和消费者类中构造方法接收Desk类对象,之后在run方法中进行使用

• 创建生产者和消费者线程对象,构造方法中传入Desk类对象

• 开启两个线程

Coding：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Desk desk = new Desk();
        Foodie f = new Foodie(desk);
        Cooker c = new Cooker(desk);
        f.start();
        c.start();
    }
}

public class Desk {
    //定义一个标记
    private boolean flag;
    //汉堡包的总数量
    private int count;
    //锁对象
    private final Object lock = new Object();

    public Desk() {
        this(false,10);
        // 在空参内部调用带参,对成员变量进行赋值,之后就可以直接使用成员变量了
    }

    public Desk(boolean flag, int count) {
        this.flag = flag;
        this.count = count;
    }

    //boolean的不是 getFlag() 而是 isFlag()
    public boolean isFlag() {
        return flag;
    }

    public void setFlag(boolean flag) {
        this.flag = flag;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }

    public void setCount(int count) {
        this.count = count;
    }

    //final修饰的没有Setter方法
    public Object getLock() {
        return lock;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Desk{" +
                "flag=" + flag +
                ", count=" + count +
                ", lock=" + lock +
                '}';
    }
}

public class Cooker extends Thread {

    private Desk desk;

    public Cooker(Desk desk) {
        this.desk = desk;
    }

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            synchronized (desk.getLock()){
                if(desk.getCount() == 0){
                    break;
                }else{
                    //System.out.println("验证一下是否执行了");
                    if(!desk.isFlag()){
                        //生产
                        System.out.println("厨师正在生产汉堡包");
                        desk.setFlag(true);
                        desk.getLock().notifyAll();
                    }else{
                        try {
                            desk.getLock().wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        }
    }
}

public class Foodie extends Thread {
    private Desk desk;

    public Foodie(Desk desk) {
        this.desk = desk;
    }

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            synchronized (desk.getLock()){
                if(desk.getCount() == 0){
                    break;
                }else{
                    //System.out.println("验证一下是否执行了");
                    if(desk.isFlag()){
                        //有
                        System.out.println("吃货在吃汉堡包");
                        desk.setFlag(false);
                        desk.getLock().notifyAll();
                        desk.setCount(desk.getCount() - 1);
                    }else{
                        //没有就等待
                        //使用什么对象当做锁,那么就必须用这个对象去调用等待和唤醒的方法.
                        try {
                            desk.getLock().wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                }
            }
        }

    }
}

阻塞队列（唤醒机制）

继承结构

基本实现 

常见BlockingQueue:

ArrayBlockingQueue: 底层是数组,有界

LinkedBlockingQueue: 底层是链表,无界.但不是真正的无界,最大为int的最大值

BlockingQueue的核心方法:

put(anObject): 将参数放入队列,如果放不进去会阻塞

take(): 取出第一个数据,取不到会阻塞

示例代码：

public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        // 创建阻塞队列的对象,容量为 1
        ArrayBlockingQueue<String> arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(1);

        // 存储元素
        arrayBlockingQueue.put("汉堡包");

        // 取元素
        System.out.println(arrayBlockingQueue.take());
        System.out.println(arrayBlockingQueue.take()); // 取不到会阻塞
        
        //这一句不会执行，因为上一句code阻塞了
        System.out.println("程序结束了");
    }
}

put 与 take底层逻辑

源码如下：

put的底层

    public void put(E e) throws InterruptedException {
        Objects.requireNonNull(e);
        ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();

        try {
            while(this.count == this.items.length) {
                this.notFull.await();
            }

            this.enqueue(e);
        } finally {
            lock.unlock();
        }

    }

take的底层

    public E take() throws InterruptedException {
        ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lockInterruptibly();

        Object var2;
        try {
            while(this.count == 0) {
                this.notEmpty.await();
            }

            var2 = this.dequeue();
        } finally {
            lock.unlock();
        }

        return var2;
    }

显然在take与put方法中，都有获取锁lock与释放锁unlock，保证等待与唤醒机制的运行。

阅读下章可见

Java多线程编程（五）——线程池https://blog.csdn.net/weixin_43715214/article/details/122401766

最后

以上就是酷酷招牌为你收集整理的Java多线程编程（四）——死锁问题死锁生产者与消费者阻塞队列（唤醒机制）的全部内容，希望文章能够帮你解决Java多线程编程（四）——死锁问题死锁生产者与消费者阻塞队列（唤醒机制）所遇到的程序开发问题。

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