java多线程---总结（1）

线程创建、start、run

一、创建线程方式

java创建线程的方式，主要有三种：类Thread、接口Runnable、接口Callable。

1、Thread和Runnable进行比较

他们之间的区别

1、实现Runnable的类更具有健壮性，避免了单继承的局限。

2、Runnable更容易实现资源共享，能多个线程同时处理一个资源。

不过对于共享数据而言，使用继承Thread，同样可以实现多线程同时处理同一个资源。

（1）像网上常写的这种方式当然不能实现共享资源了，因为你已经new了多个对象，每个对象之前当然不共享数据

class PrintNum extends Thread{
    public void run(){
        //子线程执行的代码
        for(int i = 1;i <= 100;i++){
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}

public class TestThread {
    public static void main(String[] args) {
        PrintNum p1 = new PrintNum("线程1");
        PrintNum p2 = new PrintNum("线程2");
        p1.start();
        p2.start();
    }
}

（2）但如果你只new一个对象，难道不能实现多线程吗？其实也是可以的，看如下代码：

public class TicketThread extends Thread{

    private int ticket = 10;

    public void run(){
        for(int i =0;i<10;i++){
            //首先主要这个this关键字代表当前对象,而下面因为我只new了TicketThread t1 = new TicketThread();一个对象
            //所以这个锁是没有问题，但如果new多个的话用this锁同样会失效，为了安全我们可以用TicketThread.class
            synchronized (this){
                if(this.ticket>0){
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖票---->"+(this.ticket--));
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } } }
            }}

    public static void main(String[] arg){
        TicketThread t1 = new TicketThread();
        new Thread(t1,"线程1").start();
        new Thread(t1,"线程2").start();
        //经常看到晚上说thread不能共享资源，这个用例子说明thread同样可以共享资源。
        //为什么它也能共享呢？因为Thread本来就是实现了Runnable，包含Runnable的功能是很正常。
    }
}

2、Runnable和Callable区别

两者最大的不同点是：

（1）实现Callable接口的任务线程能返回执行结果；而实现Runnable接口的任务线程不能返回结果；

（2）Callable接口的call()方法允许抛出异常；而Runnable接口的run()方法的异常只能在内部消化，不能继续上抛；

举一个Callable获得返回值小案例

public class CallableImpl implements Callable<String> {

    public CallableImpl(String acceptStr) {
        this.acceptStr = acceptStr;
    }
    private String acceptStr;

   //Callable是重写call方法
    @Override
    public String call() throws Exception {
        // 任务阻塞 1 秒
        Thread.sleep(1000);
        return this.acceptStr + " append some chars and return it!";
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {

     //Callable对象实现线程，需要先把对象放入FutureTask对象中，再把FutureTask对象放入Thread对象中
        Callable<String> callable = new CallableImpl("my callable test!");
        FutureTask<String> task = new FutureTask<>(callable);
        long beginTime = System.currentTimeMillis();
        // 创建线程
        new Thread(task).start();
        // 调用get()阻塞主线程，反之，线程不会阻塞
        String result = task.get();
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("hello : " + result);
        System.out.println("cast : " + (endTime - beginTime) / 1000 + " second!");
    }
}
/**
 * 运行结果
 * hello : my callable test! append some chars and return it!
 * cast : 1 second!
 */

 二、操作线程方法

有关生命周期相关的方法，放在下一篇文章中，写，这篇主要讲start（）和run()方法

1、start() ：它的作用是启动一个新线程。

通过start()方法来启动的新线程，处于就绪（可运行）状态，并没有运行，一旦得到cpu时间片，就开始执行相应线程的run()方法，这里方法run()称为线程体，它包含了要执行的这个线程的内容，run方法运行结束，此线程随即终止。

2、run()：就和普通的成员方法一样，可以被重复调用。

如果直接调用run方法，并不会启动新线程！程序中依然只有主线程这一个线程，其程序执行路径还是只有一条，还是要顺序执行。

 3、start和run区别

（1） start() 可以启动一个新线程，run()不能。

（2） start()不能被重复调用，run()可以。

（3）start()中的run代码可以不执行完就继续执行下面的代码，即进行了线程切换。直接调用run方法必须等待其代码全部执行完才能继续执行下面的代码。

（4）start() 实现了多线程，run()没有实现多线程。

4、getName和setName

　　用来得到或者设置线程名称。

5、getPriority和setPriority

　　用来获取和设置线程优先级。

6、setDaemon和isDaemon

设置是否为守护线程。

java生命周期、线程通讯

一、生命周期

有关线程生命周期就要看下面这张图，围绕这张图讲解它的方法的含义，和不同方法间的区别。

1、yield()方法

yield()让当前正在运行的线程回到就绪，以允许具有相同优先级的其他线程获得运行的机会。但是，实际中无法保证yield()达到让步的目的，因为，让步的线程可能被线程调度程序再次选中。

同时yield()不会放弃锁资源，所以有可能会出现死锁。

   2、wait和sleep方法的区别

1）第一个很重要的区别就是，wait方法必须正在同步环境下使用，比如synchronized方法或者同步代码块。如果你不在同步条件下使用，会抛出IllegalMonitorStateException异常。另外，sleep方法不需要再同步条件下调用，你可以任意正常的使用。

