Java零基础入门10.0

Java系列第十章- 多线程
- 1. 初识多线程
- 2. 并发和并行
- 3. 多线程的实现方式
- - 3.1 一：继承Thread类方式实现
  - 3.2 二：实现Runnable接口的方式实现
  - 3.3 三：利用Callable接口和Future接口方式实现
- 4. 多线程中常见的成员方法
- - 4.1 线程名字
  - 4.2 Thread.currentThread 获取当前线程的对象
  - 4.3 sleep 让线程休眠指定的时间
  - 4.4 线程的优先级
  - 4.5 setDaemon 守护线程(备胎线程)
  - 4.6 yield 礼让线程
  - 4.7 join 插队线程
- 5. 线程的生命周期
- 6. 线程的安全问题
- - 6.1 同步代码块
  - 6.2 同步方法
  - 6.3 Lock 锁
  - 6.4 理解死锁（一个错误）
- 7. 等待唤醒机制（生产者和消费者）
- - 7.1 消费者代码实现
  - 7.2 生产者代码实现
  - 7.3 阻塞队列实现等待唤醒机制
- 8. 线程的状态
- 9. 多线程综合练习
- - 9.1 卖电影票
  - 9.2 送礼品
  - 9.3 打印奇数数字
  - 9.4 抢红包
  - 9.5 抽奖箱抽奖
  - 9.6 多线程统计并求最大值
  - 9.7 多线程之间的比较
- 10. 线程池
- - 10.1 自定义线程池详细解析
  - 10.2 自定义线程池的任务拒绝策略
  - 10.3 最大并行数
  - 10.4 线程池多大合适
- 11. 多线程的额外拓展内容

Java系列第十章- 多线程

1. 初识多线程

进程：

进程是程序的基本执行实体

线程：

线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位

举个例子：360
在这里插入图片描述

360这个软件运行之后，它的本身是一个进程，而它的电脑清理、木马查杀、系统修复、优化加速，就可以把其看作是4个线程
在这里插入图片描述
像这样互相独立的、能同时运行的功能比较多的线程，被称为多线程

多线程和单线程的区别
对比单线程：
在这里插入图片描述
程序从头往下依次运行，cpu不会切换到其他代码中去运行，可见单线程效率比较低

多线程的特点：

能同时的去做多件事情，cpu可以在多个程序之间切换，把等待的空闲时间充分利用起来

小结：

在这里插入图片描述

2. 并发和并行

并发：
在这里插入图片描述
比如人相当于CPU，交替行为作为线程，在玩游戏时，想要做其他的事情

并行
在这里插入图片描述

电脑CPU：线程的数量就表示电脑能同时运行多少条线程

举例4线程：如果说计算机当中有4个线程就不用切换

但是线程越来越多时，4条红线就会在多个线程之间随机进行切换，所以在计算机当中并发和并行就可能是同时发生的
在这里插入图片描述
小结：

3. 多线程的实现方式

在这里插入图片描述

3.1 一：继承Thread类方式实现

在这里插入图片描述

线程是程序中的执行线程。Java虚拟机允许应用程序并发地运行多个线程
每一个Thread类都是一个并发的线程
创建新执行线程有两种方法。
一种方法是将类声明为Thread的子类。该子类应重写Thread类的run方法。
接下来可以分配并运行该子类的实例

多线程的第一种启动方式;

自己定义一个类继承Thread
重写run方法
创建子类的对象，并启动线程

MyThread类：
public class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run(){
        //书写线程要执行的代码
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println(getName()+"HelloWorld");
        }
    }
}

测试类：
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread t1 = new MyThread();
        MyThread t2 = new MyThread();

        t1.setName("线程1");
        t2.setName("线程2");

        //MyThread里的start才表示开启线程
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

在这里插入图片描述

3.2 二：实现Runnable接口的方式实现

创建线程的另一种方法是声明实现Runable接口的类。该类然后实现run方法。然后可以分配该类的实例，在创建Thread时作为一个参数来传递并启动。

多线程的第二种启动方式:

自己定义一个类实现Runnable接口
重写里面的run方法
创建自己的类的对象
创建一个Thread类的对象，并开启线程

MyRun类：
public class MyRun implements Runnable{
    @Override
    public void run(){
        //书写线程要执行的代码
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            //获取当前线程的对象Thread.currentThread()，用对象再次调用方法
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"HelloWorld");
            //这里不能直接调用getName了，因为这个方法是在thread当中的，这个接口没有这个方法的继承关系
            //刚刚的MyThread是在子类里面调用父类里面的方法，所以没问题

        }
    }
}


测试类：
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //创建MyRund对象
        MyRun mr = new MyRun();
        //创建线程对象
        Thread t1 = new Thread(mr);
        t1.setName("线程1");

        Thread t2 = new Thread(mr);
        t2.setName("线程2");

        t1.start();
        t2.start();
    }
}

在这里插入图片描述

3.3 三：利用Callable接口和Future接口方式实现

特点:可以获取到多线程运行的结果

创建一个类MyCallable实现Callable接口

这个接口是有泛型的，表示结果。如果说想要开启一个类型让其求1~100的整数和，那么其结果也肯定是一个整数类型，那么此时泛型就可以写Integer
重写call(是由返回值的,表示多线程运行的结果)
创建MyCallable的对象(表示多线程要执行的任务)
创建FutureTask的对象(作用管理多线程运行的结果)
创建Thread类的对象,并启动(表示线程)

