锁编程和线程通信

一个并发问题:

一百张票,很多人抢,可能会出现超卖问题

 public static int cnt = 100;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        List
 
   list = new ArrayList<>();
        for (int i=0;i<1000;i++){
            Thread thread = new Thread(){
                @Override
                public void run() {
                    if(cnt>0){
                        String name =  Thread.currentThread().getName();
                        System.out.println(name+"抢到了"+cnt+"张票");
                        cnt--;
                    }
                }
            };
            list.add(thread);
        }
        //启动
        for (int i=0;i
   
   
第一个问题:cnt>0作为条件,会出现并发问题;
 
   
第二个问题:cnt在--的时候,也可能导致并发问题
 
   
使用锁进行解决
 
   
 public static int cnt = 100;
    //创建一把锁
    static Object lock = new Object();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        List
    
      list = new ArrayList<>();
        for (int i=0;i<1000;i++){
            Thread thread = new Thread(){
                @Override
                public void run() {
                    //使用锁将可能出现并发的代码锁住
                    synchronized (lock){
                        if(cnt>0){
                            String name =  Thread.currentThread().getName();
                            System.out.println(name+"抢到了"+cnt+"张票");
                            cnt--;
                        }
                    }
                }
            };
            list.add(thread);
        }
        //启动
        for (int i=0;i
     
       synchronized 
      
        基本使用:锁对象
 
      
                所有的锁必须要使用同一把锁对象才能有结果
 
      
                以下代码是无法锁住线程方法的,如果多线程,下面代码,每个线程对象都会使用自己的独立锁
 
      
public class TicketThread extends Thread{
    public static int cnt = 100;
    Object lock = new Lock();

    @Override
    public void run() {
        //使用锁将可能出现并发的代码锁住
        synchronized (lock){
            if(cnt>0){
                String name =  Thread.currentThread().getName();
                System.out.println(name+"抢到了"+cnt+"张票");
                cnt--;
            }
        }
    }
}
 
      
可以将Object lock使用static修饰,或者从外部传入同一把锁
 
      
修饰this对象
 
      
        注意必须是多个线程使用一个对象的时候才有效果,一般用于单例模式
 
      
        创建一个Runnable的任务
 
      
public class TickTask implements Runnable {
    public int cnt = 100;
    @Override
    public void run() {
        //使用锁将可能出现并发的代码锁住
        synchronized (this){
            if(cnt>0){
                String name =  Thread.currentThread().getName();
                System.out.println(name+"抢到了"+cnt+"张票");
                cnt--;
            }
        }
    }
}
 
      
通过线程池,让多个线程调用同一个task
 
      
 public static void main(String[] args) {
        //线程池+runnable组合
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
        TickTask task =  new TickTask();
        for(int i=0;i<1000;i++){
            service.execute(task);
        }
    }
 
      
修饰方法
 
      
        一般情况需要使用static配合使用才有效果,因为锁住是类的方法,而不是对象的方法
 
      
        如果是对象的方法,必须保证是同一个对象
 
      
        一般情况最好是不要锁方法
 
      
修饰类的类对象:
 
      
        每个类被JVM加载之后,都会产生一个类的对象,而且是唯一的
 
      
        大多数情况直接锁对象都是有效果的,因为类对象是唯一的
 
      
 synchronized(TicketThread.class){
            if(cnt>0){
                String name =  Thread.currentThread().getName();
                System.out.println(name+"抢到了"+cnt+"张票");
                cnt--;
            }
}
 
      
synchronized基本原理
 
      
        是利用synchronized去锁住一个对象,必须要判断这个对象是不是同一个对象,通过monitor对锁进行监控,实现争抢锁的实现逻辑
 
      
        锁的信息是利用对象Head信息比较,其中MarkWord用于储存对象自身的运行是数据
 
      
        每次有线程需要获取锁的时候,都需要将锁的信息提供给monitor进行查询
 
      
        如果锁对象运行时数据发生变化的时候,可能会导致锁对象在比较时发生不一致的情况
 
      
        结论,不要修改锁储存的数据,以避免锁失效
 Lock手动锁的作用 
      
        synchronized是自动锁,什么时候加锁,什么时候释放锁都是系统完成,如果使用不当,会出现死锁
 
      
        创建一个男孩线程去找女孩约会
 
      
public class Boy extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        try {
            date();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static void date() throws InterruptedException {
        //男孩只能去找一个女孩约会
        synchronized (Boy.class){
            System.out.println("男去找女孩约会了");
            Thread.sleep(10);
            //加上锁，防止女孩同和两个男孩约会
            synchronized(Girl.class){
                System.out.println("女孩在约会中...");
            }
            System.out.println("在一起约会了...");
        }
    }
}
 
