首页 > 资讯 > 后端开发 > Python >彻底搞懂Java多线程(二)

649

分享到

彻底搞懂Java多线程(二)

2024-04-02 19:04:59 649人浏览泡泡鱼

Python 官方文档：入门教程 => 点击学习

摘要

目录Java中的锁1.synchronized锁（JVM层的解决方案，也叫监视器锁）2.手动锁Locksynchronized锁synchronized使用场景1.使用synchro

Java中的锁

Java中的加锁操作有两种：

1.synchronized锁（jvm层的解决方案，也叫监视器锁）

在操作系统的层面使用的是互斥锁(mutex lock)

在Java中放在了对象头中。

2.手动锁Lock

操作锁的流程

1.尝试获取锁
2.使用锁
3.释放锁

synchronized锁


package ThreadDeom;

class Counter2 {
    private static volatile int count = 0;
    public void increase() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            count++;
        }
    }
    public void decrease() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            count--;
        }
    }
    public int getCount() {
        return count;
    }
}

public class ThreadDemo19 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //声明锁对象，任何的对象都可以作为锁
        Object lock = new Object();
        Counter2 counter2 = new Counter2();
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //使用锁
                synchronized (lock) {
                    counter2.decrease();
                }
            }
        });
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                counter2.increase();
            }
        });
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread1.join();
        thread2.join();
        System.out.println(counter2.getCount());
    }
}

结果是：

在这里插入图片描述

synchronized使用场景

1.使用synchronized来修饰代码块（可以给任意的对象进行加锁操作）


public class ThreadDemo19 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //声明锁对象，任何的对象都可以作为锁
        Object lock = new Object();
        Counter2 counter2 = new Counter2();
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //使用锁
                synchronized (lock) {
                    counter2.decrease();
                }
            }
        });
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                counter2.increase();
            }
        });
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread1.join();
        thread2.join();
        System.out.println(counter2.getCount());
    }
}

在这里插入图片描述

2.使用synchronized来修饰静态方法（对当前的类进行加锁的操作）


package ThreadDeom;

class Counter1 {
    private static volatile int count = 0;
    public void increase() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            count++;
        }
    }
    public void decrease() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            count--;
        }
    }
    public int getCount() {
        return count;
    }
}

public class ThreadDemo18 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Counter1 counter1 = new Counter1();
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                counter1.decrease();
            }
        });
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            counter1.increase();
        });
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread1.join();
        thread2.join();
        System.out.println(counter1.getCount());
    }
}

在这里插入图片描述

3.使用synchronized来修饰普通的方法(对当前类的实例来进行加锁）


package ThreadDeom;

public class ThreadDemo20 {
    private static int num = 0;
    private static final int maxSize = 100000;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadDemo20 threadDemo20 = new ThreadDemo20();
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                threadDemo20.increase();
            }
        });
        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
               threadDemo20. decrease();
            }
        });
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread1.join();
        thread2.join();
        System.out.println(num);
    }
    //给静态的方法进行加锁，被加的锁是当前的对象。
//    public synchronized static void increase(){
    //给普通的方法进行加锁的操作
    public synchronized void increase() {
        for (int i = 0; i < maxSize; i++) {
            num++;
        }
    }
    //    public synchronized static void decrease(){
    public synchronized void decrease() {
        for (int i = 0; i < maxSize; i++) {
            num--;
        }
    }
}

在这里插入图片描述

synchronized注意事项

1.加锁的时候一定要使用同一把锁对象

Lock类的使用

也叫手动锁


package ThreadDeom;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ThreadDemo22 {
    private static int number = 0;
    private static final int maxSize = 100000;
    public static void main(String[] args) {
        //创建lock锁对象，lock是接口，不能实列化
        Lock lock = new ReentrantLock();

        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < maxSize; i++) {
                lock.lock();
                try {
                    number++;
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < maxSize; i++) {
                lock.lock();
                try {
                    number--;
                } finally {
                    lock.unlock();
                }
            }
        });
        System.out.println(number);
    }
}

在这里插入图片描述

Lock锁使用的注意事项

lock()操作一定要放在try外面

如果放在try的里面：

1.try中抛出了异常，还没有加锁就释放了finally中的锁的操作了

2.如果放在了try，没加锁就释放了锁，就会抛出异常，就会将业务代码中的异常吞噬掉👇如果一定要放的话，将lock()放在try的第一行。


package ThreadDeom;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ThreadDemo23 {
    public static void main(String[] args) {
        Lock lock = new ReentrantLock();
        try{
            System.out.println(1/0);
            lock.lock();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

