小白看这篇多线程就够了

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我是靠谱客的博主乐观宝马，最近开发中收集的这篇文章主要介绍小白看这篇多线程就够了，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

多线程

- 多线程
- - 一、多线程概述
  - - 1.进程和线程
    - - 1.1进程与线程的关系
    - 2.分析有几个线程
    - 3.实现线程的两种方式
    - - 3.1 第一种方式
      - 3.2 第二种方式（建议使用）
      - 3.3 第三种方式（新特性）
    - 4.线程的生命周期
    - 5.获取线程信息
    - 6.sleep方法
    - - 6.1 sleep方法的面试题
    - 7.interrupt方法
    - 8.终止线程
    - - 8.1 强行终止线程
      - 8.1 合理的终止线程
    - 9.线程调度
    - - 9.1 常见的线程调度
      - 9.2 与线程调度有关的方法
      - 9.2.1 getPriority
        9.2.2 setPriority
        9.2.3 yield
        9.2.4 join
    - 10.守护线程
    - - 10.1 守护线程概述
      - 10.2 实现守护线程
    - 11.定时器
    - - 11.1 定时器概述
      - 11.2 实现定时器
  - 二、线程安全
  - - 1.线程同步机制
    - 2.编程模型
    - 3.账户取钱（多线程并发）
    - 4.synchronized(排他锁)理解
    - 5.synchronized面试题
    - 6.锁池(lockpool)
    - 7.死锁
    - 9.解决线程同步方法
    - 8.变量类型
  - 三、生产者和消费者
  - - 1.wait方法
    - 2.notify方法
    - 3.生产者和消费者模式

一、多线程概述

1.进程和线程

进程是一个应用程序，线程是一个进程中的执行场景/执行单元，一个进程可以启动多个线程，以下为一个例子：

对于java程序来说，在DOS窗口中输入：java HelloWord回车之后：

1.会启动JVM，JVM就是一个进程

2.JVM再启动一个主线程调用mainfangfa

3.JVM再启动一起垃圾回收线程负责看护，回收垃圾。

对于以上这个例子中至少有两个线程，一个是主线程，另一个是垃圾回收线程。

1.1进程与线程的关系

对于进程与线程的关系，可以举以下这个栗子：

阿里巴巴：进程
	马云：阿里巴巴的一个线程
	童文红：阿里巴巴的一个线程
	
京东：进程
	刘强东：京东的一个线程
	奶茶：京东的一个线程

因此，进程可以看作现实生活中的一个公司，线程可以看作是公司中的某个员工，进程A和进程B的内存独立不共享。

在java语言中，线程A和线程B的堆内存和方法区内存是共享的，栈内存独立不共享，一个线程一个栈。

假设一个进程中启动10个线程，则会有10个栈空间，每个栈之间独立工作，互不干扰，这就是多线程并发。

火车站可以看作是一个进程。
	火车站中的每一个窗口看作是一个线程，大家可以在不同的窗口买票，不需要排队，所以多线程并发可以提高效率。

java中之所以有多线程机制，目的就是为了提高程序的处理效率。

2.分析有几个线程

在不考虑垃圾回收线程条件下，分析以下代码有几个线程：

public static void main(String[] args) {
    System.out.println("main方法begin");
    m1();
    System.out.println("main方法over");
}

private static void m1() {
    System.out.println("m1方法begin");
    m2();
    System.out.println("m1方法over");
}

private static void m2() {
    System.out.println("m2方法begin");
    m3();
    System.out.println("m2方法over");
}

private static void m3() {
    System.out.println("m3方法execute");
}
}

这个程序除过垃圾回收线程之外，只有一个线程，就是主线程，主线程main调用m1方法，m1方法调用m2方法，m2方法调用m3方法，在一个栈中自上而下逐行执行。

3.实现线程的两种方式

java支持多线程机制，并且将多线程实现了，我们只需要继承即可。

3.1 第一种方式

第一种方式：编写一个类，直接继承java.lang.Thread，重写run方法。

在使用这个方法时，需要注意以下问题：

start方法作用：启动一个分支线程，在JVM中开辟一个新的栈空间，开辟完栈空间之后立即结束。
要启动多线程必须使用start()方法，如果只使用run()方法，那么run方法也在主线程的主栈中进行压栈，是个单线程的。
启动成功分支线程会自动调用类中的run()方法，run()方法在分支栈中的底部（压栈）。
run方法在分支栈的底部，main方法在主栈的底部，run和main是评级的。