2）第二个区别是，wait方法用于和定义于Object类的，而sleep方法操作于当前线程，定义在java.lang.Thread类里面。

3）第三个区别是，调用wait()的时候方法会释放当前持有的锁，而sleep方法不会释放任何锁。

   3、wait和sleep方法使用场景

（1）wait方法定义在Object类里面，所有对象都能用到，一般wait()和notify()方法或notifyAll使用于线程间的通信。

（2）sleep()方法用于暂停当前线程的执行。

   4、join方法（）

thread.Join把指定的线程加入到当前线程，可以将两个交替执行的线程合并为顺序执行的线程。

比如在线程B中调用了线程A的Join()方法，直到线程A执行完毕后，才会继续执行线程B。

这里有个待思考的案例？应该是自己对join没有理解透，留在以后再来回顾。

/*
 * 有关join第一个疑惑就是我在t2.join()后，发现它是无效的，同样还是交叉输出。
 */
class ThreadTesterA implements Runnable {

    private int counter;

    public void run() {
        while (counter <= 10) {
            System.out.print("Counter = " + counter + " ");
            counter++;
        }
        System.out.println();
    }
}
class ThreadTesterB implements Runnable {
    private int i;
    public void run() {
        while (i <= 10) {
            System.out.print("i = " + i + " ");
            i++;
        }
        System.out.println();
    }
}

public class ThreadTester {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(new ThreadTesterA());
        Thread t2 = new Thread(new ThreadTesterB());
        t1.start();
        t2.start();
        t2.join(); //无效
}
}

5、stop方法

线程启动完毕后,在运行可能需要终止,Java提供的终止方法只有一个stop,但是不建议使用此方法,因为它有以下三个问题:

1)stop方法是过时的。

从Java编码规则来说,已经过时的方式不建议采用.

2)stop方法会导致代码逻辑不完整

stop方法是一种"恶意" 的中断,一旦执行stop方法,即终止当前正在运行的线程,不管线程逻辑是否完整,这是非常危险的.

3)stop方法会破坏原子逻辑

多线程为了解决共享资源抢占的问题,使用了锁的概念,避免资源不同步,但是正是因为此原因,stop方法却会带来更大的麻烦,它会丢弃所有的锁,导致原子逻辑受损

二、线程通讯小案例

1、如何让两个线程依次执行？

题目：假设有两个线程，一个是线程 A，另一个是线程 B，两个线程分别依次打印 1-3 三个数字即可。我们希望 B 在 A 全部打印完后再开始打印。

关键方法：join()。

//题目：假设有两个线程，一个是线程 A，另一个是线程 B，我们希望 B 在 A 全部打印完后再开始打印。
public class TestJoin {
    public static void main(String[] args) {
        demo2();
    }

    private static void demo2() {
        Thread A = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                printNumber("A");
            }
        });
        Thread B = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("B 开始等待 A");
                try {
                    A.join();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                printNumber("B");
            }
        });
        B.start();
        A.start();
    }

    private static void printNumber(String threadName) {
        int i=0;
        while (i++ < 3) {
            System.out.println(threadName + "print:" + i);
        }
    }
}
/*运行结果
 * B 开始等待 A
 * Aprint:1
 * Aprint:2
 * Aprint:3
 * Bprint:1
 * Bprint:2
 * Bprint:3
 */

2、如何让两个线程按照指定方式有序交叉运行呢？

题目：假设有两个线程，一个是线程 A，另一个是线程 B，两个线程分别依次打印 1-3 三个数字即可。我们希望 A和B交替打印

关键方法：wait()和notify()或者notifyAll()

public class Main {
    int i = 1;   //i和istrue作为多线程的共享数据
    boolean istrue = false;

    public static void main(String[] args) {
        Main main = new Main();
        ThreadA a = new ThreadA(main);
        ThreadB b = new ThreadB(main);
        Thread threada = new Thread(a);
        Thread threadb = new Thread(b);
        threada.start();
        threadb.start();

    }}

class ThreadA implements Runnable {
    Main main;

    public ThreadA(Main main) {
        this.main = main;
    }

    public void run() {
        while (main.i <= 10) {
            synchronized (main) { // 必须要用一把锁对象，这个对象是main
                if (!main.istrue) {
                    try {
                        main.wait(); // 操作wait()函数的必须和锁是同一个
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                } else {
                    System.out.println("奇数：" + main.i);
                    main.i++;
                    main.istrue = false;
                    main.notifyAll();
                }
            }}}}

class ThreadB implements Runnable {
    Main main;

    public ThreadB(Main main) {
        this.main = main;
    }

    public void run() {
        while (main.i <= 10) {
            synchronized (main) { // 必须要用一把锁对象，这个对象是main
                if (main.istrue) {
                    try {
                        main.wait(); // 操作wait()函数的必须和锁是同一个
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                } else {
                    System.out.println("偶数：" + main.i);
                    main.i++;
                    main.istrue = true;
                    main.notifyAll();
                }
            }}}}

//梳理下流程
//首先传入一个 A 和 B 共享的对象锁main;
//当 A 得到锁后，直接交出锁的控制权，进入 wait 状态；
//对 B 而言，由于 A 最开始得到了锁，导致 B 无法执行；直到 A 调用wait() 释放控制权后， B 才得到了锁，同时输出：偶数：1，同时notifyAll让A又到就绪状态
//接下来A和B都有可能获得cpu时间碎片，当 A 得到锁后，那么打印奇数：2，如果B又获得cpu时间片，那么它会进入wait状态。
//就这样来去循环，最终就是交叉打印运行。