MyCallable类：
public class MyCallable implements Callable<Integer> {

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            sum = sum + i;
        }
        return sum;
    }
}

测试类：
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        MyCallable mc = new MyCallable();
        //创建`FutureTask`的对象(作用管理多线程运行的结果)
        FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<>(mc);//相当于yongFutureTask对象管理 mc这个对象的结果
        //创建线程的对象
        Thread t1 = new Thread(ft);
        //启动线程
        t1.start();

        //获取多线程的运行结果
        Integer res = ft.get();
        System.out.println(res);
    }

多线程三种实现方式对比：

对比	优点	缺点
继承Thread类	编程比较简单，可以直接使用Thread类中的方法	可以拓展性差，不能再继承其他类，无法获得多线程的结果
实现Runable接口	拓展性强，实现该接口的同时还可以继承其他的类，可以获得多线程的结果	编程相对复杂，不能直接使用Thread类中的方法，无法获得多线程的结果
实现Callable接口	拓展性强，实现该接口的同时还可以继承其他的类	编程相对复杂，不能直接使用Thread类中的方法

4. 多线程中常见的成员方法

在这里插入图片描述

4.1 线程名字

细节:

如果没有给线程设置名字,线程也是有默认的名字的格式:Thread-X(X序号,从0开始的) Thread构造方法也可以设置Thread的名字

如果要给线程设置名字，可以用set方法进设置，也可以构造方法设置

在这里插入图片描述

MyThread类：
public class MyThread extends Thread{
    //之前通过setName在父类添加名字，而在测试类中在子类对象MyThread进入写入名字报错，是因为子类不能调用父类的构造方法
    //构造方法是不能继承的，如果说子类想要使用父类的构造，就要自己去写一个新的然后利用super去调用父类的构造


    public MyThread() {
    }

    public MyThread(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println(getName()+"@"+i);
        }
    }
}

测试类：
    public static void main(String[] args) {
        MyThread mt1 = new MyThread("瓜皮");
        MyThread mt2 = new MyThread("麻瓜");

        //开启线程
        mt1.start();
        mt2.start();
    }

4.2 Thread.currentThread 获取当前线程的对象

细节：

当JVM虚拟机启动之后，会自动的启动多条线程
其中有一条线程就叫做main线程
他的作用就是去调用main方法，并执行里面的代码
在以前，我们写的所有代码，其实都是运行main线程当中的

测试类：
    public static void main(String[] args) {
        //哪条线程执行到这方法，此时获取的就是哪条线程的对象
        Thread t = Thread.currentThread();
        String name = t.getName();
        System.out.println(name);
    }

在这里插入图片描述

4.3 sleep 让线程休眠指定的时间

关于sleep细节:

哪条线程执行到这个方阿飞,那么哪条线程就会在这里停留对应的时间
方法的参数:就表示睡眠的时间,单位毫秒 1秒等于1000毫秒
当时间到了以后，线程会自动的醒来，继续执行下面的其他代码

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("aaaaaaaaa");
        Thread.sleep(5000);//稍等5秒钟，才打印下方
        System.out.println("66666666666");
    }

利用这个方法，在开启线程的时候，可以设置执行的时间
例如：
在这里插入图片描述

4.4 线程的优先级

线程调度：
抢占式调度：

抢夺cpu的执行权（就是个随机,谁抢到算谁的,时间长短也随机），重点掌握其随机性

非抢占式调度：

表示所有的线程轮流的调度，执行的时间也是差不多的

java中是采取抢占式调度
而优先级越大，那么抢到cpu的概率就越大
在这里插入图片描述

 MyRunnable类：
public class MyRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"@"+i);
        }
    }
}

测试类：
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程要执行的参数对象
        MyRunnable mr = new MyRunnable();

        //创建线程对象
        Thread t1 = new Thread(mr,"麻瓜");
        Thread t2 = new Thread(mr,"愣头青");

        System.out.println(t1.getPriority());//默认的5
        System.out.println(t2.getPriority());//默认的5
        System.out.println(Thread.currentThread().getPriority());//默认的5

        t1.setPriority(1);
        t2.setPriority(10);
        //权重越高只是代表抢到cpu先执行完毕的概率越高，并不是代表一定

        t1.start();
        t2.start();

    }

在这里插入图片描述

4.5 setDaemon 守护线程(备胎线程)

细节:

当其他的非守护线程执行完毕之后，守护线程会陆续结束(不是直接结束)

通俗易懂：

当女神进程结束了，那么备胎也没有存在的必要了

应用场景：
比如QQ聊天时，聊天窗口：线程1，传输文件：线程2
当聊天窗口关闭之后，那么正在传输的文件就断开了，也就是线程2这个备胎就没有存在的必要了
在这里插入图片描述

MyThread1类：
public class MyThread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 5; i++) {
            System.out.println(getName()+"@"+i);
        }
    }
}

MyThread2类：
public class MyThread2 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 10; i++) {
            System.out.println(getName()+"@"+i);
        }
    }
}