以下是代码：

public class Test01 {
//这里是main方法，这里的代码属于主线程，在主栈中运行。
public static void main(String[] args) {
    //新建一个分支线程
    myThread myThread=new myThread();
    //开启线程
    //start()方法的作用：启动一个分支线程，在JVM中开辟一个新的空间，这段代码完成之后就瞬间结束了。
    //这段代码的任务就是开辟一个新的栈空间，只要新的栈空间开出来，这个方法就立即结束了，线程就启动成功。
    //启动成功的线程会自动调用run方法，并且run方法在分支栈的栈底部（压栈）
    //run方法在分支栈的最底部，main方法在主栈的最底部，run和main是平级的。
    myThread.start();
    //以下这个代码是运行在主线程中的
    for(int i=0;i<10;i++){
        System.out.println("主线程---->"+i);
    }
}
}

//启动多线程的类需继承java.lang.Thread类，并重写run方法
class myThread extends Thread{
@Override
public void run() {
    for (int i=0;i<100;i++){
        System.out.println("分支线程--->"+i);
    }
}
}

由于start()方法很快就结束，只是开辟一个分支栈，然后主栈和分支栈开始同时执行（并发），在主栈中start()方法瞬间结束，往下走开始循环，分支线程需要压栈run方法开始执行，结果如下：
在这里插入图片描述

3.2 第二种方式（建议使用）

第二种实现线程的方式是定义类实现Runnable接口，实现run方法，但这并不是线程类，而是普通的实现类，需要将实现类对象封装在Thread对象中，然后实现线程，代码如下：

public class Test01 {

    public static void main(String[] args) {
        //创建一个可实现类对象
        myRunnable mr=new myRunnable();
        //将可实现类对象封装到线程对象中
        Thread t=new Thread(new myRunnable());
        //开启线程
        t.start();

        for (int i=0;i<10;i++){
            System.out.println("主线程--->"+i);
        }
    }
}

//这不是一个线程类，只是一个实现类
class myRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<10;i++){
            System.out.println("支线程--->"+i);
        }
    }
}

使用匿名内部类使用这个方法：

public static void main(String[] args) {
    //使用匿名内部类的方式进行构建线程对象
    Thread t=new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            for (int i=0;i<10;i++){
                System.out.println("分支线程--->"+i);
            }
        }
    });
    //启动线程
    t.start();

    for (int j=0;j<10;j++){
        System.out.println("主线程--->"+j);
    }
}

3.3 第三种方式（新特性）

这个方式是JDK的新特性，实现Callable接口，这种方式可以获取线程的返回值，上面两种是没法获取线程的返回值，因为run()方法返回void。

系统委派一个线程去执行一个任务，当任务执行完毕之后，可能会返回一个执行结果，而前两种实现线程的方式都不行，但是实现Callable接口可以返回线程执行结果。

【注意】：当获取线程结果时可能会导致“当前线程”阻塞，效率比较低，“当前线程”要获取线程结果时会等待call()方法执行完毕之后！

public static void main(String[] args) throws Exception{
    //创建一个"未来任务"对象，参数非常重要，需要传参Callable类型对象
    //这块使用匿名内部类的方法传参
    FutureTask task=new FutureTask(new Callable() {
        @Override//这里的call()方法就相当于run()方法
        public Object call() throws Exception {
            System.out.println("call method begin!");
            Thread.sleep(1000*10);
            System.out.println("call method over!");
            int i=100;
            int j=100;
            return i+j;
        }
    });

    //创建一个线程对象
    Thread t=new Thread(task);
    //启动线程
    t.start();
    //目前是在main线程中，在main线程中怎么获取t线程的返回结果
    //get()方法可能会导致“当前线程”的阻塞
    Object result = task.get();

}

4.线程的生命周期

新建状态：就是刚new出线程对象的时候。
就绪状态：调用start()方法之后，进入就绪状态，就绪状态的线程又叫做可运行状态，表示当前线程具有抢夺CPU时间片的权利（CPU时间片就是执行权）。当一个线程抢夺到CPU时间片之后，就开始执行run()方法，run()方法的开始执行标志着线程进入运行状态。
运行状态：run()方法的开始执行，标志着这个线程进入运行状态，当之前占有的CPU时间片用完了之后，会重新回到就绪状态抢夺CPU时间片，当再次抢夺到CPU时间片之后，会重新进入run()方法接着上一次的代码接着执行。
阻塞状态：当线程处在运行状态执行代码时，若有一个需要用户从键盘输入的代码，这个时候线程就出现了阻塞状态，此时线程会放弃自己的CPU时间片。阻塞解除之后，因为线程之前进入阻塞状态放弃了CPU时间片，所以此时线程会进入就绪状态抢夺CPU时间片。
死亡状态：当一个线程的run()方法执行结束之后，这个线程就进入死亡状态。