运行结果

3、四个线程 A B C D，其中 D 要等到 A B C 全执行完毕后才执行，而且 A B C 是同步运行的。

关键对象：CountdownLatch对象

最开始我们介绍了 thread.join()，可以让一个线程等另一个线程运行完毕后再继续执行，那我们可以在 D 线程里依次 join A B C，不过这也就使得 A B C 必须依次执行，而我们要的是这三者能同步运行。
或者说，我们希望达到的目的是：A B C 三个线程同时运行，各自独立运行完后通知 D；对 D 而言，只要 A B C 都运行完了，D 再开始运行。针对这种情况，我们可以利用 CountdownLatch 来实现这类通信方式。

/*CountdownLatch基本用法是:
 * 1)创建一个计数器，设置初始值，CountdownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3);
 * 2)在 等待线程 里调用 countDownLatch.await() 方法，进入等待状态，直到计数值变成 0；
 * 3)在 其他线程 里，调用 countDownLatch.countDown() 方法，该方法会将计数值减小 1；
 * 4)当 其他线程 的 countDown() 方法把计数值变成 0 时，等待线程 里的 countDownLatch.await() 立即退出，继续执行下面的代码。
 */

public class TestCountdownLatch {

    public static void main(String[] args) {
        runDAfterABC();
    }

    private static void runDAfterABC() {
        int worker = 3;
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(worker);
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("D开始工作前先等ABC工作完成");
                try {

                    //因为worker初始值为3，所以在不等于0之前一直处于等待状态
                    countDownLatch.await();
                    System.out.println("ABC工作完成，D开始工作");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
        for (char threadName='A'; threadName <= 'C'; threadName++) {
            final String tN = String.valueOf(threadName);
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println(tN + "正在工作.....");
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(tN + "完成工作......");

                    //每调用一次worker值减一
                    countDownLatch.countDown();
                }
            }).start();
        }
    }
}

运行结果：

4、三个运动员各自准备，等到三个人都准备好后，再一起跑

关键对象：CyclicBarrier

上面的 CountDownLatch 可以用来倒计数，但当计数完毕，只有一个线程的 await() 会得到响应，无法让多个线程同时触发。

为了实现线程间互相等待这种需求，我们可以利用 CyclicBarrier 数据结构。

/* CyclicBarrier 基本用法
 * 1)先创建一个公共 CyclicBarrier 对象，设置 同时等待 的线程数，CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3);
 * 2)这些线程同时开始自己做准备，自身准备完毕后，需要等待别人准备完毕，这时调用 cyclicBarrier.await(); 即可开始等待别人；
 * 3)当指定的 同时等待 的线程数都调用了 cyclicBarrier.await();时，意味着这些线程都准备完毕好，然后这些线程才 同时继续执行。
 */
public class CyclicBarrierTest {

    public static void main(String[] args) {
        runABCWhenAllReady();
    }

private static void runABCWhenAllReady() {
    int runner = 3;
    CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(runner);

    for (char runnerName='A'; runnerName <= 'C'; runnerName++) {
        final String rN = String.valueOf(runnerName);
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    System.out.println(rN + " 已经准备好，等待其它线程准备");
                    cyclicBarrier.await(); // 当前运动员准备完毕，等待别人准备好
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(rN + "开始跑"); // 所有运动员都准备好了，一起开始跑
            }
        }).start();
    }
}
}

运行结果：

5、子线程完成某件任务后，把得到的结果回传给主线程

关键接口：Callable

public class CallableTest {

    public static void main(String[] args) {
        doTaskWithResultInWorker();
    }

private static void doTaskWithResultInWorker() {
    //看出 Callable 最大区别就是返回范型 V 结果
    Callable<Integer> callable = new Callable<Integer>() {

        //这里需要重写call方法，而不是run方法
        @Override
        public Integer call() throws Exception {
            System.out.println("Task starts");
            Thread.sleep(1000);
            int result = 0;
            for (int i=0; i<=100; i++) {
                result += i;
            }
            return result;
        }
    };
    //Callable需要把对象放入FutureTask对象中，在把FutureTask对象放入Thread中，就可以启动一个线程
    FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);
    new Thread(futureTask).start();
    try {
        System.out.println("Result: " + futureTask.get());
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    } }
}
/*输出结果：
 * Task starts
 * Result: 5050
 */

这里我们可以学到，通过 FutureTask 和 Callable 可以直接在主线程获得子线程的运算结果，只不过需要阻塞主线程。当然，如果不希望阻塞主线程，可以考虑利用 ExecutorService，把 FutureTask 放到线程池去管理执行。

synchronized、Lock

一、概述

1、出现线程不安全的原因是什么？

如果我们创建的多个线程，存在着共享数据，那么就有可能出现线程的安全问题：当其中一个线程操作共享数据时，还未操作完成，
另外的线程就参与进来，导致对共享数据的操作出现问题。

2、线程不安全解决办法

要求一个线程操作共享数据时，只有当其完成操作完成共享数据，其它线程才有机会执行共享数据。java提供了两种方式来实现同步互斥访问：synchronized和Lock。

二、synchronized

synchronized可以保证方法或代码块在运行时，同一时刻只有一个线程可以进入到临界区（互斥性），同时它还保证了共享变量的内存可见性。

1、同步代码块。

synchronized(同步监视器){
            //操作共享数据的代码
        }

注：

1.同步监视器：俗称锁，任何一个类的对象都可以才充当锁。要想保证线程的安全，必须要求所有的线程共用同一把锁！（就是每个线程进来这个锁(对象)必须是同一个，否在无效）

