Java多线程编程（四）——死锁问题
死锁
什么是死锁？
什么情况下会产生死锁？
生产者与消费者
什么是生产者与消费者？
Object类的等待和唤醒方法
生产者-消费者案例（唤醒机制）
基本写法
代码书写技巧与“套路”
代码优化：
阻塞队列（唤醒机制）
继承结构
基本实现
示例代码
put 与 take底层逻辑
死锁
什么是死锁？
线程死锁是指由于两个或者多个线程互相持有对方所需要的资源，导致这些线程处于等待状态，无法前往执行
什么情况下会产生死锁？
（1）资源有限
（2）同步嵌套
这里我们使用的是Lambda的写法
Coding：
package 多线程.ThreadDemo09_死锁;public class Demo {public static void main(String[] args) {Object objA = new Object();Object objB = new Object();new Thread(()->{while(true){synchronized (objA){//线程一synchronized (objB){System.out.println("小康同学正在走路");}}}}).start();new Thread(()->{while(true){synchronized (objB){//线程二synchronized (objA){System.out.println("小薇同学正在走路");}}}}).start();}
}显然，假设 线程一 先获取了CPU资源，代码运行到第10行，线程一发现objA锁是开的，则进去，objA锁上，然后时间片到，CPU使用权切换到 线程二 ，代码运行到第21行，线程二发现objB是开的，则进去，objB锁上，此时死锁发生！（即objA锁 与 objB锁同时锁上了）
代码常规写法（不使用Lambda）
Coding：
public class MyRunnable implements Runnable{Object a = new Object();Object b = new Object();@Overridepublic void run() {if ("小明".equals(Thread.currentThread().getName())) {while(true) {synchronized (a) {synchronized (b) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在走路");}}}}if ("小红".equals(Thread.currentThread().getName())) {while(true) {synchronized (b) {synchronized (a) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在走路");}}}}}
}
public class Demo2 {public static void main(String[] args) {MyRunnable mr = new MyRunnable();Thread t1 = new Thread(mr);Thread t2 = new Thread(mr);t1.setName("小明");t2.setName("小红");t1.start();t2.start();}
}如何解决？
其中一种方法就是引入 生产者与消费者问题
生产者与消费者
什么是生产者与消费者？
生产者消费者模式是一个十分经典的多线程协作的模式，弄懂生产者消费者问题能够让我们对多线程编程的理解更加深刻。
所谓生产者消费者问题，实际上主要是包含了两类线程：
一类是生产者线程用于生产数据
一类是消费者线程用于消费数据
为了解耦生产者和消费者的关系，通常会采用共享的数据区域，就像是一个仓库
生产者生产数据之后直接放置在共享数据区中，并不需要关心消费者的行为
消费者只需要从共享数据区中去获取数据，并不需要关心生产者的行为
Object类的等待和唤醒方法
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| void wait() | 导致当前线程等待，直到另一个线程调用该对象的 notify()方法或 notifyAll()方法 |
| void notify() | 唤醒正在等待对象监视器的单个线程 |
| void notifyAll() | 唤醒正在等待对象监视器的所有线程 |
生产者-消费者案例（唤醒机制）
基本写法
桌子类(Desk)：定义表示包子数量的变量,定义锁对象变量,定义标记桌子上有无包子的变量
生产者类(Cooker)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务
1.判断是否有包子,决定当前线程是否执行
2.如果有包子,就进入等待状态,如果没有包子,继续执行,生产包子
3.生产包子之后,更新桌子上包子状态,唤醒消费者消费包子
消费者类(Foodie)：实现Runnable接口，重写run()方法，设置线程任务
1.判断是否有包子,决定当前线程是否执行
2.如果没有包子,就进入等待状态,如果有包子,就消费包子
3.消费包子后,更新桌子上包子状态,唤醒生产者生产包子
测试类(Demo)：里面有main方法，main方法中的代码步骤如下
创建生产者线程和消费者线程对象
分别开启两个线程
Coding：
public class Demo {public static void main(String[] args) {/*消费者步骤：1，判断桌子上是否有汉堡包。2，如果没有就等待。3，如果有就开吃4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了叫醒等待的生产者继续生产汉堡包的总数量减一*//*生产者步骤：1，判断桌子上是否有汉堡包如果有就等待，如果没有才生产。2，把汉堡包放在桌子上。3，叫醒等待的消费者开吃。*/Foodie f = new Foodie();Cooker c = new Cooker();f.start();c.start();}
}public class Desk {//定义一个标记//true 就表示桌子上有汉堡包的,此时允许吃货执行//false 就表示桌子上没有汉堡包的,此时允许厨师执行public static boolean flag = false;//汉堡包的总数量public static int count = 10;//锁对象//使用final关键字 表示lock一经设定，就不再更改public static final Object lock = new Object();
}public class Foodie extends Thread {@Overridepublic void run() {/*** 1，判断桌子上是否有汉堡包。* 2，如果没有就等待。* 3，如果有就开吃* 4，吃完之后，桌子上的汉堡包就没有了* 叫醒等待的生产者继续生产* 汉堡包的总数量减一*/while(true){//锁对象 Desk.locksynchronized (Desk.lock){if(Desk.count == 0){break;}else{//判断桌子上是否有汉堡包if(Desk.flag){//有System.out.println("吃货在吃汉堡包");Desk.flag = false;Desk.lock.notifyAll();Desk.count--;}else{//没有就等待//使用什么对象当做锁,那么就必须用这个对象去调用等待和唤醒的方法.try {Desk.lock.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}}}