      
创建一个女孩去找男孩约会
 
      
public class Girl extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        try {
            date();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public  void date() throws InterruptedException {
        //女孩只能去找一个男孩约会
        synchronized (Girl.class){
            System.out.println("女孩去找男孩约会了");
            //防止男孩和多个女孩约会
            synchronized (Boy.class){
                System.out.println("男孩在约会了");
            }
            System.out.println("在一起约会了");
        }
    }
}
 
      
开始约会
 
      
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Boy().start();
        new Girl().start();
    }
 
      
Lock是JDK提供的锁对象,可以手动控制锁的加载和释放
 
      
        lock是一个接口
 
      
public interface Lock {
    void lock(); //主动锁住代码，会阻塞代码
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;//可以中断的锁
    boolean tryLock();//尝试获取锁，非阻塞锁
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException; //尝试获取锁，指定一个等待时间
    void unlock();//释放锁
    Condition newCondition();//条件锁，可以分为读锁和写锁
}
 
      
ReentrantLock的基本使用
 
      
public class TestLock {
    static int cnt =10;
    public static void main(String[] args) {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        //创建一个任务
        Runnable runnable = ()->{
            try{
                lock.lock();//当前线程主动获取锁，如果其他线程已经获取了锁，那么会阻塞
                if(cnt>0){
                    System.out.println("抢到资源"+cnt);
                    cnt--;
                    if(cnt==5){
                        throw new RuntimeException();
                    }
                }
            }finally { //无论是否抛出异常，都释放锁
                lock.unlock();// 释放锁
            }
        };
        //创建线程池执行任务
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);
        for (int i=0;i<100;i++){
            service.execute(runnable);
        }
        service.shutdown();
    }
}
 
      
tryLock的使用
 
      
        尝试获取锁,拿到了返回true,失败返回false
 
      
        Lock lock = new ReentrantLock();
        //创建一个任务
        Runnable runnable = ()->{
            if(lock.tryLock()){//尝试获取锁，不会阻塞线程
                try{
                    if(cnt>0){
                        System.out.println("抢到资源"+cnt);
                        cnt--;
                    }

                }  finally { //无论是否抛出异常，都释放锁
                    lock.unlock();// 释放锁
                }
            }else{
                System.out.println("没有抢到资源");
            }
        };
 
      
可带时间参数,在获取锁的时候,可以设置等待时间
 
      
//创建一个任务
        Runnable runnable = () -> {
            try {
                //第一个参数是等待多长时间
                //第二个参数是等待时间的单位
                if (lock.tryLock(1,TimeUnit.MICROSECONDS)) {
                    try {
                        if (cnt > 0) {
                            System.out.println("抢到资源" + cnt);
                            cnt--;
                        }
                    }finally {
                        lock.unlock();
                    }
                } else {
                    System.out.println("没有抢到资源");
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        };
 
      
  

       
   
 
lockInterruptibly：可以中断锁
 
   public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        Runnable task = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    lock.lockInterruptibly();//可以中断
                    try {
                        String name =  Thread.currentThread().getName();
                        System.out.println(name + "执行任务");
                        Thread.sleep(3000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }finally {
                        lock.unlock();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                   // e.printStackTrace();
                    System.out.println("不想再等待了");
                }
            }
        };

        Thread t1 = new Thread(task);
        Thread t2 = new Thread(task);

        t1.start();
        t2.start();
        Thread.sleep(1000);
        t2.interrupt(); //中断线程2的等待
    }
 锁的分类         可重载锁:一个已经获得锁的线程,可以重复在加载锁 
class MyClass {
    public synchronized void method1() {
        method2();
    }
    public synchronized void method2() {
         
