JavaSE-11笔记【多线程2（+2024新）】

文章目录

6.线程安全
- 6.1 线程安全问题
- 6.2 线程同步机制
- 6.3 关于线程同步的面试题
- - 6.3.1 版本1
  - 6.3.2 版本2
  - 6.3.3 版本3
  - 6.3.4 版本4
7.死锁
- 7.1 多线程卖票问题
8.线程通信
- 8.1 wait()和sleep的区别？
- 8.2 两个线程交替输出
- 8.3 三个线程交替输出
- 8.4 线程通信-生产者和消费者模式
9.线程生命周期的回顾与补充
10.单例模式
- 10.1 饿汉式单例模式
- 10.2 懒汉式单例模式
- 10.3 懒汉式单例模式可能会造成线程安全问题
11.可重入锁ReentrantLock
12.实现线程的第三种方式：实现Callable接口
13.实现线程的第四种方式：使用线程池

接上一篇 JavaSE-10笔记【多线程1】

6.线程安全

6.1 线程安全问题

什么情况下需要考虑线程安全问题？
多线程并发的环境下，有共享的数据，且涉及到共享数据的修改操作。
一般情况下：
①局部变量若为基本数据类型，则不存在线程安全问题【在栈中，栈不是共享的】；而若为引用数据类型则另说了。
②实例变量可能存在线程安全问题，实例变量在堆中，堆是多线程共享的。
③静态变量也可能存在安全问题，静态变量在堆中，堆是多线程共享的。

多个线程并发对同一个银行账户进行取款操作时，会有安全问题：t1线程在取了一笔钱后，由于网络卡顿，没有及时更新余额，此时t2线程又将未更新的数据读取到，取了一笔钱，导致两个线程都取出了一笔钱，而余额只少了一笔。
如何解决：
将t1线程和t2线程排队执行，不要并发，要排队。这种排队机制被称作“线程同步机制”。【对于t1线程和t2线程，t2线程在执行的时候必须等待t1线程执行到某个位置之后，t2线程才能执行。t1和t2之间发生了等待，则认为是同步。
如果不排队，则被称为“线程异步机制”，t1和t2线程各自执行各自的，并发执行，互相不需要等待。
异步：效率高，但不安全。
同步：安全，但效率低。

示例代码：

package threadtest.thread14;

public class ThreadTest14 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建账户对象
        Account account = new Account(54234657, 10000);

        //t1线程和t2线程共享一个账户
        Thread t1 = new Thread(new MyRunnable(account));
        t1.setName("t1");
        Thread t2 = new Thread(new MyRunnable(account));
        t2.setName("t2");

        //启动线程
        t1.start();
        t2.start();



    }
}

class MyRunnable implements Runnable{
    private Account account;

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

    @Override
    public void run() {
        account.withDraw(1000);
    }
}
class Account{
    private int actNo; //账户编号
    private double balance; //账户余额

    public Account(int actNo, double balance) {
        this.actNo = actNo;
        this.balance = balance;
    }

    public int getActNo() {
        return actNo;
    }

    public void setActNo(int actNo) {
        this.actNo = actNo;
    }

    public double getBalance() {
        return balance;
    }

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

    /**
     * 取款
     * @param money 取款额度
     */
    public void withDraw(double money){
        //为了演示出多线程并发带来的安全问题，这里将取款分为两步
        //1. 获取余额
        double before  = this.getBalance();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程正在取款" + money + "，当前账户" + this.getActNo() + "的账户余额为" + before);
        try {
            Thread.sleep(1000); //为了演示线程安全问题，这里让当前线程睡眠1秒
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        //2. 取款后修改余额
        this.setBalance(before - money);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程取款成功，当前账户" + this.getActNo() + "的账户余额为" + this.getBalance());
    }
}