测试类：
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread1 t1 = new MyThread1();
        MyThread2 t2 = new MyThread2();

        t1.setName("女神");
        t2.setName("备胎");

        t2.setDaemon(true);

        t1.start();//非守护线程
        t2.start();//守护线程

    }
}

在这里插入图片描述

4.6 yield 礼让线程

礼让线程 = 出让线程

场景：
两个线程同时启动，线程的执行是随机性的，有可能是你一次我一次这样的交替执行，也有可能是一个刷一下执行很多个、再刷一下执行另外一个

如果不想这样子，想要线程的执行均匀一点，此时就可以用到yield的出让线程
一个打印完成之后，就会出让其当前cpu的执行权，那么此时又回到了重新抢夺的时候，可以显得均匀一点

只是尽可能地均匀，不是绝对，在以后的代码中这个方法很少会用到

MyThread类：
public class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 10; i++) {
            System.out.println(getName()+"@"+i);
        }
    }
}

测试类：
   public static void main(String[] args) {
        MyThread mt1 = new MyThread();
        MyThread mt2 = new MyThread();

        mt1.setName("飞机");
        mt2.setName("坦克");

        mt1.start();
        mt2.start();

    }

在这里插入图片描述

4.7 join 插队线程

小细节:join要放在start的后面才能插队
这个方法在以后用的也不多

MyThread类：
public class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 10; i++) {
            System.out.println(getName()+"@"+i);
        }
    }
}

测试类：
    public static void main(String[] args) {
        MyThread mt1 = new MyThread();
        mt1.setName("麻瓜");
        mt1.start();

        //执行在main线程当中的
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println("main线程"+i);
        }
    }

在这里插入图片描述
现在的需求：把麻瓜这个线程插入到main线程之前，等到麻瓜执行完了，这个main线程再执行

   public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread mt1 = new MyThread();
        mt1.setName("麻瓜");
        mt1.start();

        mt1.join();

        //z执行在main线程当中的
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println("main线程"+i);
        }
    }

在这里插入图片描述

5. 线程的生命周期

在这里插入图片描述
创建线程对象(新建状态,小宝子)----start()----->有执行资格但是没有执行权(就绪状态,不停的抢CPU,)------抢到CPU的执行权------>有执行资格并且有执行权(运行状态,线程运行代码)-----run（）执行完毕---->线程死亡，变成垃圾（死亡状态）

如果被其他线程抢走CPU的执行权，那么运行状态的线程会重新返回就绪状态（有执行资格没有执行权）

如果在运行状态时遇到了sleep（）或者其他的阻塞式方法，就会变成没有执行资格也没有执行权的阻塞状态（等着呗），阻塞状态结束会重新变成就绪状态去抢进程

在这里插入图片描述

不会立马执行，会有一个抢夺的过程

6. 线程的安全问题

当多个线程操作同一个数据的时候，会出现问题
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
可见窗口1、2、3，它们的卖票都是独立的，都卖同一张，这不是我想要的。需求：卖出票的总数要为100才行

那么要这么办？

加个statci给ticket票，表示所有类的对象都共享。但是这个方案，也有些问题，有的会出现重复的票和超出范围的票

MyThread类：
public class MyThread extends Thread{
    static int ticket = 0;
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            if(ticket<100){
                try {
                    Thread.sleep(500);//这个sleep是没有异常抛出的，只能try
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                ticket++;
                System.out.println(getName()+"正在卖第"+ticket+"张票");
            }else {
                break;
            }
        }
    }
}

测试类：
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread mt1 = new MyThread();
        MyThread mt2 = new MyThread();
        MyThread mt3 = new MyThread();

        mt1.setName("窗口1");
        mt2.setName("窗口2");
        mt3.setName("窗口3");

        mt1.start();
        mt2.start();
        mt3.start();

    }
}

在这里插入图片描述

这些问题要这么解决呢？
把操作共享数据的代码锁起来

6.1 同步代码块

买票引发的安全问题：

原因1：线程在执行代码的时候，CPU的执行全随时有可能会被其他线程抢走线程执行时，有随机性

在这里插入图片描述

在自增的时候还没来得及打印，cpu的执行权就被线程2抢走了，又到了线程3依次类推，导致自增，然后同时打印出来，就为卖的是同一张票了
在这里插入图片描述

原因2：线程执行的时候有随机性，CPU的执行权有可能会被其他线程抢走

解决方案：
在这里插入图片描述

所以要把操作共享数据的代码锁起来——synchronized（锁对象）{ }

特点一：锁默认时打开的，有一个线程进去了，锁自动关闭
特点二：里面的代码全部执行完毕，线程出来，锁自动打开

测试类：
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread mt1 = new MyThread();
        MyThread mt2 = new MyThread();
        MyThread mt3 = new MyThread();

        mt1.setName("窗口1");
        mt2.setName("窗口2");
        mt3.setName("窗口3");

        mt1.start();
        mt2.start();
        mt3.start();

    }
}

MyThread类：
public class MyThread extends Thread{
    static int ticket = 0;

    //锁对象，一定要是唯一的
    static Object o = new Object();
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            //同步代码块
                synchronized (o){
                    if(ticket<100){
                        try {
                            Thread.sleep(1);//这个sleep是没有异常抛出的，只能try
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        ticket++;
                        System.out.println(getName()+"正在卖第"+ticket+"张票");
                    }else {
                        break;
                    }
                }
        }
    }
}