5.获取线程信息

线程的默认名称规律为：Thread-0，Thread-1，Thread-2…

获取线程信息包括：获取线程对象、获取线程名字、修改线程名字，以下代码均已实现：

public class Test01{
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程对象t1
        Thread t1=new Thread(new myThread());
        //创建线程对象t2
        Thread t2=new Thread(new myThread());
        //修改线程t1对象名称为"t1"
        t1.setName("t1");
        //修改线程t2对象名称为"t2"
        t2.setName("t2");
        //分别输出线程t1和t2对象名称
        System.out.println("t1名称为："+t1.getName()+",t2名称为："+t2.getName());
        //开启线程t1
        t1.start();

        for (int j=0;j<10;j++){
            System.out.println("主线程--->"+j);
        }
    }
}

class myThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<10;i++){
            System.out.println("分支线程--->"+i);
        }
    }
}

获取线程对象的方法使用currentThread()，这是一个静态方法，获取当前线程对象的引用。若此方法在main中，只会显示出main中的线程，即主线程，主线程的名字就叫做"main"，以下为使用方法：

public class Test01{

    public static void main(String[] args) {
        //创建一个线程对象t1
        Thread t1=new Thread(new myRunnable());
        //创建一个线程对象t2
        Thread t2=new Thread(new myRunnable());
        //开启线程t1
        t1.start();
        //开启线程t2
        t2.start();
    }
}

class myRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        //获取当前线程的对象
        Thread currentThread=Thread.currentThread();
        for (int i=0;i<10;i++){
            System.out.println(currentThread.getName()+"--->"+i);
        }
    }
}

6.sleep方法

方法全称为：void sleep(long millis)，这是一个静态方法，参数为毫秒，作用是让当前线程进入休眠，进入“阻塞状态”，放弃占有的CPU时间片，让给其他线程使用。这行代码出现在A线程中，就会让A线程休眠，出现在B线程中，就会让线程休眠，以下是使用方法：

public static void main(String[] args) {
        //获取当前线程对象
        Thread currentThread=Thread.currentThread();
        for (int i=0;i<10;i++){
            try {
                //让当前线程休眠1秒钟
                //当前线程就是main线程
                currentThread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(currentThread.getName()+"--->"+i);
        }
    }

6.1 sleep方法的面试题

问题：以下"t.sleep()"代码会让线程t休眠吗？

public class Test01{
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个线程对象t
        Thread t=new myThread();
        //将线程t的名字改为"t"
        t.setName("t");
        //开启线程t
        t.start();
        try {
            //注意：这块休眠是主线程休眠，sleep方法是静态方法，使当前线程（即main线程）休眠
            t.sleep(5*1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("hello world!");
    }


}

class myThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<10;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
        }
    }
}

sleep()方法是Thread类中的静态方法，使当前线程进入休眠状态，以上程序的当前线程是”main线程“，故不会使t线程进入休眠。当sleep方法在myThread类中的run方法中时，这时会使t线程进入休眠。

以上程序执行之后，t线程正常进行，main线程中的输出5s之后才会输出。

7.interrupt方法

interrupt()方法的原理是用异常处理的，使用interrupt()方法会使sleep终止，sleep终止导致抛出异常，然后抓住异常，休眠终止。

若一个线程休眠时间过长，想要终止其休眠状态，则可用interrupt()方法终止其休眠，直接进行下面代码，以下为代码示例

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程t
        Thread t=new Thread(new myThread());
        //原本线程t要休眠一个小时，现在想要终止其休眠状态
        t.interrupt();
        System.out.println("你好呀！");
    }
}

class myThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        try {
            //这块不能直接抛出异常，因为子类异常不能比父类异常更多
            //线程t休眠1个小时
            Thread.sleep(5*1000*3600);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("hello world!");
    }
}