2.使用实现Runnable接口的方式创建多线程的话，同步代码块中的锁，可以考虑是this。如果使用继承Thread类的方式，慎用this!(理解)

3.共享数据：多个线程需要共同操作的变量。 明确哪部分是操作共享数据的代码。(就是你这个synchronized只能加在共享变量上，放错位置也会达不到效果)

2、非静态的方法

对于非静态的方法而言，使用同步的话，默认锁为：this。如果使用在继承的方式实现多线程的话，慎用！(继承的方式实现多线程看我上篇博客的：2、如何让两个线程按照指定方式有序交叉运行呢？)

3、对于静态的方法

如果使用同步，默认的锁为：当前类本身。以单例的懒汉式为例。 Class clazz = Singleton.class

4、看下面的锁是否有效

(1)无效锁

public class SynchronizedTest {
    public static void main(String[] args){
        Test t1 = new Test();
        t1.start();
        Test t2 = new Test();
        t2.start();
    }
}

class Test extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        writeSomething();
    }
 //该锁无效
 //这个是非静态方法锁，那么这个锁的对象指，当前该锁的引用对象，也就是this,这里创建了两个对象，这个this当然是同一个
    public synchronized void writeSomething(){
        for (int i=0; i<10; i++){
            System.out.print(i+" ");
        }
        System.out.println(" ");
    }
}
/*随机输出一种结果：
 * 0 0 1 1 2 2 3 4 5 3 6 4 5 6 7 8 9
 * 7 8 9
 */

(2)有效锁

public class Test1 {
    static Test2 test2 = new Test2();
    public static void main(String[] args){
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                test2.writeSomething();
            }
        }).start();
        test2.writeSomething();
    }
}

class Test2{ 

    //锁有效
    //因为这里两个线程的this都指test2同一个对象
    public synchronized void writeSomething(){
        for (int i=0; i<10; i++){
            System.out.print(i+" ");
        }
        System.out.println();
    }
}
/*输出结果：仅一种可能
 * 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
 * 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
 * 因为第一个进来的，在没有执行完之前是不会释放锁的，那么另一个怎么也进不来。
 */

(3)有效锁

public class Synchronized1Test {
    static Test4 test4 = new Test4();

    public static void main(String[] args){
        new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                test4.writeSomething();
            }
        }).start();

        test4.printSomething();
    }
}

class Test4{
    //这里在两个方法都放了锁，但因为锁对象是同一个，所以线程只要进入其中一个方法，那么锁就会锁住另一个方法
    public synchronized void writeSomething(){
        for (int i=0; i<10; i++){
            System.out.print(i+" ");
        }
        System.out.println();
    } 

    public synchronized void printSomething(){
        for (int i=0; i<10; i++){
            System.out.print(i+" ");
        }
    System.out.println();
    }
}
/*运行结果：仅一种可能
 * 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
 * 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
 * 这两个线程只要谁先抢到锁，那么另一个就必须等该线程释放锁，它才有机会获得锁，进入方法
 */

5、总结

关于synchronized一定要记住两点：

（1）锁(既对象)一定是要唯一，否在锁无效。

（2）对于同步代码块中的synchronized一定要放在共享变量上，否在也可能会达不到预期效果

三、Lock简介

Lock和synchronized 不同的是synchronized 会自动释放锁，而Lock必须手动释放，如果没有释放就可能造成死锁。

并且Lock的使用一般放在try{}catch块中，最后在finally中释放锁，保证抛出异常时锁会被释放。

1、synchronized的弊端

如果一个代码块被synchronized修饰了，当一个线程获取了对应的锁，并执行该代码块时，其他线程便只能一直等待，等待获取锁的线程释放锁，而这里获取锁的线程释放锁只会有两种情况：

　　1）获取锁的线程执行完了该代码块，然后线程释放对锁的占有；

　　2）线程执行发生异常，此时JVM会让线程自动释放锁。

这就有下面几个问题：

(1)如果这个获取锁的线程由于要等待IO或者其他原因（比如调用sleep方法）被阻塞了，但是又没有释放锁，其他线程便只能干巴巴地等待，这点非常影响程序执行效率。

因为它没有一种机制可以不让等待的线程一直无期限地等待下去（比如只等待一定的时间或者能够响应中断）

(2)如果多个线程都只是进行读操作，所以当一个线程在进行读操作时，其他线程只能等待无法进行读操作。

(3)通过synchronized无法知道线程有没有成功获取到锁。

上面的问题，Lock都能解决。

2、Lock和synchronized有以下几点不同

1）Lock是一个接口，而synchronized是Java中的关键字，synchronized是内置的语言实现；

　　2）synchronized会自动释放线程占有的锁，而Lock需要主动通过unLock()去释放锁，否则很可能造成死锁现象。

　　3）Lock可以让等待锁的线程响应中断，而synchronized却不行，使用synchronized时，等待的线程会一直等待下去，不能够响应中断；

　　4）通过Lock可以知道有没有成功获取锁，而synchronized却无法办到。

　　5）Lock可以提高多个线程进行读操作的效率。

在性能上来说，如果竞争资源不激烈，两者的性能是差不多的，而当竞争资源非常激烈时（即有大量线程同时竞争），此时Lock的性能要远远优于synchronized。所以说，在具体使用时要根据适当情况。