在这里插入图片描述这个有时候会只有一个线程就卖光所有票了，是抢夺cpu的概率问题

有关同步代码快的小细节：

synchronized不能写在循环外面
不然就是一个线程把全部的票卖完了才出来
synchronized的锁对象一定是唯一的
一般的锁会写成当前类的字节码文件

就不要用this作为锁，比如：
在这里插入图片描述
应该使用当前类的字节码文件对象

6.2 同步方法

在这里插入图片描述
选中想要的代码，一键变成构造方法ctl+alt+m

MyRunnable类：
public class MyRunnable implements Runnable{
    int ticket = 0;
    @Override
    public void run() {
        //1.循环
        while(true){
            //2.同步代码块（同步方法）
            if (method()) break;
        }
    }

    private boolean method() {
        synchronized (MyRunnable.class){
            //3.判断共享数据是否到了末尾
            if(ticket==100){
                return true;
            }else {
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                ticket++;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"在卖第"+ticket+"张票");
            }
        }
        return false;
    }
}

测试类：
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyRunnable mr = new MyRunnable();

        Thread t1 = new Thread(mr);
        Thread t2 = new Thread(mr);
        Thread t3 = new Thread(mr);

        t1.setName("窗口1");
        t2.setName("窗口2");
        t3.setName("窗口3");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

    }
}

在这里插入图片描述

字符串在拼接的时候除了StringBuilder，还有stringBuffer，其区别：
它们的方法都是一模一样的

当不需要考虑多线程，采用单线程时，用StringBuilder。当时StringBuilder的实例用于多个线程是不安全的，不能同步
当是多线程环境下，需要考虑到数据安全就选择stringBuffer。stringBuffer的每一个成员方法上都有着sychronized

6.3 Lock 锁

以上面的同步代码块为例，当有线程进来执行代码之后，上头的锁是会自动去关闭的；当线程出来之后，锁又会自动打卡。所有这里锁的开关，没办法自行控制
在这里插入图片描述
那么有什么办法去解决这个问题呢？

在这里插入图片描述
案例：
1.

这样写的话就会打印很多的票，有很多都超出范围，也有很多的重复票

在这里插入图片描述
为什么出现这种情况呢？
因为如果所定义的MyThread被创建了很多次，那么久势必会造成这里的lock锁，它有多个对象。
解决方案：

加个static关键字给锁就行

运行完之后，重复的票和超出范围的票无了，但是新的问题又出现了——程序没有停
在这里插入图片描述
为什么呢？
分析：

假设刚开始是线程1抢到了cpu的执行权，执行到循环执行到锁lock时，相当于把锁给锁上了
解决进入判断睡觉，睡觉的时候cpu的执行权会被其他线程2、或3给抢走，但是它抢走之后又重新执行到了lock的位置时，这个锁本来就被线程1给锁上了，就无法再次获取锁的对象，被关在外面了
到线程1醒来之后，继续往下走，释放锁，线程1回到上面又与线程2、3抢夺cpu执行权
假设还是线程1拿到了cpu的执行权，等到ticket=100时，跳出循环外面，却没有执行循环里面的unlock方法（即没有打开锁）
所以这样就导致了线程1结束了，它却拿着锁对象出去了，没有把锁打开。因此线程2、3就一直停止在lock的地方，程序就不会停止

解决方案：

采用try等执行，把lock.unlock方法写在finally一定会执行当中

代码：

MyRunnable类：
public class MyRunnable implements Runnable{
    int ticket = 0;
    static Lock lock = new ReentrantLock();
    @Override
    public void run() {
        //1.循环
        while(true){
            //2.同步代码块（同步方法）
//            synchronized (MyRunnable.class){
            lock.lock();
                //3.判断共享数据是否到了末尾
            try {
                if(ticket==100){
                    break;
                }else {
                    Thread.sleep(100);
                    ticket++;
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"在卖第"+ticket+"张票");
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
//            }
        }
    }
}

测试类：
   public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyRunnable mr = new MyRunnable();

        Thread t1 = new Thread(mr);
        Thread t2 = new Thread(mr);
        Thread t3 = new Thread(mr);

        t1.setName("窗口1");
        t2.setName("窗口2");
        t3.setName("窗口3");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

    }

在这里插入图片描述

6.4 理解死锁（一个错误）

在程序当中出现了锁的嵌套，外面一个锁，里面一个锁，这就形成了死锁
在这里插入图片描述

比喻：
线程a拿着a锁，线程b拿着b锁，它们都在等着对方先释放锁，所以在这个时候程序就会卡死
在这里插入图片描述
案例：

public class MyThread extends Thread {
//定义了两把锁
    static Object obja = new Object();
    static Object objb = new Object();
    @Override
    public void run(){
        while(true){
        if ("线程A".equals(getName())){
            synchronized (obja){
                System.out.println("线程A拿到了A锁，准备拿B锁");
                synchronized (objb){
                    System.out.println("线程A拿到了B锁，顺利执行玩一轮");
                }
            }
        }else if ("线程B".equals(getName())){
            synchronized (objb){
                System.out.println("线程B拿到了B锁，准备拿A锁");
                synchronized (obja){
                    System.out.println("线程B拿到了A锁，顺利执行玩一轮");
                }
            }
        }
        }
    }
}