8.终止线程

8.1 强行终止线程

强行终止线程的方法为：stop()方法，直接使线程终止，不再进行，以下为代码示例：

public class Test01{
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个线程t
        Thread t=new Thread(new myThread());
        //修改线程t的名字
        t.setName("t");
        //开启线程
        t.start();
        try {
            //main线程休眠5s
            Thread.sleep(5*1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //强行终止线程t,这个方法已过时，不建议使用
        t.stop();
    }
}

class myThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        try {
            for (int i=0;i<10;i++){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
                //输出完t线程需要10s
                Thread.sleep(1000);
            }

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

stop()方法已过时，这个方法的缺点是直接杀掉线程，容易丢数据，损坏数据。

8.1 合理的终止线程

利用if…else语句对线程进行控制，在主线程中对if…else语句的判断条件进行修改，代码如下：

public class Test01{
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程t
        myThread mt=new myThread();
        Thread t=new Thread(mt);
        //修改线程t名字为"t"
        t.setName("t");
        //开启线程t
        t.start();
        try {
            //main线程休眠5s
            Thread.sleep(5*1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //直接给run赋值为false，可以直接终止线程t
        mt.run=false;
    }
}

class myThread implements Runnable{

    boolean run=true;
    @Override
    public void run() {
        if (run){
            for (int i=0;i<10;i++){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
                try {
                    //每次循环休眠1s
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }else {

        }
    }
}

9.线程调度

9.1 常见的线程调度

抢占式调度模型：哪个线程的优先级比较高，抢到的CPU时间片的概率就会高一些/大一些，java采用的就是抢占式调度模型。
均分式调度模型：平均分配CPU时间片，每个线程占有的CPU时间片的时间长度是一样的，平均分配，一切平等。有一些编程语言的调度模式就是这种的。

9.2 与线程调度有关的方法

线程的优先级一共有10个级别，最高级别是10，最低级别是1，默认级别是5。优先级高的会抢夺CPU时间片多一些，即处于运行状态的时间多一些，而不是说运行的先后。

9.2.1 getPriority

方法全称为：int getPriority()，返回该线程的优先级别，为实例方法，使用方法如下：

public class test {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程对象
        Thread t=new Thread(new thread());
        //改变线程t的名称
        t.setName("t");
        //开启线程
        t.start();
        for (int i=0;i<10;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
        }
        //输出t线程的名称
        System.out.println(t.getName()+"--->"+t.getPriority());
        //输出main线程的名称
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+t.getPriority());
    }
}

class thread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<10;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
        }
    }
}

9.2.2 setPriority

方法全称为：void setPriority(int newPriority)，为实例方法，为线程设定优先级，使用方法如下：

public class test {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程对象
        Thread t=new Thread(new thread());
        //改变线程t的名称
        t.setName("t");
        //给t线程设置优先级
        t.setPriority(3);
        //给main线程设置优先级
        Thread.currentThread().setPriority(5);
        //输出t线程的优先级
        System.out.println(t.getName()+"的优先级为："+t.getPriority());
        //输出main线程的优先级
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"的优先级为："+Thread.currentThread().getPriority());
        //开启线程
        t.start();
        for (int i=0;i<10;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
        }
    }
}

class thread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<10;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
        }
    }
}

9.2.3 yield

方法全称为：static void yield()，为静态方法，暂停当前正在执行的线程，并执行其他线程。yield()方法不是阻塞方法，让当前线程让位，从运行状态回到就绪状态，重新获取CPU时间片。

【注意】：回到就绪状态之后有可能还会再次抢到CPU时间片。

public static void main(String[] args) {
        System.out.println("main begin!");
        //创建一个新线程t
        Thread t=new Thread(new Runnable());
        //给线程t改名
        t.setName("t");
        //开启线程
        t.start();
        for (int i=0;i<100;i++){
            //每当main线程到i%10=0时，会让位一次
            if (i%10==0){
                Thread.yield();//静态方法，使当前线程让位，从运行状态到就绪状态，重新抢夺CPU时间片
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
        }
        System.out.println("main over!");
    }
}

class Runnable implements java.lang.Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<100;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
        }
    }
}

9.2.4 join

方法全称为：void join()，实例方法，当前线程与使用此方法的线程合并，并让当前线程阻塞，合并不是线程的栈合并只剩下一个，而是发生了等待关系，使用方法如下：

public static void main(String[] args) {
    System.out.println("main begin!");
    //创建一个新线程t
    Thread t=new Thread(new Runnable());
    //给线程t改名
    t.setName("t");
    //开启线程
    t.start();

    //线程合并
    try {
        t.join();//使线程t合并到main线程中，使main线程阻塞
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }

    System.out.println("main over!");
}
}

class Runnable implements java.lang.Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<100;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
        }
    }
}

10.守护线程

10.1 守护线程概述

线程分类

用户线程：平时使用的线程都是用户线程
守护线程：守护线程就是后台线程，其中最具有代表性的就是垃圾回收线程

【注意】：main线程也是一个用户线程。

守护线程特点

一般守护线程是一个死循环，所有的用户线程都结束了，守护线程会自动结束。

守护线程用处

每天00:00的时候需要备份数据，这个需要使用定时器，并且我们可以将定时器设置为守护线程，所有的用户线程如果结束了，守护线程自动退出，没有必要进行数据备份了。

10.2 实现守护线程

实现守护线程只需要使用setDaemon(true)方法即可：

public static void main(String[] args) {

    //创建线程
    Thread t1=new BakDataThread();
    //改名
    t1.setName("t1");
    //实现线程t1为守护线程
    t1.setDaemon(true);
    //开启
    t1.start();

    for (int i=0;i<10;i++){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

}

class BakDataThread extends Thread{

public void run(){
    int i=0;
    while (true){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+(++i));
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
}

11.定时器

11.1 定时器概述

定时器的作用

间隔特定的时间，执行特定的程序。比如每天银行要进行数据的备份，每周银行要进行银行账户的总账操作。

11.2 实现定时器

使用sleep方法

可以使用sleep()方法睡眠固定的时间，醒来之后执行任务，这是最原始的定时器，比较low。

使用库中写好的定时器

在Java的类库中已经有一个写好的定时器：java.util.Timer，可以直接拿来用。Spring框架中提供的SpringTask框架，这个框架只需要进行简单的配置，就可以完成定时器的任务，SpringTask框架的底层也是使用的这个定时器。

public class TimerTest {
public static void main(String[] args) throws ParseException {
    //创建定时器对象
    Timer timer=new Timer();
    //安排任务
    //timer.schedule(执行任务，开始时间，执行时间间隔)
    //设置时间格式
    SimpleDateFormat sdf=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    //获取当前时间
    Date firstTime = sdf.parse("2020-10-19 23:05:00");
    //执行schedule方法
    timer.schedule(new LogTimerTask(),firstTime,1000*10);
}
}

//编写一个日志定时器
class LogTimerTask extends TimerTask {
@Override
public void run() {
    SimpleDateFormat sdf=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    String time = sdf.format(new Date());
    System.out.println(time+"已经完成了一次日志记录");
}
}

在这里插入图片描述

二、线程安全

什么时候数据在多线程并发的环境下会存在问题？

三个条件：

条件一：多线程并发
条件二：有共享数据
条件三：共享数据有修改的行为

1.线程同步机制

怎么解决线程安全问题？

当多线程并发的环境下，有共享数据，并且这个共享数据还会被修改，此时就存在线程安全问题，怎么解决这个问题？

线程排队执行（不能并发），用排队执行解决线程安全问题，这种机制被称为线程同步机制。

线程同步就是线程排队执行了，线程排队就会牺牲一部分的效率，为了数据的安全，只有在数据安全的前提下才能使效率更佳。

2.编程模型

异步编程模型（并发）

线程t1和线程t2，各自执行各自的，t1不管t2，t2也不管t1，谁都不需要等谁，其实就是多线程并发，这种效率较高。

同步编程模型（排队）

线程t1和线程t2，线程t1执行的时候需要等到线程t2结束，或者线程t2执行的时候需要等线程t1结束，两个线程之间发生了线程等待关系，线程排队执行，这种效率较低。

3.账户取钱（多线程并发）

Account类（不适用线程同步机制）

//顾客，不使用线程同步机制，多线程并发
public class Account {
private String account;
private String password;
private Integer balance;

public Account() {
}

public Account(String account, String password, Integer balance) {
    this.account = account;
    this.password = password;
    this.balance = balance;
}

public String getAccount() {
    return account;
}

public void setAccount(String account) {
    this.account = account;
}

public String getPassword() {
    return password;
}

public void setPassword(String password) {
    this.password = password;
}

public Integer getBalance() {
    return balance;
}

public void setBalance(Integer balance) {
    this.balance = balance;
}

//取钱函数，money为取的钱数
public void drawMoney(int money){
    int before=this.getBalance();
    int after=before-money;
    this.setBalance(after);
}
}