}package 多线程.ThreadDemo10_生消;public class Cooker extends Thread {/*** 生产者步骤：* 1，判断桌子上是否有汉堡包* 如果有就等待，如果没有才生产。* 2，把汉堡包放在桌子上。* 3，叫醒等待的消费者开吃。*/@Overridepublic void run() {while(true){synchronized (Desk.lock){if(Desk.count == 0){break;}else{if(!Desk.flag){//生产System.out.println("厨师正在生产汉堡包");Desk.flag = true;Desk.lock.notifyAll();}else{try {Desk.lock.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}}}
}代码书写技巧与“套路”：
1. while(true)死循环
2. synchronized 锁,锁对象要唯一
3. 判断,共享数据是否结束. 结束
4. 判断,共享数据是否结束. 没有结束
代码优化：
将Desk类中的变量,采用面向对象的方式封装起来
生产者和消费者类中构造方法接收Desk类对象,之后在run方法中进行使用
创建生产者和消费者线程对象,构造方法中传入Desk类对象
开启两个线程
Coding：
public class Demo {public static void main(String[] args) {Desk desk = new Desk();Foodie f = new Foodie(desk);Cooker c = new Cooker(desk);f.start();c.start();}
}public class Desk {//定义一个标记private boolean flag;//汉堡包的总数量private int count;//锁对象private final Object lock = new Object();public Desk() {this(false,10);// 在空参内部调用带参,对成员变量进行赋值,之后就可以直接使用成员变量了}public Desk(boolean flag, int count) {this.flag = flag;this.count = count;}//boolean的不是 getFlag() 而是 isFlag()public boolean isFlag() {return flag;}public void setFlag(boolean flag) {this.flag = flag;}public int getCount() {return count;}public void setCount(int count) {this.count = count;}//final修饰的没有Setter方法public Object getLock() {return lock;}@Overridepublic String toString() {return "Desk{" +"flag=" + flag +", count=" + count +", lock=" + lock +'}';}
}
public class Cooker extends Thread {private Desk desk;public Cooker(Desk desk) {this.desk = desk;}@Overridepublic void run() {while(true){synchronized (desk.getLock()){if(desk.getCount() == 0){break;}else{//System.out.println("验证一下是否执行了");if(!desk.isFlag()){//生产System.out.println("厨师正在生产汉堡包");desk.setFlag(true);desk.getLock().notifyAll();}else{try {desk.getLock().wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}}}
}
public class Foodie extends Thread {private Desk desk;public Foodie(Desk desk) {this.desk = desk;}@Overridepublic void run() {while(true){synchronized (desk.getLock()){if(desk.getCount() == 0){break;}else{//System.out.println("验证一下是否执行了");if(desk.isFlag()){//有System.out.println("吃货在吃汉堡包");desk.setFlag(false);desk.getLock().notifyAll();desk.setCount(desk.getCount() - 1);}else{//没有就等待//使用什么对象当做锁,那么就必须用这个对象去调用等待和唤醒的方法.try {desk.getLock().wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}}}
}
阻塞队列（唤醒机制）
继承结构
基本实现
常见BlockingQueue:
ArrayBlockingQueue: 底层是数组,有界
LinkedBlockingQueue: 底层是链表,无界.但不是真正的无界,最大为int的最大值
BlockingQueue的核心方法:
put(anObject): 将参数放入队列,如果放不进去会阻塞
take(): 取出第一个数据,取不到会阻塞
示例代码：
public class Demo02 {public static void main(String[] args) throws Exception {// 创建阻塞队列的对象,容量为 1ArrayBlockingQueue<String> arrayBlockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(1);// 存储元素arrayBlockingQueue.put("汉堡包");// 取元素System.out.println(arrayBlockingQueue.take());System.out.println(arrayBlockingQueue.take()); // 取不到会阻塞//这一句不会执行，因为上一句code阻塞了System.out.println("程序结束了");}
}put 与 take底层逻辑
源码如下：
put的底层
public void put(E e) throws InterruptedException {Objects.requireNonNull(e);ReentrantLock lock = this.lock;lock.lockInterruptibly();try {while(this.count == this.items.length) {this.notFull.await();}this.enqueue(e);} finally {lock.unlock();}}take的底层
public E take() throws InterruptedException {ReentrantLock lock = this.lock;lock.lockInterruptibly();Object var2;try {while(this.count == 0) {this.notEmpty.await();}var2 = this.dequeue();} finally {lock.unlock();}return var2;}显然在take与put方法中，都有获取锁lock与释放锁unlock，保证等待与唤醒机制的运行。
阅读下章可见
Java多线程编程（五）——线程池https://blog.csdn.net/weixin_43715214/article/details/122401766
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