运行结果（取款2次，余额有误）：
在这里插入图片描述

6.2 线程同步机制

使用线程同步机制（本质是线程排队执行），来避免多线程并发的线程安全问题：

语法格式：

synchronized(必须是需要排队的这几个线程共享的对象){
	//需要同步的代码
}

必须是需要排队的这几个线程共享的对象必须选对了，如果选错了可能会无故增加同步线程的数量，导致效率降低。
原理：

synchronized(obj){
	//需要同步的代码
}

假设obj是t1和t2两个线程共享的，t1和t2执行这段代码的时候，一定有先后顺序的，一定是有一个先抢到了CPU时间片。

假设t1先抢到了CPU时间片，t1线程找共享对象obj的对象锁，找到之后，占有这把锁，只要能够占有obj对象的对象锁，就有权利进入同步代码块执行代码。
当t1线程执行完同步代码块之后，会释放之前占有的对象锁（归还锁）。
同样，t2线程抢到CPU时间片之后执行到这段代码也会去找对象obj的对象锁，但由于t1线程占有这把锁，t2线程只能在同步代码块之外等待，直到t1归还锁才能执行同步代码块的代码。

注意：不要无故扩大同步代码块的范围，其范围越小，效率越高。

示例代码：

package threadtest.thread14;

public class ThreadTest14 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建账户对象
        Account account = new Account(54234657, 10000);

        //t1线程和t2线程共享一个账户
        Thread t1 = new Thread(new MyRunnable(account));
        t1.setName("t1");
        Thread t2 = new Thread(new MyRunnable(account));
        t2.setName("t2");

        //启动线程
        t1.start();
        t2.start();



    }
}

class MyRunnable implements Runnable{
    private Account account;

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

    @Override
    public void run() {
        account.withDraw(1000);
    }
}
class Account{
    private int actNo; //账户编号
    private double balance; //账户余额

    public Account(int actNo, double balance) {
        this.actNo = actNo;
        this.balance = balance;
    }

    public int getActNo() {
        return actNo;
    }

    public void setActNo(int actNo) {
        this.actNo = actNo;
    }

    public double getBalance() {
        return balance;
    }

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

    /**
     * 取款
     * @param money 取款额度
     */
    public void withDraw(double money) {
        //为了演示出多线程并发带来的安全问题，这里将取款分为两步
        synchronized (this) { //由于这里两个线程共享的是同一个account对象，所以这里可以直接填this，其他情况要再另外分析，并不一定都是填this！
            //1. 获取余额
            double before = this.getBalance();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程正在取款" + money + "，当前账户" + this.getActNo() + "的账户余额为" + before);
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            //2. 取款后修改余额
            this.setBalance(before - money);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程取款成功，当前账户" + this.getActNo() + "的账户余额为" + this.getBalance());
        }
    }
}

也可以在实例方法上添加synchronized关键字：

在实例方法上添加了synchronized关键字之后，整个方法体就是一个同步代码块。
在实例方法上添加了synchronized关键字之后，共享对象的对象锁一定是当前对象this的对象锁。

这种方式相对于上面的局部同步代码块的方式要差一些，利用局部同步代码块的优点：

共享对象可以随便调整；
同步代码块的范围可以随便调整。

示例代码：

package threadtest.thread14;

public class ThreadTest14 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建账户对象
        Account account = new Account(54234657, 10000);

        //t1线程和t2线程共享一个账户
        Thread t1 = new Thread(new MyRunnable(account));
        t1.setName("t1");
        Thread t2 = new Thread(new MyRunnable(account));
        t2.setName("t2");

        //启动线程
        t1.start();
        t2.start();



    }
}

class MyRunnable implements Runnable{
    private Account account;