四、介绍java.util.concurrent.locks包下常用的类

       下面我们就来探讨一下java.util.concurrent.locks包中常用的类和接口。

五.Lock

首先要说明的就是Lock，通过查看Lock的源码可知，Lock是一个接口

 public interface Lock {
    void lock();
    void lockInterruptibly() throws InterruptedException;
    boolean tryLock();
    boolean tryLock(long time, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
    void unlock();
    Condition newCondition();
}

下面来逐个讲述Lock接口中每个方法的使用，lock()、tryLock()、tryLock(long time, TimeUnit unit)和lockInterruptibly()是用来获取锁的。unLock()方法是用来释放锁的。newCondition()这个

方法暂且不在此讲述，会在后面的线程协作一文中讲述。

在Lock中声明了四个方法来获取锁，那么这四个方法有何区别呢？

1、 lock()锁

首先lock()方法是平常使用得最多的一个方法，就是用来获取锁。如果锁已被其他线程获取，则进行等待。

如果采用Lock，必须主动去释放锁，因此一般来说，使用Lock必须在try{}catch{}块中进行，并且将释放锁的操作放在finally块中进行。以保证锁一定被被释放，防止死锁的发生。

Lock lock = ...;
lock.lock();
try{
    //处理任务
}catch(Exception ex){

}finally{
    lock.unlock();   //释放锁
}

2、  tryLock()

tryLock()方法是有返回值的，它表示用来尝试获取锁，如果获取成功，则返回true，如果获取失败（即锁已被其他线程获取），则返回false .

所以，一般情况下通过tryLock来获取锁时是这样使用的：

Lock lock = ...;
if(lock.tryLock()) {
     try{
         //处理任务
     }catch(Exception ex){

     }finally{
         lock.unlock();   //释放锁
     }
}else {
    //如果不能获取锁，则直接做其他事情
}

3、 tryLock(long time, TimeUnit unit)

tryLock(long time, TimeUnit unit)方法和tryLock()方法是类似的，只不过区别在于这个方法在拿不到锁时会等待一定的时间，在时间期限之内如果还拿不到锁，就返回false。如果如果一开始拿到锁或者在等待期间内拿到了锁，则返回true。

4、  lockInterruptibly()

当通过这个方法去获取锁时，如果线程正在等待获取锁，则这个线程能够响应中断，即中断线程的等待状态，并抛出异常。

因此lockInterruptibly()一般的使用形式如下：

public void method() throws InterruptedException {
   //调用它时需要主动抛出异常，如果获得锁就执行，如果锁已经被其它线程得到，那就抛InterruptedException异常
    lock.lockInterruptibly();
    try {
     //.....
    }
    finally {
        lock.unlock();
    }
}

注意，当一个线程获取了锁之后，是不会被interrupt()方法中断的。

　      因此当通过lockInterruptibly()方法获取某个锁时，如果不能获取到，只有进行等待的情况下，是可以响应中断的。

　 　 而用synchronized修饰的话，当一个线程处于等待某个锁的状态，是无法被中断的，只有一直等待下去。

六、ReentrantLock

ReentrantLock，意思是“可重入锁”。ReentrantLock是唯一实现了Lock接口的类，并且ReentrantLock提供了更多的方法。下面通过一些实例看具体看一下如何使用ReentrantLock。

1、  lock()的正确使用方法

public class LockTest {
    public static void main(String[] args)  {
        final LockTest test = new LockTest();

        new Thread(){
            public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();

        new Thread(){
            public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
    }  

    public void insert(Thread thread) {
        Lock lock = new ReentrantLock();    //注意这个地方
        lock.lock();
        try {
            System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
           //出来业务逻辑
        } catch (Exception e) {
        }finally {
            System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
            lock.unlock();
        }
    }
}

思考：最终结果会是怎么样？

 结果

也许有朋友会问，怎么会输出这个结果？第二个线程怎么会在第一个线程释放锁之前得到了锁？原因在于，在insert方法中的lock变量是局部变量，每个线程执行该方法时都会保存一个副本，那么理所当然每个线

程执行到lock.lock()处获取的是不同的锁，所以就不会发生冲突。

所以如果要想锁有用，就把它放到全局下： private Lock lock = new ReentrantLock();

2、  tryLock()的使用方法

public class Test {
    private ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();
    private Lock lock = new ReentrantLock();    //注意这个地方
    public static void main(String[] args)  {
        final Test test = new Test();

        new Thread(){
            public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();

        new Thread(){
            public void run() {
                test.insert(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
    }  

    public void insert(Thread thread) {
        if(lock.tryLock()) {
            try {
                System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
                for(int i=0;i<5;i++) {
                    arrayList.add(i);
                }
            } catch (Exception e) {
                // TODO: handle exception
            }finally {
                System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
                lock.unlock();
            }
        } else {
            System.out.println(thread.getName()+"获取锁失败");
        }
    }
}