程序卡死
在这里插入图片描述
总的来说：

以后设置锁的时候，千万不用让锁进行嵌套

7. 等待唤醒机制（生产者和消费者）

在这里插入图片描述
一条线程负责生产数据，另一条线程负责生产数据

比方：
桌子上没吃的就是厨师去烧菜
在这里插入图片描述

理想状态就是先是厨师抢到CPU执行权，做了一碗吃的，然后吃货来吃，吃货吃一碗，厨师做一碗

两种情况可能会出现:

1.消费者等待一开始不是厨师抢到执行权而是吃货抢到，桌子上没东西（桌子不能吃），所以吃货只能等待，那么执行权就会被厨师抢到，做完以后厨师会唤醒在等待的吃货去吃
消费者：

1、判断桌子上是否有食物
2、如果没有就等待

生产者：

1、制作食物
2、把食物放在桌子上
3、叫醒等待的消费者开吃

2.生产者等待第一时间是厨师抢到CPU执行权，然后做好吃的。第二次还是厨师抢到CPU的执行权，因为桌子上有吃的，所以不会去做吃的，会”喊一嗓子“，进入等待状态，等待吃货抢到CPU执行权，吃掉桌子上的东西以后才会继续让厨师运作起来
消费者：

1、判断桌子上是否有食物
2、如果没有就等待
3、如果有就开吃
4、吃完之后，唤醒厨师继续做

生产者：

1、判断桌子上是否有食物
2、有：等待
3、没有：制作食物
4、把食物放在桌子上
5、叫醒等待的消费者开吃

常见方法：
在这里插入图片描述

7.1 消费者代码实现

Desk桌子类：
public class Desk {
    /*
    桌子的作用：控制生产者和消费者的执行
     */
    //判断是否有面条
    //0：没有面条    1：有面条
    public static int foodFlag = 0;

    //总个数
    public static int count =10;

    //锁对象
    public static Object lock = new Object();
}

Foodie消费者类：
public class Foodie extends Thread{

    @Override
    public void run() {
    /*线程四步套路：
    1.循环
    2.同步代码块
    3.判断共享数据是否到了末尾（到了末尾的情况）
    4.没有到达末尾的情况，执行核心逻辑
     */
        while (true){
            synchronized (Desk.lock){
                if(Desk.count==0){
                    //代表面条总个数没有了
                    //当消费者把我库存的10碗面条吃完了，线程就要停止
                    break;
                }else {
                    //先判断桌子上是否有面条
                    if(Desk.foodFlag==0){
                        //如果有，就等待
                        try {
                            Desk.lock.wait();
                            //等待的时候不能直接用wait
                            //让锁对象等待，就是让当前线程同锁对象进行绑定
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }else {
                        //有面条，把吃的总数-1
                        Desk.count--;
                        System.out.println("消费者在吃面条，还能吃"+Desk.count+"碗");

                        //吃完之后，唤醒厨师继续做
                        Desk.lock.notifyAll();

                        //然后修改桌子的状态，表示原本的那一碗吃完了
                        Desk.foodFlag = 0;
                    }
                }
            }
        }

    }
}

7.2 生产者代码实现

Cook类：
public class Cook extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            synchronized (Desk.lock){
                if(Desk.count==0){
                    break;
                }else {
                    //厨师判断桌子上是否有食物
                    if(Desk.foodFlag==1){
                        //如果有，就等待
                        try {
                            Desk.lock.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }else {
                        //如果没有食物，厨师开做
                        System.out.println("厨师做了一碗面条");
                        //修改桌子上的食物状态
                        Desk.foodFlag=1;
                        //叫醒消费者开吃
                        Desk.lock.notifyAll();
                    }
                }
            }
        }
    }
}

测试类：
public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建消费者和生产者线程对象
        Cook c = new Cook();
        Foodie f =new Foodie();

        //给线程设置名字
        c.setName("厨师");
        f.setName("吃货");

        c.start();
        f.start();
    }
}

在这里插入图片描述

7.3 阻塞队列实现等待唤醒机制

什么是阻塞队列？

就好比是连接生产者和消费者之间的管道

厨师做好面条之后就把其放到管道当中，而左边的消费者就可以从管道当中获取面条去吃，管道可以规定最多放多少面条。所以这个管道其实就是阻塞队列
在这里插入图片描述

需求：利用阻塞队列完成生产者和消费者（等待唤醒机制）的代码

细节：生产者和消费者必须使用同一个阻塞队列

Cook类：
public class Cook extends Thread{
    ArrayBlockingQueue<String> queue;//这次只定义不给值
    //需要在创建对象的时候才给值

    //创建对象的时候把其地址值给传递过来
    public Cook(ArrayBlockingQueue<String> queue) {
        this.queue = queue;//传递过来之后再赋给成员变量这个队列就可以了
    }

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            //不断的把面条放进阻塞队列当中
            //其put方法中底层有锁，不用再设置锁
            try {
                queue.put("面条");
                System.out.println("厨师放了一碗面条");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

Foodie类：
public class Foodie extends Thread{
    ArrayBlockingQueue<String> queue;//这次只定义不给值
    //需要在创建对象的时候才给值

    //创建对象的时候把其地址值给传递过来
    public Foodie(ArrayBlockingQueue<String> queue) {
        this.queue = queue;//传递过来之后再赋给成员变量这个队列就可以了
    }