在这里插入图片描述

公平锁、非公平锁

公平锁的调度：

一个线程释放锁。

主动唤醒“需要得到锁”的队列来得到锁。

非公平锁

当一个线程释放锁之后，另一个线程刚好执行到获取锁的代码就可以直接获取锁。

Java中的所有锁默认都是非公平锁。

非公平锁的性能更高。

ReentrantLock可以设置非公平锁。

公平锁


package ThreadDeom;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ThreadDemo24 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                reentrantLock.lock();
                try {
                    System.out.println("thread1");
                } finally {
                    reentrantLock.unlock();
                }
            }
        });
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                reentrantLock.lock();
                try {
                    System.out.println("thread2");
                } finally {
                    reentrantLock.unlock();
                }
            }
        });
        Thread.sleep(100);
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

打印的结果是无序的

在这里插入图片描述

如果设置为公平锁：👇

在这里插入图片描述

thread1和thread2 交替输出

synchronzied 和 Lock 的区别

1.synchronzied可以自动的进行加锁和释放锁，而Lock需要手动的加锁、释放锁。

2.Lock是Java层面的锁实现，而synchronzied 是JVM层面锁的实现

3.synchronzed 即可以修饰代码块，又可以修饰普通方法和静态的方法，而Lock 只能修饰代码块

4.synchronized 实现的是非公平的锁，而Lock 可以实现公平锁。

5.lock的灵活性更高

死锁

在两个或两个以上的线程运行中，因为资源的抢占而造成线程一直等待的问题。看👇：


package ThreadDeom;

public class ThreadDemo25 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object lockA = new Object();
        Object lockB = new Object();

        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            synchronized (lockA) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到lockA");
                //让线程2获取lockB
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (lockB) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到lockB");
                }
            }
        });
        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //线程2获取资源B
                synchronized (lockB) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到lockB");
                    //让线程1先获取到锁lockA
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    synchronized (lockA) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到lockA");
                    }
                }
            }
        });
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

这就造成了死锁

在这里插入图片描述

造成死锁的四个条件

1.互斥条件：

当资源被一个线程拥有之后，就不能被其它的线程拥有了

2.拥有请求条件：

当一个线程拥有了一个资源之后，又试图请求另一个资源。

3.不可剥夺条件:

当一个线程拥有了一个资源之后，如果不是这个线程主动的释放资源，其他线程就不能拥有这个线程。

4.环路等待条件：

两个或两个以上的线程拥有了资源之后，试图获取对方的资源的时候形成了一个环路。

死锁的解决方案

解决请求拥有和环路等待。

最有效的解决方案就是控制加锁的顺序。


package ThreadDeom;

public class ThreadDemo26 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object lockA = new Object();
        Object lockB = new Object();

        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            synchronized (lockA) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到lockA");
                //让线程2获取lockB
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (lockB) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到lockB");
                }
            }
        });
        Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (lockA) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到lockA");
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    synchronized (lockB) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "获取到lockB");
                    }
                }
            }
        });
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

在这里插入图片描述

线程间通信

线程之间的通讯是指在一个线程中的操作可以影响另一个线程。

wait/notify机制的原理

拥有相同锁的线程之间才能使用wait/notify机制。

wait()是Object()的方法，它的作用是是当前执行wait()方法的线程等待，在wati（）所在的代码出停止执行，并释放锁，直到接到通知或者被中断为止。即在调用wait()的方法之前，线程必需先获取到对象级别的锁，也就是只能在同步方法或者同步块中使用wait()方法。

如果在使用wait（）方法之前线程没有获得相应的锁，那么程序在执行时就会抛出异常。

notify()方法要在同步方法或者同步块中执行，即在调用notify（）方法之前，线程必需要先获取到锁对象。如果线程没有持有锁对象的话，那么也会抛出异常。该方法用来通知可能在等待该锁的其它线程，如果有多个线程，那么则按照执行wait（）方法的顺序来对处于wait（）方法的线程发出通知，并使该线程重新获取锁。执行notify（）方法之后，当前线程不会马上释放锁，处于wait（）状态的线程也不会立马得到这个对象锁。而是要等notify的synchronized同步区域执行完成之后才会释放锁，处于wait()状态的线程才会得到锁对象。

总结：wait()方法用于让线程停止运行，而notify()方法用于通知暂停的线程继续运行。

在使用wait()或者notify()方法之前没有对象锁，就会报异常👇：


        lock.notify();

在这里插入图片描述

正确的使用之后


package ThreadDeom;

public class ThreadDemo27 {
    //设置锁对象
    private static Object lock = new Object();
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (lock) {
                    System.out.println("在wait()");
                    try {
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("被notify()唤醒之后");
                }
            }
        });
        thread.start();
        Thread.sleep(1000);
        synchronized (lock) {
            lock.notify();
        }
    }
}