取款线程

//线程类
public class ThreadSafe extends Thread{

private Account account;

public ThreadSafe(Account account) {
    this.account = account;
}

//取款开始执行
@Override
public void run() {
    //假设取款5000
    int money=5000;
    //取款
    account.drawMoney(money);
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程的"+account.getAccount()+"账户取钱，还剩"+account.getBalance()+"元");

}
}

多线程取款测试

public static void main(String[] args) {
    //创建一个用户
    Account account=new Account("acc-01","acc-01",10000);
    //创建两个线程，用户执行取钱操作
    Thread t1=new ThreadSafe(account);
    Thread t2=new ThreadSafe(account);
    //设置Name
    t1.setName("t1");
    t2.setName("t2");
    //启动线程
    t1.start();
    t2.start();
}

不使用线程同步机制运行结果

以上为不使用线程同步机制的取款方式，线程t1和线程t2可能同时进入run方法，也可能t1或t2任一个完了之后另一个再执行。若为前者就会出现线程并发出问题，结果如下：
在这里插入图片描述

取款Account（使用线程同步机制）

//顾客，使用线程同步机制
public class Account {
private String account;
private String password;
private Integer balance;

public Account() {
}

public Account(String account, String password, Integer balance) {
    this.account = account;
    this.password = password;
    this.balance = balance;
}

public String getAccount() {
    return account;
}

public void setAccount(String account) {
    this.account = account;
}

public String getPassword() {
    return password;
}

public void setPassword(String password) {
    this.password = password;
}

public Integer getBalance() {
    return balance;
}

public void setBalance(Integer balance) {
    this.balance = balance;
}

//取钱函数，money为取的钱数
public void drawMoney(int money){
    /**
     * 在此之后要使用线程同步机制，即线程排队
     * 一个线程把这些代码执行完毕之后另一个代码才能够继续执行
     * 线程同步机制的语法是：
     *                 synchronized(){
     *                     //线程同步代码块
     *                 }
     *              synchronized后面小括号中传的这个“数据”是相当重要的
     *              这个数据必须是线程中共享的数据，才能达到线程同步
     *              在这块线程t1和线程t2共享的数据就是账户对象，这里的账户对象就是this
     */
    synchronized (this){
        int before=this.getBalance();
        int after=before-money;
        try {
            //假设这块网络拥堵，延缓1s
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        this.setBalance(after);
    }

}
}

使用线程同步测试结果

4.synchronized(排他锁)理解

synchronized代码块

synchronized代码块的小括号中要放入共享数据，在java中每一个对象都有一把锁，将此对象放入synchronized小括号中时会占有这把锁，当第二个线程过来要修改此共享数据时发现这个锁已经被占有，待同步代码块结束之后这个锁才会被释放，第二个线程在同步代码块外边等待t1的结束，t1同步代码块中的代码结束之后，t2继续修改此共享数据。

这样就达到了线程排队执行。需要注意的是，共享数据对象要选好，这个共享对象一定是你需要排队执行的这些线程对象所共享的。

synchronized修饰实例方法

以上使用synchronized代码块就是为了余额balance不出现并发安全问题，那如果直接给Account类中取钱（drawMoney）方法前加关键字synchronized会正常吗？一下为改变后的Account类代码：

//取钱函数，money为取的钱数
//在取钱方法前加关键字synchronized
public synchronized void drawMoney(int money){
    int before=this.getBalance();
    int after=before-money;
    try {
        //假设这块网络拥堵，延缓1s
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    this.setBalance(after);
}

在取钱方法前加关键字synchronized也可以解决线程并发安全问题，结果如下：
在这里插入图片描述

【缺点】：

当synchronized加到实例方法之前，锁的是"this"，没得挑！所以这种方式不灵活。
当synchronized加到实例方法之前，线程同步的是整个实例方法的代码块，可能会无故扩大同步的范围，导致效率降低。

synchronized修饰静态方法

当synchronized修饰静态方法时，会加类锁。在一个类中，类锁只有一个，而对象锁取决于new了多少个对象。

5.synchronized面试题

面试题1：doOther方法的执行需要等待doSome方法的结束吗？

public class exam01 {

//测试
public static void main(String[] args) {
    MyClass myClass=new MyClass();

    //创建线程t1和线程t2
    Thread t1=new MyThread(myClass);
    Thread t2=new MyThread(myClass);
    //改名
    t1.setName("t1");
    t2.setName("t2");
    //启动
    t1.start();
    try {
        //保证t1先执行
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    t2.start();
}
}