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            //不断地从阻塞队列中获取面条
            //其take方法中底层有锁，不用再设置锁
            try {
                String food = queue.take();
                System.out.println("消费者吃了"+food);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

测试类：
public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建阻塞队列中的对象
        ArrayBlockingQueue<String> queue = new ArrayBlockingQueue<>(1);

        //创建线程，把阻塞队列传递过去
        Cook c = new Cook(queue);
        Foodie f = new Foodie(queue);

        c.start();
        f.start();
    }
}

在这里插入图片描述
这竟然出现了重复的，因为queue的put和take底层都有锁，而打印语句其实是定义在锁的外面，所以就会造成控制台当中数据的这种现象。但是它不会对共享数据造成任何影响

8. 线程的状态

在这里插入图片描述

java的虚拟机当中是没有定义运行状态的，理解时添加的

java当中真正定义的其实就是6种状态，是没有定义运行状态的
为什么呢？

当线程抢夺到cpu的执行权时，那么此时虚拟机就会把当前的线程交给操作系统去管理了，虚拟机不管这个，所以就没有定义运行状态
就好比买了不手机，手机坏了交出去微信，就不管了

在这里插入图片描述

9. 多线程综合练习

9.1 卖电影票

在这里插入图片描述

9.2 送礼品

在这里插入图片描述

9.3 打印奇数数字

在这里插入图片描述

9.4 抢红包

在这里插入图片描述
选用JDK17默认的SDK，才能使用nextDouble

不然报错：

MyThread类：
public class MyThread extends Thread{
   //共享数据
    //100块，分成了3个包
    static double money = 100;
    static int count = 3;
    //最小的中奖金额
    static final double MIN = 0.01;

    @Override
    public void run() {
        //同步代码块
        synchronized(MyThread.class){
            //判断，共享数据是否到了末尾，没有
            if(count==0){
                System.out.println(getName()+"没有抢到票");
            }else {
                //判断，到了末尾
                //定义一个变量，表示中奖的金额
                double prize = 0;
                if(count==1){
                    //表示此时是最后一个红包
                    //就无需随机，剩余所有的钱都是中奖金额
                    prize = money;
                }else {
                    //表示第一次，第二次 (要随机)
                    Random r = new Random();
                    //100 分成3个包
                    //要像到最夸张的情况，第一个红包：99.98 剩下分配0.01 .0.1
                    //100-（3-1）*0.01
                    double bounds = money - (count - 1) * MIN;
                    prize = r.nextDouble(bounds);//nextDouble是JDK17以上才有的
                    if(prize<MIN){
                        prize = MIN;
                    }
                }
                //从money中，去掉当前中奖的金额
                money = money - prize;
                //然后红包的个数-1
                count--;
                System.out.println(getName()+"抢到了"+prize+"元");

            }


        }
    }


}


测试类：
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread mt1 = new MyThread();
        MyThread mt2 = new MyThread();
        MyThread mt3 = new MyThread();
        MyThread mt4 = new MyThread();
        MyThread mt5 = new MyThread();

        mt1.setName("麻瓜");
        mt2.setName("里皮");
        mt3.setName("AKM");
        mt4.setName("小老板");
        mt5.setName("愣头青");

        mt1.start();
        mt2.start();
        mt3.start();
        mt4.start();
        mt5.start();

    }
}

在这里插入图片描述

生活实际没有小数点后面这么多位：

public class MyThread extends Thread{
   //共享数据，利用BigDecimal精确运算到我想要的小数点
    //用double小数点太多
    //100块，分成了3个包
    static BigDecimal money = BigDecimal.valueOf(100.00);
    static int count = 3;
    //最小的中奖金额
    static final BigDecimal MIN = BigDecimal.valueOf(0.01);

    @Override
    public void run() {
        //同步代码块
        synchronized(MyThread.class){
            //判断，共享数据是否到了末尾，没有
            if(count==0){
                System.out.println(getName()+"没有抢到票");
            }else {
                //判断，到了末尾
                //定义一个变量，表示中奖的金额
                BigDecimal prize;
                if(count==1){
                    //表示此时是最后一个红包
                    //就无需随机，剩余所有的钱都是中奖金额
                    prize = money;
                }else {
                    //表示第一次，第二次 (要随机)
                    Random r = new Random();
                    //100 分成3个包
                    //要像到最夸张的情况，第一个红包：99.98 剩下分配0.01 .0.1
                    //100-（3-1）*0.01
                    double bounds = money.subtract(BigDecimal.valueOf(count-1).multiply(MIN)).doubleValue();
                    prize = BigDecimal.valueOf(r.nextDouble(bounds));//nextDouble是JDK17以上才有的

                }
                //设置抽中红包，小数点保留两位，四舍五入
                prize=prize.setScale(2, RoundingMode.HALF_UP);
                //从money中，去掉当前中奖的金额
                money = money.subtract(prize);
                //然后红包的个数-1
                count--;
                System.out.println(getName()+"抢到了"+prize+"元");