在这里插入图片描述

注意：使用wait()方法的时候一定要和线程的锁对象是一个锁。

notifyAll

在多线程的情况下使用notify()方法只可以唤醒一个线程👇

在这里插入图片描述


package ThreadDeom;

public class ThreadDemo28 {
    //设置锁对象
    private static Object lock = new Object();
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (lock) {
                    System.out.println("thread1在wait()");
                    try {
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("thread1被notify()唤醒之后");
                }
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            synchronized (lock) {
                System.out.println("thread2在wait()");
                try {
                    lock.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("thread2被notify()唤醒之后");
            }
        });
        Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (lock) {
                    System.out.println("thread3在wait()");
                    try {
                        lock.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("thread3被notify()唤醒之后");
                }
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();
        Thread.sleep(1000);
        synchronized (lock) {
            System.out.println("主线程调用notify()之后");
            lock.notify();
        }
    }
}

那么如果使用notifyAll()方法呢？

在这里插入图片描述

可以看到所有的线程都被唤醒了

在这里插入图片描述

那么使用notify()唤醒的线程有没有什么顺序呢？

使用notify()唤醒线程的顺序是正序、倒序、还是随机的，这取决与JVM的具体实现，并不是所有的JVM在执行notify()时都是按照wait（）的执行顺序进行唤醒的，也不是所有的notidyAll()都是按照wait()方法的倒序进行唤醒的，这取决于JVM的具体实现。

wait()和notify()不能唤醒指定的线程。

wait()和sleep()的区别

也可以让wait()等待指定的时间,如果超过给定的时间，wait()不会无限期的等待下去.

在这里插入图片描述

没有被notify()唤醒，过了1000毫秒之后会自动停止。

在这里插入图片描述

wait()在不传入任何参数的时候，线程会进入waiting 的状态，而在wait()中加入一个大于0的参数的时候，线程会进入time_wating的状态。

sleep()和wait()的区别 : 线程在sleep（）的时候是不会释放锁的，而执行wait()的时候它就会释放锁。👇：


package ThreadDeom;
import jdk.nashorn.internal.ir.Block;

public class ThreadDemo29 {
    private static Object lock = new Object();
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (lock) {
                    try {
                        System.out.println("thread获取到了锁");
                        //如果sleep释放锁的话，会在thread获取到了锁和thread释放了锁之间打印
                        Thread.sleep(3000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                }
                System.out.println("thread释放了锁");
            }
        });
        thread.start();
        //让thread 先获取到锁
        Thread.sleep(1000);
        synchronized (lock) {
            System.out.println("主线程获取到了锁");
        }
    }
}

在这里插入图片描述

可以看到线程在sleep()的时候，线程是不会释放锁的。再来看看wait()方法👇：

在这里插入图片描述

线程使用wait()的时候它就会释放掉锁。

1.wait(）和sleep()都是让线程进行休眠的

2.wait()和sleep()方法都有可能在执行的过程接收到线程终止的通知

3.wait()必须和synchronzied一起使用，而sleep()不用。

4.wait（）会释放锁，而sleep()不会释放锁。

5.wait()时Object的方法，而sleep()时Thread的方法。

6.默认情况下，wait()不传任何的参数的情况下，wait()会进入waiting的状态，如果传递了参数，wait()会进入time_waiting的状态。而sleep()进入的是time_waiting的状态。

sleep(0) 和wait(0)的区别：

1.sleep(0)表示0毫秒之后继续执行，而wait(0)表示线程会一直休眠下去wait(0)和wait()是一样的，wait()的源码就是调用了wait(0）方法。

2.sleep(0)表示重新出发一次CPU的竞争。

为什么wait()会释放锁，而sleep()不会释放锁？

sleep（）需要传递一个最大的等待时间，也就是说sleep()是可控的，而wait()是不可以传递参数的，从设计的层面来说，如果让wait()一直持有所得话，那么线程就可能一直阻塞。

为什么wait(）是Object的方法，而sleep（）是线程的方法?

wait()需要操作锁，而锁是属于对象级别的，所有的锁都是放在对象头中的，它不是线程级别的，一个线程可以有多把的锁，为了灵活，就将wait()放在Object中了。

LockSupport park()/unpark()

使用LockSupport可以解决wait()/notify()随机唤醒的问题。


package ThreadDeom;
import java.util.concurrent.locks.LockSupport;

public class ThreadDemo30 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //让线程休眠
                LockSupport.park();
                System.out.println("unPark()了thread1");
            }
        });
        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            LockSupport.park();
            System.out.println("unPark()了thread2");
        });

        Thread thread3 = new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                LockSupport.park();
                System.out.println("unPark()了thread3");
            }
        };

        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();

        LockSupport.unpark(thread1);
        LockSupport.unpark(thread2);

    }
}

在这里插入图片描述