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

    @Override
    public void run() {
        account.withDraw(1000);
    }
}
class Account{
    private int actNo; //账户编号
    private double balance; //账户余额

    public Account(int actNo, double balance) {
        this.actNo = actNo;
        this.balance = balance;
    }

    public int getActNo() {
        return actNo;
    }

    public void setActNo(int actNo) {
        this.actNo = actNo;
    }

    public double getBalance() {
        return balance;
    }

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

    /**
     * 取款
     * @param money 取款额度
     */
    public synchronized void withDraw(double money) { //直接在方法上加上synchronized关键字
        //为了演示出多线程并发带来的安全问题，这里将取款分为两步
        //1. 获取余额
        double before = this.getBalance();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程正在取款" + money + "，当前账户" + this.getActNo() + "的账户余额为" + before);
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        //2. 取款后修改余额
        this.setBalance(before - money);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程取款成功，当前账户" + this.getActNo() + "的账户余额为" + this.getBalance());

    }
}

运行结果同上。

6.3 关于线程同步的面试题

分析以下程序，m2方法在执行的时候，需要等待m1方法的结束吗？

6.3.1 版本1

package threadtest.thread15;

public class ThreadTest15 {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass mc = new MyClass();
        Thread t1 = new Thread(new MyRunnable(mc));
        Thread t2 = new Thread(new MyRunnable(mc));
        t1.setName("t1");
        t2.setName("t2");

        t1.start();
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        t2.start();
    }
}
class MyRunnable implements Runnable{
    private MyClass mc;

    public MyRunnable(MyClass mc){
        this.mc = mc;
    }
    @Override
    public void run() {
        if("t1".equals(Thread.currentThread().getName())){
            mc.m1();
        }
        if("t2".equals(Thread.currentThread().getName())){
            mc.m2();
        }
    }
}
class MyClass{

    public synchronized void m1(){ //同步方法
        System.out.println("m1 begin");
        try {
            Thread.sleep(1000*5);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println("m1 over");
    }

    public void m2(){ //非同步方法
        System.out.println("m2 begin");
        System.out.println("m2 over");
    }
}

运行结果：
在这里插入图片描述
不需要等待。
线程t1执行的是同步方法m1()，需要获取对象锁；
线程t2执行的是非同步方法m2()，并不需要获取对象锁。所以线程t2不需要等待线程t1。

6.3.2 版本2

package threadtest.thread15;

public class ThreadTest15 {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass mc = new MyClass();
        Thread t1 = new Thread(new MyRunnable(mc));
        Thread t2 = new Thread(new MyRunnable(mc));
        t1.setName("t1");
        t2.setName("t2");

        t1.start();
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        t2.start();
    }
}
class MyRunnable implements Runnable{
    private MyClass mc;

    public MyRunnable(MyClass mc){
        this.mc = mc;
    }
    @Override
    public void run() {
        if("t1".equals(Thread.currentThread().getName())){
            mc.m1();
        }
        if("t2".equals(Thread.currentThread().getName())){
            mc.m2();
        }
    }
}
class MyClass{

    public synchronized void m1(){ //同步方法
        System.out.println("m1 begin");
        try {
            Thread.sleep(1000*5);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println("m1 over");
    }

    public synchronized void m2(){ //同步方法
        System.out.println("m2 begin");
        System.out.println("m2 over");
    }
}

运行结果：
在这里插入图片描述

需要等待。
由于线程t1执行的是同步方法m1()，需要获取对象锁；
线程t2执行的也是同步方法m2()，也需要获取对象锁。而线程t1和线程t2共享同一个对象，所以线程t2需要等待线程t1。

6.3.3 版本3

package threadtest.thread15;

public class ThreadTest15 {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass mc1 = new MyClass();
        MyClass mc2 = new MyClass();

        Thread t1 = new Thread(new MyRunnable(mc1));
        Thread t2 = new Thread(new MyRunnable(mc2));
        t1.setName("t1");
        t2.setName("t2");

        t1.start();
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        t2.start();
    }
}
class MyRunnable implements Runnable{
    private MyClass mc;

    public MyRunnable(MyClass mc){
        this.mc = mc;
    }
    @Override
    public void run() {
        if("t1".equals(Thread.currentThread().getName())){
            mc.m1();
        }
        if("t2".equals(Thread.currentThread().getName())){
            mc.m2();
        }
    }
}
class MyClass{

    public synchronized void m1(){ //同步方法
        System.out.println("m1 begin");
        try {
            Thread.sleep(1000*5);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println("m1 over");
    }

    public synchronized void m2(){ //同步方法
        System.out.println("m2 begin");
        System.out.println("m2 over");
    }
}