//线程类
class MyThread extends Thread{

private MyClass myClass;

public MyThread(MyClass myClass) {
    this.myClass = myClass;
}

public void run(){
    if (Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
        myClass.doSome();
    }
    if (Thread.currentThread().getName().equals("t2")){
        myClass.doOther();
    }
}
}

class MyClass{
    
public synchronized void doSome(){
    System.out.println("doSome begin");
    try {
        Thread.sleep(1000*10);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("doSome over");
}

public void doOther(){

    System.out.println("doOther begin");
    System.out.println("doOther over");

}
}

不需要等待，因为doOther()方法没有synchronized，没有被锁，不需要排队。

面试题2：当doOther()方法前有synchronized时，和题1一样的问题

public class exam01 {

    public static void main(String[] args) {
        MyClass myClass=new MyClass();

        //创建线程t1和线程t2
        Thread t1=new MyThread(myClass);
        Thread t2=new MyThread(myClass);
        //改名
        t1.setName("t1");
        t2.setName("t2");
        //启动
        t1.start();
        try {
            //保证t1先执行
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        t2.start();
    }


}

class MyThread extends Thread{

    private MyClass myClass;

    public MyThread(MyClass myClass) {
        this.myClass = myClass;
    }

    public void run(){
        if (Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
            myClass.doSome();
        }
        if (Thread.currentThread().getName().equals("t2")){
            myClass.doOther();
        }
    }
}

class MyClass{

    public synchronized void doSome(){
        System.out.println("doSome begin");
        try {
            Thread.sleep(1000*10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("doSome over");
    }

    public synchronized void doOther(){

        System.out.println("doOther begin");
        System.out.println("doOther over");

    }
}

需要等待。因为先执行doSome()方法，doSome()方法有synchronized，先会拿到myClass对象的锁，当执行dothter()方法时，线程t2进入锁池没有等到myClass对象的锁，只能等待t1线程释放了对象锁之后才可以执行。

面试题3：与题2条件、问题一样，但new两次MyClass

public class exam01 {

public static void main(String[] args) {
    MyClass myClass1=new MyClass();
    MyClass myClass2=new MyClass();

    //创建线程t1和线程t2
    Thread t1=new MyThread(myClass1);
    Thread t2=new MyThread(myClass2);
    //改名
    t1.setName("t1");
    t2.setName("t2");
    //启动
    t1.start();
    try {
        //保证t1先执行
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    t2.start();
}


}

class MyThread extends Thread{

private MyClass myClass;

public MyThread(MyClass myClass) {
    this.myClass = myClass;
}

public void run(){
    if (Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
        myClass.doSome();
    }
    if (Thread.currentThread().getName().equals("t2")){
        myClass.doOther();
    }
}
}

class MyClass{

public synchronized void doSome(){
    System.out.println("doSome begin");
    try {
        Thread.sleep(1000*10);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("doSome over");
}

public void doOther(){

    System.out.println("doOther begin");
    System.out.println("doOther over");

}
}

不需要等待。因为线程t1和t2分别传入了不同的myClass对象，有两把锁，而synchronized锁的是"this"，锁的是不同的myClass对象，所以不会等待。

面试题4：条件和问题与题3相同，但doSome和doOther方法变为静态方法

public class exam01 {

public static void main(String[] args) {
    MyClass myClass1=new MyClass();
    MyClass myClass2=new MyClass();

    //创建线程t1和线程t2
    Thread t1=new MyThread(myClass1);
    Thread t2=new MyThread(myClass2);
    //改名
    t1.setName("t1");
    t2.setName("t2");
    //启动
    t1.start();
    try {
        //保证t1先执行
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    t2.start();
}
}

class MyThread extends Thread{

private MyClass myClass;

public MyThread(MyClass myClass) {
    this.myClass = myClass;
}

public void run(){
    if (Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
        myClass.doSome();
    }
    if (Thread.currentThread().getName().equals("t2")){
        myClass.doOther();
    }
}
}

class MyClass{

public synchronized static void doSome(){
    System.out.println("doSome begin");
    try {
        Thread.sleep(1000*10);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("doSome over");
}

public synchronized static void doOther(){

    System.out.println("doOther begin");
    System.out.println("doOther over");

}
}

需要等待。当synchronized修饰静态方法时，会加类锁，一个类中，类锁只有一个，所以只有当线程t1的doSome()方法执行之后释放了类锁，线程t2才可以执行doOther()方法。

6.锁池(lockpool)