            }


        }
    }


}

在这里插入图片描述

9.5 抽奖箱抽奖

在这里插入图片描述

MyThread类：
public class MyThread extends Thread{
    //采用集合更方便，不重复元素
    ArrayList<Integer> list;
    //为了防止线程1、2等跑下面方法会重复添加元素进集合当中
    //可以在成员位置去定义一个构造方法，在创建对象的时候把集合传递过来，这样集合也是唯一的

    public MyThread(ArrayList<Integer> list) {
        this.list = list;
    }

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            synchronized (MyThread.class){
                if(list.size()==0){//如果集合里的元素被删到没有了就结束
                    break;
                }else {
                    //继续抽奖
                    Collections.shuffle(list);
                    int prize = list.remove(0);
                    System.out.println(getName()+"又产生了"+prize+"的大奖");
                }
                //在锁的外面，让线程平均一点，如果写在锁的里面效果不明显
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

测试类：
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建奖池
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(list,10,5,20,50,100,200,500,800,2,80,300,700);

        //创建线程
        MyThread mt1 = new MyThread(list);
        MyThread mt2 = new MyThread(list);

        mt1.setName("麻瓜");
        mt2.setName("愣头青");
        //抽奖
        mt1.start();
        mt2.start();

    }
}

在这里插入图片描述

9.6 多线程统计并求最大值

在这里插入图片描述
解法一：

public class MyThread extends Thread{
    //采用集合更方便，不重复元素
    ArrayList<Integer> list;
    //为了防止线程1、2等跑下面方法会重复添加元素进集合当中
    //可以在成员位置去定义一个构造方法，在创建对象的时候把集合传递过来，这样集合也是唯一的

    public MyThread(ArrayList<Integer> list) {
        this.list = list;
    }

    //将抽奖结果存入到一个容器当中
    static ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
    static ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>();

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            synchronized (MyThread.class){
                if(list.size()==0){//如果集合里的元素被删到没有了就结束
                    if("抽奖箱1".equals(getName())){
                        System.out.println("抽奖箱1"+list1);
                    }else {
                        System.out.println("抽奖箱2"+list2);
                    }
                    break;
                }else {
                    //继续抽奖
                    Collections.shuffle(list);
                    int prize = list.remove(0);
                    if("抽奖箱1".equals(getName())){
                        list1.add(prize);
                    }else {
                        list2.add(prize);
                    }
                }
                //在锁的外面，让线程平均一点，如果写在锁的里面效果不明显
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

解法二：
如果要创建1000给线程的话，采用一的方案就非常麻烦

所以可以创建一个集合，每次线程进来都放进集合当中，将得奖放进集合当中，然后与获取名字+集合的形式打印出来即可

MyThread类：
public class MyThread extends Thread{
    //采用集合更方便，不重复元素
    ArrayList<Integer> list;
    //为了防止线程1、2等跑下面方法会重复添加元素进集合当中
    //可以在成员位置去定义一个构造方法，在创建对象的时候把集合传递过来，这样集合也是唯一的

    public MyThread(ArrayList<Integer> list) {
        this.list = list;
    }

    //将抽奖结果存入到一个容器当中
    static ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
    static ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>();

    @Override
    public void run() {
        ArrayList<Integer> boxList = new ArrayList<>();
        while(true){
            synchronized (MyThread.class){
                if(list.size()==0){//如果集合里的元素被删到没有了就结束
                    System.out.println(getName()+boxList);
                    break;
                }else {
                    //继续抽奖
                    Collections.shuffle(list);
                    int prize = list.remove(0);
                    boxList.add(prize);
                }
                //在锁的外面，让线程平均一点，如果写在锁的里面效果不明显
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

测试类：
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建奖池
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(list,10,5,20,50,100,200,500,800,2,80,300,700);

        //创建线程
        MyThread mt1 = new MyThread(list);
        MyThread mt2 = new MyThread(list);

        mt1.setName("抽奖箱1");
        mt2.setName("抽奖箱2");
        //抽奖
        mt1.start();
        mt2.start();

    }
}

在这里插入图片描述
内存图解：

每个线程都有自己的集合互不干扰

9.7 多线程之间的比较

在这里插入图片描述

MyCallable类：
public class MyCallable implements Callable<Integer> {
    //采用集合更方便，不重复元素
    ArrayList<Integer> list;
    //为了防止线程1、2等跑下面方法会重复添加元素进集合当中
    //可以在成员位置去定义一个构造方法，在创建对象的时候把集合传递过来，这样集合也是唯一的

    public MyCallable(ArrayList<Integer> list) {
        this.list = list;
    }

    //将抽奖结果存入到一个容器当中
    static ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>();
    static ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>();


    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        ArrayList<Integer> boxList = new ArrayList<>();
        while(true){
            synchronized (MyCallable.class){
                if(list.size()==0){//如果集合里的元素被删到没有了就结束
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+boxList);
                    break;
                }else {
                    //继续抽奖
                    Collections.shuffle(list);
                    int prize = list.remove(0);
                    boxList.add(prize);
                }
            }
            Thread.sleep(100);
        }
        if(boxList.size()==0){
            return null;
        }else {
            return Collections.max(boxList);
        }
    }
}


测试类：
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        //创建奖池
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        Collections.addAll(list,10,5,20,50,100,200,500,800,2,80,300,700);

        //创建多线程要运行的参数对象
        MyCallable mc = new MyCallable(list);

        //创建多线程运行结果的管理者对象
        FutureTask<Integer> ft1 = new FutureTask<>(mc);
        FutureTask<Integer> ft2 = new FutureTask<>(mc);