运行结果：
在这里插入图片描述
不需要等待。
虽然m1和m2方法都是同步方法，但是线程t1和线程t2并没有共享对象，其分别调用不同对象，各自占用各自对象的对象锁即可，不存在需要同一对象锁的问题。

6.3.4 版本4

package threadtest.thread15;

public class ThreadTest15 {
    public static void main(String[] args) {
        MyClass mc1 = new MyClass();
        MyClass mc2 = new MyClass();

        Thread t1 = new Thread(new MyRunnable(mc1));
        Thread t2 = new Thread(new MyRunnable(mc2));
        t1.setName("t1");
        t2.setName("t2");

        t1.start();
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        t2.start();
    }
}
class MyRunnable implements Runnable{
    private MyClass mc;

    public MyRunnable(MyClass mc){
        this.mc = mc;
    }
    @Override
    public void run() {
        if("t1".equals(Thread.currentThread().getName())){
            mc.m1();
        }
        if("t2".equals(Thread.currentThread().getName())){
            mc.m2();
        }
    }
}
class MyClass{

    public static synchronized void m1(){ //静态同步方法
        System.out.println("m1 begin");
        try {
            Thread.sleep(1000*5);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println("m1 over");
    }

    public static synchronized void m2(){ //静态同步方法
        System.out.println("m2 begin");
        System.out.println("m2 over");
    }
}

运行结果：
在这里插入图片描述

需要等待。
因为此时m1和m2方法都是静态方法，且又都加上了synchronized关键字，此时线程同步时会找类锁。类锁是对于一个类来说只有一把锁，不管创建了多少个对象，类锁都只有一把。

总结：
在静态方法上添加synchronized关键字，实际上是为了保证静态变量的安全；
在实例方法上添加synchronized关键字，实际上是为了保证实例变量的安全。

7.死锁

当有多个线程同时共享多个对象时可能会发生死锁问题：

示例代码：

package threadtest.thread16;

public class ThreadTest16 {
    public static void main(String[] args) {
        Object o1 = new Object();
        Object o2 = new Object();

        Thread t1 = new Thread(new MyRunnable(o1,o2));
        Thread t2 = new Thread(new MyRunnable(o1,o2));
        t1.setName("t1");
        t2.setName("t2");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

class MyRunnable implements Runnable{
    private Object o1;

    private Object o2;


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

    @Override
    public void run() {
        if(Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
            synchronized (o1){
                try {
                    Thread.sleep(1000); //为了产生死锁，这里设置睡眠
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (o2){

                }
            }
        }
        if(Thread.currentThread().getName().equals("t2")){
            synchronized (o2){
                try {
                    Thread.sleep(1000); //为了产生死锁，这里设置睡眠
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                synchronized (o1){

                }
            }
        }
    }
}

以上代码线程t1先占用o1对象的对象锁，线程t2先占用o2对象的对象锁，而后线程t1又需要寻找o2对象的对象锁，线程t2又需要寻找o1对象的对象锁，由于所需的对象锁分别被对方占用，所以只能陷入无休止的互相等待中。造成死锁。

运行结果（永远无法结束）：
在这里插入图片描述
死锁容易发生在synchronized嵌套中，所以对synchronized要慎重使用。

7.1 多线程卖票问题

3个线程同时卖票（不排队）：

package threadtest.thread17;

public class ThreadTest17 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个对象，让多个线程共享一个对象
        Runnable r = new MyRunnable();

        //创建3个线程，模拟3个售票窗口
        Thread t1 = new Thread(r);
        t1.setName("1");