在上面4中的synchronized代码块中，当线程t1进入synchronized代码块中时，会占有共享对象锁，线程t2发现共享对象锁被占，就会从运行状态进入锁池找共享对象锁，线程t2进入锁池找共享对象的锁时会释放掉原先抢夺的CPU时间片，在锁池中找这个共享对象锁，有可能找到了，有可能没找到，找到了就会进入就绪状态重新抢夺CPU时间片，没找到的话就在锁池中等待。

7.死锁

死锁程序

/**
* 创建死锁
*/
public class deadLock01 {

public static void main(String[] args) {
    Object o1=new Object();
    Object o2=new Object();

    //创建线程t1和t2
    Thread t1=new MyThread1(o1,o2);
    Thread t2=new MyThread2(o1,o2);
    //改名
    t1.setName("t1");
    t2.setName("t2");
    //开启两个线程
    t1.start();
    t2.start();
}

}

class MyThread1 extends Thread {
Object o1;
Object o2;

public MyThread1(Object o1, Object o2) {
    this.o1 = o1;
    this.o2 = o2;
}

public void run(){
    //线程t1进入run方法之后首先会锁o1对象锁
    synchronized (o1){
        try {
            //睡眠1s，确保线程t2进入run方法并锁住o2对象锁
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //将o1对象锁住之后锁o2锁，但是o2锁被线程t2锁住了，锁池中没有o2对象锁，线程t1进入等待
        synchronized (o2){

        }
    }

}
}

class MyThread2 extends Thread {
Object o1;
Object o2;

public MyThread2(Object o1, Object o2) {
    this.o1 = o1;
    this.o2 = o2;
}

public void run(){
    //线程t2进入run方法之后首先会锁o2对象锁
    synchronized (o2){
        try {
            //睡眠1s，确保线程t1锁住o1对象锁
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //o1对象锁被锁住，线程t2锁住o2对象锁之后进入锁池找不到o1对象锁，进入等待
        synchronized (o1){
        }
    }

}
}

死锁解释（重点）

如死锁程序，对象o1和o2是线程t1和t2共享的，线程t1的run()方法中先对o1对象上锁，再对o2对象上锁，线程t2的run()方法中先对o2对象上锁，再对o1对象上锁。

执行main()方法，线程t1开启，执行t1中的run()方法，对o1对象加锁，线程t1睡眠1s；线程t2开启，执行t2中的run()方法，对o2对象加锁，线程t2睡眠1s。当线程t1继续往下执行时，在锁池中找不到o2对象锁，进入等待；线程t2往下执行时，在锁池中找不到o1对象锁，进入等待，这就成为死锁了。

9.解决线程同步方法

以后程序中不可能一上来就使用线程同步机制(synchronized)，这会让程序效率变低，用户体验不好。

方案1：尽量使用局部变量代替"实例变量"和"静态变量"

局部变量在栈中，每一个线程对象都有单独的栈空间，因此局部变量不会有线程安全问题。

方案2：new多个对象

如果必须是实例变量，那么可以考虑new多个对象，这样实例变量的内存就不共享了。（一个线程对应一个对象，100个线程对应100个对象，对象不共享，就没有数据安全问题了）

方案3：synchronized

如果不能使用局部变量，也不能new多个对象，就只能选择synchronized了，线程同步机制。

8.变量类型

在Java中一共有三类变量，分别是实例变量、静态变量和局部变量。

实例变量：Student s=new Student()，在堆中存储
静态变量：final static int a=10，在方法区中存储
局部变量：方法中自定义的变量，在栈中存储

堆和方法区只有一个，变量会共享，而栈有多个，不会共享，所以栈中的数据在多并发时是安全的，没有线程安全问题

【注意】：常量也没有线程安全问题，因为常量不可被修改！

三、生产者和消费者

1.wait方法

wait()方法不是线程对象的方法，是java中任何一个对象都有的方法。

wait方法作用

当一个o对象调用wait()方法时，在这个对象上活动的线程t进入无限期等待，直到调用notify()方法，notify()方法的调用可以让正在o对象上正在等待的线程被唤醒。

方法原理

wait()方法会让在o对象上活动的线程进入等待状态，并且释放之前占有o对象的锁。

2.notify方法

notify()方法也不是线程对象的方法，是java中任何一个对象的方法。

notify方法作用

使用notify()方法可以让之前使用wait()方法的对象o当前线程被唤醒。还有一个notifyAll()方法，这个方法唤醒o对象上处于等待的所有线程。