    }
}
 
method1和method2都所有锁,一个线程加载method1的锁之后,还可以继续加载method2的锁,如果不是可重载锁的话就不能
 可中断锁:A线程获取了锁,B线程在等待锁的时候,可以直接中断等待
       
   
公平锁:使得多个线程在获取锁的机会上是公平的
       
   
 
Lock lock = new ReentrantLock(true);//true是公平，默认false是不公平
 读写锁: 
    
 
     
可以让数据读取和修改分开的锁 
      
 
       
当一个读取数据的线程获取锁的时候,另一个数据如果是读取数据,不需要锁
 
       
当一个读取数据的线程获取锁的时候,另一个线程如果是修改数据,不需要锁
 
       
当一个写入数据的线程获取锁的时候,另一个线程无论是读取还是修改都需要锁
 
      
 
     
基本规则 
      
 
       
写-写:互斥,阻塞
 
       
读-写:互斥,读阻塞写,写阻塞读
 
       
读读:不互斥,不阻塞
 
      
 
     
读写分类
 
     
 
public class MyData2 {

    int value = 10;
    //创建读写锁
    ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
    //分为写锁
    ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = lock.writeLock();
    //读锁
    ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = lock.readLock();

    public int getValue() {
        readLock.lock();
        try{
            Thread.sleep(1000);
            return value;
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            readLock.unlock();
        }
        return 0;
    }

    public void setValue(int value) {
        writeLock.lock();
        try{
            Thread.sleep(1000);
            this.value = value;
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            writeLock.unlock();
        }
    }
}
 线程通信: 
      
 
       
在使用多线程开发的时候,会发现线程运行的过程是无序的,无法对线程进行精准的控制,但是有些场景是需要对线程进行控制的,例如生产者-消费-商品的问题
 
      
 
     
创建商品
 
     
 
public class Product {
    int id;
    String brand;//标签，例如北京，长沙
    String name;//名称，例如烤鸭，臭豆腐
}
 
创建生产者线程
 
 
     
 
//生产者线程
public class ProductThread extends Thread{
    Product product;//操作的商品

    public ProductThread(Product product) {
        this.product = product;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i=1;i<=10;i++){
            product.setId(i);
            if(i%2==0){
                product.setBrand("长沙");
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                product.setName("臭豆腐");
            }else{
                product.setBrand("北京");
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                product.setName("烤鸭");
            }
            System.out.println("厨师加工了"+product.getId()+"-"+product.getBrand()+product.getName());
        }
    }
}
 
创建消费者线程
 
      
 
       
 
public class ConsumerThread extends Thread{
    Product product;//操作的商品

    public ConsumerThread(Product product) {
        this.product = product;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i=1;i<=10;i++){
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("顾客吃了:"+product.getId()+"-"+product.getBrand()+product.getName());
        }
    }
}
 
通过synchronized+notify/wait来控制线程的顺序
 
 
       
 
给生产者添加
 
 
       
 
public class ProductThread extends Thread{
    Product product;//操作的商品

    public ProductThread(Product product) {
        this.product = product;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i=1;i<=10;i++){
            synchronized (product){
                product.setId(i);
                if(i%2==0){
                    product.setBrand("长沙");
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    product.setName("臭豆腐");
                }else{
                    product.setBrand("北京");
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    product.setName("烤鸭");
                }
                System.out.println("厨师加工了"+product.getId()+"-"+product.getBrand()+product.getName());

                product.notify();
                try {
                    //放弃锁，进入到等待的状态
                    product.wait(); //阻塞状态
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
       }
    }
}
 
给消费者添加
 
    Product product;//操作的商品

    public ConsumerThread(Product product) {
        this.product = product;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i=1;i<=10;i++){
            synchronized (product){
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("顾客吃了:"+product.getId()+"-"+product.getBrand()+product.getName());

                product.notify();//告诉厨师可以继续开始做了

                try {
                    product.wait();//客户进入等待状态
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        }
    }
}
 
 
 
      
 
    
      
  
     
    
  
 

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