思考，运行结果如何？

 运行结果

3、   lockInterruptibly()响应中断的使用方法

public class InterrupTest {
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    public static void main(String[] args)  {
        InterrupTest test = new InterrupTest();
        MyThread thread0 = new MyThread(test);
        MyThread thread1 = new MyThread(test);
        thread0.start();
        thread1.start();

        thread1.interrupt();
    }  

    public void insert(Thread thread) throws InterruptedException{
        lock.lockInterruptibly();   //注意，如果需要正确中断等待锁的线程，必须将获取锁放在外面，然后将InterruptedException抛出
        try {
            System.out.println(thread.getName()+"得到了锁");
        }
        finally {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行finally");
            lock.unlock();
            System.out.println(thread.getName()+"释放了锁");
        }
    }
}

class MyThread extends Thread {
    private InterrupTest test = null;
    public MyThread(InterrupTest test) {
        this.test = test;
    }
    @Override
    public void run() {

        try {
            test.insert(Thread.currentThread());
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"被中断");
        }
    }
}

思考，运行结果如何？

/*运行结果（不一定都是这样）
 *Thread-0得到了锁
 *Thread-1被中断
 *Thread-0执行finally
 *Thread-0释放了锁
 */

/*原因分析
 * 其实就是0先获得所，0在获得锁的同时1进来了，发现锁已被占用那么直接向上抛异常
 * 然后捕获异常就这样输出了。
 */

七、ReadWriteLock

ReadWriteLock也是一个接口，在它里面只定义了两个方法

public interface ReadWriteLock {
    /**
     * Returns the lock used for reading.
     */
    Lock readLock();

    /**
     * Returns the lock used for writing.
     */
    Lock writeLock();
}

一个用来获取读锁，一个用来获取写锁。也就是说将文件的读写操作分开，分成2个锁来分配给线程，从而使得多个线程可以同时进行读操作。

八、ReentrantReadWriteLock

ReentrantReadWriteLock实现了ReadWriteLock接口，ReentrantReadWriteLock里面提供了很多丰富的方法，不过最主要的有两个方法：readLock()和writeLock()用来获取读锁和写锁。

下面通过几个例子来看一下ReentrantReadWriteLock具体用法。

1、假如有多个线程要同时进行读操作的话，先看一下synchronized达到的效果

public class Test6 {  

    public static void main(String[] args)  {
        final Test6 test = new Test6();

        new Thread(){
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
            };
        }.start();

        new Thread(){
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
            };
        }.start();
    }  

    public synchronized void get(Thread thread) {

          for(int i=0;i<3;i++){
            System.out.println(thread.getName()+"正在进行读操作");
          }
        System.out.println(thread.getName()+"读操作完毕");
    }
}

思考，运行结果如何？

 运行结果

2、优化成用读写锁的话

 public static void main(String[] args)  {
        final WriteTest test = new WriteTest();

        new Thread(){
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
            };
        }.start();

        new Thread(){
            public void run() {
                test.get(Thread.currentThread());
            };
        }.start();

    }  

    public void get(Thread thread) {
       //这里放读锁
        rwl.readLock().lock();
        try {
            for(int i=0;i<3;i++){
                System.out.println(thread.getName()+"正在进行读操作");
              }
            try {
                Thread.currentThread().sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(thread.getName()+"读操作完毕");
        } finally {
             //这里释放锁
            rwl.readLock().unlock();
        }
    }
}

思考，运行结果如何？

 运行结果

这就说明thread1和thread2在同时进行读操作。这样就大大提升了读操作的效率。

　　不过要注意的是，如果有一个线程已经占用了读锁，则此时其他线程如果要申请写锁，则申请写锁的线程会一直等待释放读锁。

　　如果有一个线程已经占用了写锁，则此时其他线程如果申请写锁或者读锁，则申请的线程会一直等待释放写锁。

九、锁的相关概念介绍

在前面介绍了Lock的基本使用，这一节来介绍一下与锁相关的几个概念。

1.可重入锁

如果锁具备可重入性，则称作为可重入锁。像synchronized和ReentrantLock都是可重入锁。

看下面这段代码就明白了：

class MyClass {
    public synchronized void method1() {
        method2();
    }

    public synchronized void method2() {

    }
}

上述代码中的两个方法method1和method2都用synchronized修饰了，假如某一时刻，线程A执行到了method1，此时线程A获取了这个对象的锁，而由于method2也是synchronized方法，假如synchronized不具备

可重入性，此时线程A需要重新申请锁。但是这就会造成一个问题，因为线程A已经持有了该对象的锁，而又在申请获取该对象的锁，这样就会线程A一直等待永远不会获取到的锁。

　而由于synchronized和Lock都具备可重入性，所以不会发生上述现象。

2.可中断锁

可中断锁：顾名思义，就是可以相应中断的锁。在Java中，synchronized就不是可中断锁，而Lock是可中断锁。

如果某一线程A正在执行锁中的代码，另一线程B正在等待获取该锁，可能由于等待时间过长，线程B不想等待了，想先处理其他事情，我们可以让它中断自己或者在别的线程中中断它，这种就是可中断锁。

在前面演示lockInterruptibly()的用法时已经体现了Lock的可中断性。

3.公平锁

公平锁即尽量以请求锁的顺序来获取锁。比如同是有多个线程在等待一个锁，当这个锁被释放时，等待时间最久的线程（最先请求的线程）会获得该所，这种就是公平锁。

非公平锁即无法保证锁的获取是按照请求锁的顺序进行的。这样就可能导致某个或者一些线程永远获取不到锁。

在Java中，synchronized就是非公平锁，它无法保证等待的线程获取锁的顺序。

而对于ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock，它默认情况下是非公平锁，但是可以设置为公平锁。

可以在创建ReentrantLock对象时，通过以下方式来设置锁的公平性：

ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);