        Thread t2 = new Thread(r);
        t2.setName("2");

        Thread t3 = new Thread(r);
        t3.setName("3");

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

class MyRunnable implements Runnable{
    private int ticketNum = 100;
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if(ticketNum <= 0){
                System.out.println("票已售完！");
                break; //停止售票
            }
            //票还有
            try {
                //出票等待时间
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "成功售出一张票，当前剩余票数：" + (--ticketNum));
      
        }
    }  
}

运行结果（出现数据问题，剩余票数出现负数）：
在这里插入图片描述

排队卖票，即使用线程同步机制：

package threadtest.thread17;

public class ThreadTest17 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个对象，让多个线程共享一个对象
        Runnable r = new MyRunnable();
        
        //创建3个线程，模拟3个售票窗口
        Thread t1 = new Thread(r);
        t1.setName("1");

        Thread t2 = new Thread(r);
        t2.setName("2");

        Thread t3 = new Thread(r);
        t3.setName("3");

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

class MyRunnable implements Runnable{
    private int ticketNum = 100;
    @Override
    public void run() {
        synchronized (this) { //共享对象就是当前对象
            while (true) {
                if(ticketNum <= 0){
                    System.out.println("票已售完！");
                    break; //停止售票
                }
                //票还有
                try {
                    //出票等待时间
                    Thread.sleep(50);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "成功售出一张票，当前剩余票数：" + (--ticketNum));
            }
        }
    }
}

运行结果：
在这里插入图片描述

8.线程通信

线程通信的三个方法：wait()、notify()、notifyAll()

wait(): 线程执行该方法后，进入等待状态，并且释放对象锁。
notify(): 唤醒优先级最高的那个等待状态的线程。【优先级相同的，随机选一个】。被唤醒的线程从当初wait()的位置继续执行。
notifyAll(): 唤醒所有wait()的线程。

例如：对于多线程共享的对象obj，调用了obj.wait()之后，在obj对象上活跃的所有线程都进入无期限等待，直到调用了该共享对象的notify()方法进行了唤醒。唤醒后，会接着上一次调用wait()方法的位置继续向下执行。

需要注意的：

这三个方法都是Object类的方法。
以上三个方法在使用时，必须在同步代码块中或同步方法中。
调用这三个方法的对象必须是共享的锁对象。

8.1 wait()和sleep的区别？

相同点： 都会阻塞。
不同点：

wait是Object类的实例方法。sleep是Thread的静态方法。
wait只能用在同步代码块或同步方法中。sleep随意。
wait方法执行会释放对象锁。sleep不会。
wait结束时机是notify唤醒，或达到指定时间。sleep结束时机是到达指定时间。

wait()方法有三个重载方法：

wait()：调用此方法，线程进入“等待状态”；
wait(毫秒)：调用此方法，线程进入“超时等待状态”；
wait(毫秒, 纳秒)：调用此方法，线程进入“超时等待状态”。

8.2 两个线程交替输出

要求创建两个线程交替输出1-100如下：

t1–>1
t2–>2
t1–>3
t2–>4
t1–>5
t2–>6
…
直到100

需要交替输出则需要进行线程间的通信，代码如下：

package threadtest.thread18;

public class ThreadTest18 {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable r = new MyRunnable();

        Thread t1 = new Thread(r);
        t1.setName("t1");

        Thread t2 = new Thread(r);
        t2.setName("t2");

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

class MyRunnable implements Runnable{

    private int count = 0;

    @Override
    public void run() {
        synchronized (this) {
            while (true) {
                //前面t1释放锁后，t2线程开始占用对象锁，开始执行这里同步代码块的内容，
                //这里需要记得唤醒t1线程
                //t2线程执行过程中把t1唤醒了，但是由于t2仍然占用对象锁，所以即使t1醒了，也不会往下执行，需要等到t2释放对象锁
                this.notify();
                if (count >= 100) {
                    break;
                }
                try {
                    Thread.sleep(50);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + (++count));
                try {
                    //让其中一个线程等待，这个等待的线程可能是t1，也可能是t2
                    //假设目前执行的是t1线程，则t1线程释放对象锁，进入无限期的等待，直到notify()唤醒
                    this.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