        //创建线程对象
        Thread t1 =new Thread(ft1);
        Thread t2 = new Thread(ft2);

        //设置名字
        t1.setName("抽箱1");
        t2.setName("抽箱2");

        t1.start();
        t2.start();

        System.out.println(ft1.get());
        System.out.println(ft2.get());
    }
}

在这里插入图片描述

10. 线程池

以前写多线程的弊端
弊端1：用到线程的时候就创建
弊端2：用完之后线程消失
浪费了系统的资源
在这里插入图片描述
那么我们就要用一个容器去存放线程——线程池

线程池主要核心原理
1、创建一个池子，池子中是空的。
2、提交任务时，池子会创建新的线程对象，任务执行完毕，线程归还给池子，下回再次提交任务时，不需要创建新的线程，直接复用已有的线程即可
3、但是如果提交任务时，池子中没有空闲线程，也无法创建新的线程，任务就会排队等待。
在这里插入图片描述

特殊情况：
在这里插入图片描述
线程池代码实现：
在实际开发当中，线程池一般是不会关闭的，因为服务器是24小时运行的

线程池工具类：

Executors：线程池的工具类通过调用方法返回不同类型的线程池对象

IDEA快捷改类名字——shift+F6
1.

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

测试类：
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        //1.获取线程池对象
        ExecutorService pool1 = Executors.newCachedThreadPool();

        //2.提交任务
        //每次提交之前都让main线程睡觉，目的就是让任务感觉执行完毕把线程还回去
        pool1.submit(new MyRunnable());
        Thread.sleep(1000);
        pool1.submit(new MyRunnable());
        Thread.sleep(1000);
        pool1.submit(new MyRunnable());
        Thread.sleep(1000);
        pool1.submit(new MyRunnable());
        Thread.sleep(1000);

//        //3.销毁线程池
//        pool1.shutdown();
    }
}

在这里插入图片描述
2.

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

测试类：
public class Test1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        //1.获取线程池对象
        ExecutorService pool1 = Executors.newFixedThreadPool(3);

        //2.提交任务
        //每次提交之前都让main线程睡觉，目的就是让任务感觉执行完毕把线程还回去
        pool1.submit(new MyRunnable());
        Thread.sleep(1000);
        pool1.submit(new MyRunnable());
        Thread.sleep(1000);
        pool1.submit(new MyRunnable());
        Thread.sleep(1000);
        pool1.submit(new MyRunnable());
        Thread.sleep(1000);

//        //3.销毁线程池
//        pool1.shutdown();
    }
}

在这里插入图片描述

10.1 自定义线程池详细解析

饭店里招员工
来一个顾客临时找一个服务员，进行一对一服务
顾客走了，服务员也就辞退了
但是这个时候引进了正式员工
就算没有顾客，正式员工也不会被辞退
但是顾客过多时还是会引入临时员工进行帮忙

核心元素一：正式员工数量
核心元素二：餐厅最大员工数
核心元素三：临时员工空闲多长时间被辞退（值）
核心元素四：临时员工空闲多长时间被辞退（单位）
核心元素五：排队的客户
核心元素六：从哪里招人
核心元素七：当排队人数过多，超出顾客请下次再来（拒绝服务）
在这里插入图片描述

细节：
什么时候才会去创建临时线程?
核心线程都在忙，而且队伍已经排满了，才会去创建临时线程
在这里插入图片描述

任务在执行的时候，一定是按照提交的顺序来执行的吗？

不是，任务4、5、6还在排队呢，而后提交的7、8已经正在执行了

当线程满负荷时，如果还有其他线程就会触发拒绝策略，舍弃不要

在这里插入图片描述

10.2 自定义线程池的任务拒绝策略

在这里插入图片描述

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(
          3,//核心线程数量，能小于0
          6,//最大线程数，不能小于0，最大数量>=核心线程数量
          60,//允许空闲线程最大存活世界
                TimeUnit.SECONDS,//时间单位
                new ArrayBlockingQueue<>(3),//任务独立
                Executors.defaultThreadFactory(),//创建线程工厂
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()//任务拒绝策略，为什么将其定义位内部类？
                //因为内部类是依赖于外部类而存在的，单独出现没有任何意义，而且内部类的本身又是一个独立的个体
        );
    }

关于拒绝策略是内部类
为什么将其定义位内部类？

因为内部类是依赖于外部类而存在的，单独出现没有任何意义，而且内部类的本身又是一个独立的个体

拒绝策略单独存在没有意义，只有在线程池中才有意义
就像心脏单独存在没有意义，只有在人体中才有意义

线程池小结
1、创建一个空的池子
2、有任务提交时，线程池会创建线程去执行任务，执行完毕归还线程

不断地提交任务，会有以下三个临界点：
1、当线程池满时，再提交任务就会排队
2、当核心线程满，队伍满时，会创建临时线程
3、当核心线程满，队伍满，临时线程满时，会触发任务拒绝策略

10.3 最大并行数

最大并行数和cpu有关
以4核8线程的为例：

4核就相当于cpu有4个大脑，在超线程技术的支持下，就能把原本的四个大脑虚拟成8个，这8个就是线程，最大并行数是8

向java虚拟机返回可用处理器的数目

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        int count = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
        System.out.println(count);
    }