如果参数为true表示为公平锁，为fasle为非公平锁。默认情况下，如果使用无参构造器，则是非公平锁。

4.读写锁

读写锁将对一个资源（比如文件）的访问分成了2个锁，一个读锁和一个写锁。正因为有了读写锁，才使得多个线程之间的读操作不会发生冲突。

ReadWriteLock就是读写锁，它是一个接口，ReentrantReadWriteLock实现了这个接口。可以通过readLock()获取读锁，通过writeLock()获取写锁。

　    上面已经演示过了读写锁的使用方法，在此不再赘述。

volatile关键字

一旦一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰之后，那么就具备了两层语义：
　　1）保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。
　　2）禁止进行指令重排序。

想要深刻的理解这两句话，首先得了解java的内存模型和并发编程中的原子性、可见性、排序性。

一、并发编程中的三个概念

在并发编程中，我们通常会遇到以下三个问题：原子性问题，可见性问题，有序性问题。

1、原子性

原子性：即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。

2、可见性

可见性是指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。

举个简单的例子，看下面这段代码：

//线程1执行的代码
int i = 0;
i= 10;

//线程2执行的代码
j = i;

由上面的分析可知，当线程1执行 i =10这句时，会先把i的初始值加载到自己的高速缓存中，然后赋值为10，那么在线程1当中i的值变为10了，却没有立即写入到主存当中。

此时线程2执行 j = i，它会先去主存读取i的值并加载到自己的工作内存当中，注意此时主内存当中i的值还是0，那么就会使得j的值为0，而不是10.

　　这就是可见性问题，线程1对变量i修改了之后，线程2没有立即看到线程1修改的值。

3、有序性

有序性：即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。举个简单的例子，看下面这段代码：

int i = 0;
boolean flag = false;
i = 1; //语句1
flag = true; //语句2

从代码顺序上看，语句1是在语句2前面的，那么JVM在运行时不能保证语句1一定会在语句2前面执行，这里可能会发生指令重排序（Instruction Reorder）。

4、什么是指令重排

一般来说，处理器为了提高程序运行效率，可能会对输入代码进行优化，它不保证程序中各个语句的执行先后顺序同代码中的顺序一致，但是它会保证单线程程序最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的。

什么意思呢？看下面例子

a = 1;b = a;  //写后读。
a = 1;a = 2;  //写后写。
a = b;b = 1;  //读后写。
//以上语句不可重排，因为一旦重排会影响单线程最终执行结果

 a=1;b=2; //读后读，这个是可能重排的，因为这个执行先后顺序调换，不会影响执行结果

虽然重排序不会影响单个线程内程序执行的结果，但是多线程呢？下面看一个例子：

二、java的内存模型(JMM)

通过上图我们可知：

Java内存模型规定所有的变量都是存在主存当中，每个线程都有自己的工作内存。线程对变量的所有操作都必须在自己的工作内存中进行，而不能直接对主存进行操作。并且每个线程不能访问其他线程的工作内存。

举个简单的例子：

i  = 10;

执行线程必须先在自己的工作内存中对变量i进行赋值操作，然后再写入主存当中。而不是直接将数值10写入主存当中。

那么Java语言 本身对 原子性、可见性以及有序性提供了哪些保证呢？

1、原子性

在Java中，对基本数据类型的变量的读取和赋值操作是原子性操作，即这些操作是不可被中断的，要么执行，要么不执行。

看下面例子说明，请分析以下哪些操作是原子性操作：

x = 10;        //语句1
y = x;         //语句2
x++;           //语句3
x = x + 1;     //语句4

你可能会觉得4个语句中的操作都是原子性操作。其实只有语句1是原子性操作，其他三个语句都不是原子性操作。

（1）语句1是直接将数值10赋值给x，也就是说线程执行这个语句的会直接将数值10写入到工作内存中。

　　（2）语句2实际上包含2个操作，它先要去读取x的值，再将x的值写入工作内存。

　　（3）同样的，x++和 x = x+1包括3个操作：读取x的值，进行加1操作，写入新的值。

从上面可以看出，Java内存模型只保证了基本读取和赋值是原子性操作。

2、可见性

（1） 对于普通的成员变量不能保证可见性，因为普通共享变量被修改之后，什么时候被写入主存是不确定的，当其他线程去读取时，此时内存中可能还是原来的旧值，因此无法保证可见性。
对于可见性，Java提供了volatile关键字来保证可见性。
　   （2）当一个共享变量被volatile修饰时，它会保证修改的值会立即被更新到主存，当有其他线程需要读取时，它会去内存中读取新值。

3、有序性

在Java内存模型中，允许编译器和处理器对指令进行重排序，但是重排序过程不会影响到单线程程序的执行，却会影响到多线程并发执行的正确性。

4、总结

（1）对于普通成员变量它只保证了基本读取和赋值是原子性操作、它无法保证可见性、它会产生重排序。
    （2）使用volatile关键字能保证可见性，和一定的有序性。而使用synchronized和Lock能保证原子性、可见性、有序性。

三、volatite详解

1、volatile保证原子性吗？

从上面知道volatile关键字保证了操作的可见性，但是volatile能保证对变量的操作是原子性吗？

下面看一个例子：

public class Test {
    public volatile int inc = 0;

    public void increase() {
        inc++;
    }

    public static void main(String[] args) {
        final Test test = new Test();
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(){
                public void run() {
                    for(int j=0;j<1000;j++)
                        test.increase();
                };
            }.start();
        }

        while(Thread.activeCount()>1)  //保证前面的线程都执行完
            Thread.yield();
        System.out.println(test.inc);
    }
}