8.3 三个线程交替输出

要求创建三个线程交替输出A、B、C如下：

t1–>A
t2–>B
t3–>C
t1–>A
t2–>B
t3–>C
…
按照以上输出10遍（以上是2遍的示例）

代码如下：

package threadtest.thread19;

public class ThreadTest19 {

    // 三个静态输出标记值，初始值表示第一次输出的时候，t1先输出
    static boolean t1Output = true;
    static boolean t2Output = false;
    static boolean t3Output = false;
    public static void main(String[] args) {
        
        //共享对象（t1、t2、t3线程共享一个对象）
        Object lock = new Object();


        //t1线程，负责输出A
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //同步代码块
                synchronized (lock){
                    for (int i = 0; i < 10; i++) {
                        while (!t1Output){ //只要不是t1输出，t1Output为false，则让线程进入等待状态
                            try {
                                lock.wait();
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }

                        //轮到t1输出了，并且t1线程被唤醒了
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->A");

                        //修改布尔标记的值
                        t1Output = false;
                        t2Output = true;
                        t3Output = false;

                        //唤醒所有线程
                        lock.notifyAll();

                    }
                }
            }
        });
        t1.setName("t1");
        t1.start();

        //t2线程，负责输出B
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (lock){
                    for (int i = 0; i < 10; i++) {
                        while (!t2Output){
                            try {
                                lock.wait();
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }

                        //轮到t2输出了，并且t2线程被唤醒了
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->B");

                        //修改布尔标记的值
                        t1Output = false;
                        t2Output = false;
                        t3Output = true;

                        //唤醒所有线程
                        lock.notifyAll();

                    }
                }
            }
        });
        t2.setName("t2");
        t2.start();

        //t3线程，负责输出C
        Thread t3 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (lock){
                    for (int i = 0; i < 10; i++) {
                        while (!t3Output){
                            try {
                                lock.wait();
                            } catch (InterruptedException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                        }

                        //轮到t3输出了，并且t3线程被唤醒了
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->C");

                        //修改布尔标记的值
                        t1Output = true;
                        t2Output = false;
                        t3Output = false;

                        //唤醒所有线程
                        lock.notifyAll();

                    }
                }
            }
        });
        t3.setName("t3");
        t3.start();
    }
}

8.4 线程通信-生产者和消费者模式

线程通信可以实现生产者和消费者均衡：
在这里插入图片描述

9.线程生命周期的回顾与补充

在这里插入图片描述
完善线程的生命周期图：

10.单例模式

10.1 饿汉式单例模式

package singleton;

/**
 * 饿汉式单例模式
 */
public class Singleton {
    private static Singleton singleton = new Singleton();

    private Singleton(){

    }

    public static Singleton getSingleton(){
        return singleton;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton1 = Singleton.getSingleton();
        Singleton singleton2 = Singleton.getSingleton();
        System.out.println(singleton1 == singleton2); //true
    }
}

10.2 懒汉式单例模式

package singleton;

/**
 * 懒汉式单例模式
 */
public class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    private Singleton(){

    }

    public static Singleton getSingleton(){
        if(singleton == null){
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Singleton singleton1 = Singleton.getSingleton();
        Singleton singleton2 = Singleton.getSingleton();
        System.out.println(singleton1 == singleton2);  //true
    }
}

10.3 懒汉式单例模式可能会造成线程安全问题

package threadtest.thread20;

public class ThreadTest20 {

    //静态变量
    private static Singleton s1;
    private static Singleton s2;

    public static void main(String[] args) {

        //创建线程t1
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                s1 = Singleton.getSingleton();
            }
        });

        //创建线程t2
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                s2 = Singleton.getSingleton();
            }
        });

        //启动线程
        t1.start();
        t2.start();

        //保证t1、t2线程在main方法结束前执行(需要线程先start才能起作用)
        try {
            t1.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //判断两个Singleton对象是否一样。这里为什么不一样啊
        System.out.println(s1);
        System.out.println(s2);
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

/**
 * 懒汉式单例模式
 */
class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    private Singleton(){
        System.out.println("构造方法执行了！");
    }

    public static Singleton getSingleton(){
        if(singleton == null){
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

运行结果（出现构造方法执行2次，创建了2个对象）：
在这里插入图片描述
解决方案1：同步方法

package threadtest.thread20;

public class ThreadTest20 {

    //静态变量
    private static Singleton s1;
    private static Singleton s2;

    public static void main(String[] args) {

        //创建线程t1
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                s1 = Singleton.getSingleton();
            }
        });

        //创建线程t2
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                s2 = Singleton.getSingleton();
            }
        });

        //启动线程
        t1.start();
        t2.start();

        //保证t1、t2线程在main方法结束前执行(需要线程先start才能起作用)
        try {
            t1.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //判断两个Singleton对象是否一样。这里为什么不一样啊
        System.out.println(s1);
        System.out.println(s2);
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

/**
 * 懒汉式单例模式
 */
class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    private Singleton(){
        System.out.println("构造方法执行了！");
    }

        //第一种方法（同步方法）：在方法声明处加上synchronized关键字，由于又是静态方法，让线程排队执行,去找类锁
    public static synchronized Singleton getSingleton(){
        if(singleton == null){
            singleton = new Singleton();
        }
        return singleton;
    }
}

运行结果：
在这里插入图片描述

解决方案2：同步代码块

package threadtest.thread20;

public class ThreadTest20 {

    //静态变量
    private static Singleton s1;
    private static Singleton s2;

    public static void main(String[] args) {

        //创建线程t1
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                s1 = Singleton.getSingleton();
            }
        });

        //创建线程t2
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                s2 = Singleton.getSingleton();
            }
        });

        //启动线程
        t1.start();
        t2.start();

        //保证t1、t2线程在main方法结束前执行(需要线程先start才能起作用)
        try {
            t1.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //判断两个Singleton对象是否一样。这里为什么不一样啊
        System.out.println(s1);
        System.out.println(s2);
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

/**
 * 懒汉式单例模式
 */
class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    private Singleton(){
        System.out.println("构造方法执行了！");
    }

    //第二种方法（同步代码块）：方法内部设置同步代码块，让线程排队执行，也去找类锁
    public static Singleton getSingleton(){
        synchronized (Singleton.class){ //Singleton.class为反射机制中的内容，获取Singleton类
            if(singleton == null){
                singleton = new Singleton();
            }
        }

        return singleton;
    }
}

运行结果：
在这里插入图片描述

解决方案3：针对方案2进行优化，提高效率

package threadtest.thread20;

public class ThreadTest20 {

    //静态变量
    private static Singleton s1;
    private static Singleton s2;

    public static void main(String[] args) {

        //创建线程t1
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                s1 = Singleton.getSingleton();
            }
        });

        //创建线程t2
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                s2 = Singleton.getSingleton();
            }
        });

        //启动线程
        t1.start();
        t2.start();

        //保证t1、t2线程在main方法结束前执行(需要线程先start才能起作用)
        try {
            t1.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //判断两个Singleton对象是否一样。这里为什么不一样啊
        System.out.println(s1);
        System.out.println(s2);
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

/**
 * 懒汉式单例模式
 */
class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    private Singleton(){
        System.out.println("构造方法执行了！");
    }

    //第二种方法（同步代码块+外面再嵌套一个if语句，减少一次找类锁的时间）
    public static Singleton getSingleton(){
        if(singleton== null) {
            synchronized (Singleton.class) { //Singleton.class为反射机制中的内容，获取Singleton类
                if (singleton == null) {
                    singleton = new Singleton();
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