当你上运行它会发现每次运行结果都不一致，都是一个小于10000的数字。

可能有的朋友就会有疑问，不对啊，上面是对变量inc进行自增操作，由于volatile保证了可见性，那么在每个线程中对inc自增完之后，在其他线程中都能看到修改后的值啊，所以有10个线程分别进行了1000次操

作，那么最终inc的值应该是1000*10=10000。

这里面就有一个误区了，volatile关键字能保证可见性没有错，但是上面的程序错在没能保证原子性。可见性只能保证每次读取的是最新的值，但是volatile没办法保证对变量的操作的原子性。

在前面已经提到过，自增操作是不具备原子性的，它包括读取变量的原始值、进行加1操作、写入工作内存。那么就是说自增操作的三个子操作可能会分割开执行，就有可能导致下面这种情况出现：

　　（1）假如某个时刻变量inc的值为10，

　　（2）线程1对变量进行自增操作，线程1先读取了变量inc的原始值，然后线程1被阻塞了；

　　  (3）然后线程2对变量进行自增操作，线程2也去读取变量inc的原始值，由于线程1只是对变量inc进行读取操作，而没有对变量进行修改操作，所以不会导致线程2的工作内存中缓存变量inc的缓存行无效，所以线程2会直接去主存读取inc的值，发现inc的值时10，然后进行加1操作，并把11写入工作内存，最后写入主存。

　　（4）然后线程1接着进行加1操作，由于已经读取了inc的值，注意此时在线程1的工作内存中inc的值仍然为10，所以线程1对inc进行加1操作后inc的值为11，然后将11写入工作内存，最后写入主存。

　　（5）那么两个线程分别进行了一次自增操作后，inc只增加了1。

解释到这里，可能有朋友会有疑问，不对啊，前面不是保证一个变量在修改volatile变量时，会让缓存行无效吗？然后其他线程去读就会读到新的值，对，这个没错，但是要注意，线程1对变量进行读取操作之后，

被阻塞了的话，并没有对inc值进行修改。然后虽然volatile能保证线程2对变量inc的值读取是从内存中读取的，但是线程1没有进行修改，所以线程2根本就不会看到修改的值。

　　根源就在这里，自增操作不是原子性操作，而且volatile也无法保证对变量的任何操作都是原子性的。

2.volatile能保证有序性吗？

在前面提到volatile关键字能禁止指令重排序，所以volatile能在一定程度上保证有序性。

volatile关键字禁止指令重排序有两层意思：

1）当程序执行到volatile变量的读操作或者写操作时，在其前面的操作的更改肯定全部已经进行，且结果已经对后面的操作可见；在其后面的操作肯定还没有进行；

2）在进行指令优化时，不能将在对volatile变量访问的语句放在其后面执行，也不能把volatile变量后面的语句放到其前面执行。

可能上面说的比较绕，举个简单的例子：

//x、y为非volatile变量
//flag为volatile变量

x = 2;        //语句1
y = 0;        //语句2
flag = true;  //语句3
x = 4;        //语句4
y = -1;       //语句5

由于flag变量为volatile变量，那么在进行指令重排序的过程的时候，不会将语句3放到语句1、语句2前面，也不会讲语句3放到语句4、语句5后面。但是要注意语句1和语句2的顺序、语句4和语句5的顺序是不作任

何保证的。

并且volatile关键字能保证，执行到语句3时，语句1和语句2必定是执行完毕了的，且语句1和语句2的执行结果对语句3、语句4、语句5是可见的。

3.volatile的原理和实现机制

前面讲述了源于volatile关键字的一些使用，下面我们来探讨一下volatile到底如何保证可见性和禁止指令重排序的。

下面这段话摘自《深入理解Java虚拟机》：

　　“观察加入volatile关键字和没有加入volatile关键字时所生成的汇编代码发现，加入volatile关键字时，会多出一个lock前缀指令”

　　lock前缀指令实际上相当于一个内存屏障（也成内存栅栏），内存屏障会提供3个功能：

　　1）它确保指令重排序时不会把其后面的指令排到内存屏障之前的位置，也不会把前面的指令排到内存屏障的后面；即在执行到内存屏障这句指令时，在它前面的操作已经全部完成；

　　2）它会强制将对缓存的修改操作立即写入主存；

　　3）如果是写操作，它会导致其他CPU中对应的缓存行无效。

四.使用volatile关键字的场景

synchronized关键字是防止多个线程同时执行一段代码，那么就会很影响程序执行效率，而volatile关键字在某些情况下性能要优于synchronized，但是要注意volatile关键字是无法替代synchronized关键字的，因为volatile关键字无法保证操作的原子性。通常来说，使用volatile必须具备以下2个条件：

1）对变量的写操作不依赖于当前值

　　2）该变量没有包含在具有其他变量的不变式中

事实上，我的理解就是上面的2个条件需要保证操作是原子性操作，才能保证使用volatile关键字的程序在并发时能够正确执行。

下面列举几个Java中使用volatile的几个场景。

//场景一
volatile boolean flag = false;

while(!flag){
    doSomething();
}

public void setFlag() {
    flag = true;
}

//场景2

volatile boolean inited = false;
//线程1:
context = loadContext();
inited = true;            

//线程2:
while(!inited ){
sleep()
}
doSomethingwithconfig(context);