解决方案4：使用可重入锁ReentrantLock（看下面介绍）

11.可重入锁ReentrantLock

Java还有一个Lock接口，从JDK5开始引入，Lock接口下有一个实现类：可重入锁（ReentrantLock），其也可以实现线程安全，且比synchronized更推荐使用，因为其更加灵活，可以更细粒度地控制同步代码，但是一定要记住解锁！！！！

注意：要想使用ReentrantLock达到线程安全，假设要让t1、t2、t3线程同步，就需要让t1、t2、t3共享同一个ReentrantLock对象。

语法：
保证多个线程共享一个ReentrantLock对象，比如如下的：private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();，然后在需要同步的代码块前面加锁，即lock.lock();，并在后面解锁，即lock.unlock();。

上述懒汉式单例模式保证线程安全：

package threadtest.thread21;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ThreadTest21 {

    //静态变量
    private static Singleton s1;
    private static Singleton s2;

    public static void main(String[] args) {

        //创建线程t1
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                s1 = Singleton.getSingleton();
            }
        });

        //创建线程t2
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                s2 = Singleton.getSingleton();
            }
        });

        //启动线程
        t1.start();
        t2.start();

        //保证t1、t2线程在main方法结束前执行(需要线程先start才能起作用)
        try {
            t1.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //判断两个Singleton对象是否一样。这里为什么不一样啊
        System.out.println(s1);
        System.out.println(s2);
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

/**
 * 懒汉式单例模式
 */
class Singleton {
    private static Singleton singleton;

    private Singleton(){
        System.out.println("构造方法执行了！");
    }
	
	//创建共享锁对象，需要设置为静态的，才是共享的！
    private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    //第四种方法：使用可重入锁ReentrantLock
    public static Singleton getSingleton(){
        try {
            //加锁
            lock.lock();
            if (singleton == null) {
                singleton = new Singleton();
            }
        } finally {
            //解锁（需要100%保证解锁，所以需要使用finally）
            lock.unlock();
        }
        return singleton;
    }
}

运行结果：
在这里插入图片描述

12.实现线程的第三种方式：实现Callable接口

实现线程的第三种方式：实现Callable接口。这种方式实现线程可以获取到线程的返回值。

package threadtest.thread22;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.FutureTask;

/**
 * 实现线程的第三种方式：实现Callable接口，覆写call()方法
 */
public class ThreadTest22 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建“未来任务”对象，设置的泛型为线程的返回类型
        FutureTask<Integer> task = new FutureTask<Integer>(new Callable<Integer>() {
            @Override
            public Integer call() throws Exception { //与run()方法不一样的是，call方法可以抛出异常
                //处理业务
                Thread.sleep(5000);
                return 1;
            }
        });

        //创建线程对象
        Thread t = new Thread(task);
        t.setName("t");

        //启动线程
        t.start();

        try {
            //获取“未来任务”线程的返回值
            //会阻塞当前线程，等待“未来任务”结束并返回
            //拿到返回值，当前线程的阻塞才会解除，继续执行。（这里则表现为会等待5秒）
            Integer i = task.get();
            System.out.println("t线程返回值：" + i);
        } catch(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果：在这里插入图片描述

13.实现线程的第四种方式：使用线程池

线程池本质上就是一个缓存（cache）。一般都是服务器在启动的时候，初始化线程池，即服务器在启动的时候创建多个线程对象，直接放到线程池中，需要使用线程对象的时候，直接从线程池中获取。

package threadtest.thread23;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadTest23 {
    public static void main(String[] args) {

        //创建一个线程池对象（线程池中有3个线程）
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);

        //将任务交给线程池（无需触碰到这个线程对象，只需要将要处理的任务交给线程池即可）
        executorService.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + i);
                }
            }
        });

        //最后记得关闭线程池
        executorService.shutdown();

    }
}