公告

Java多线程基础

Java多线程

1 线程创建

1.1 继承Thread类

创建线程方式一：继承Thread类

继承Thread类，重写run方法，调用start开始线程


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1
/*创建线程：继承Thread类，重写run方法，调用start开始线程*/
2
public class TestThread extends Thread{
3
    @Override
4
    public void run() {
5
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
6
            System.out.println("----线程执行----" + i);
7
        }
8
    }
9

10
    public static void main(String[] args) {
11
        /*创建线程对象*/
12
        TestThread testThread = new TestThread();
13
        /*调用start方法*/
14
        testThread.start();
15

16
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
17
            System.out.println("----主线程执行----" + i);
18
        }
19
    }
20
}

1.2 实现Runnable接口

创建线程方式二：实现runnable接口

实现runnable接口，重写run方法，执行start，开启线程


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1
/*实现runnable接口，重写run方法，执行start*/
2
public class TestThread implements Runnable {
3

4
    @Override
5
    public void run() {
6
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
7
            System.out.println("----线程执行----" + i);
8
        }
9
    }
10

11
    public static void main(String[] args) {
12
        /*创建Runnable接口的实现类对象*/
13
        TestThread test = new TestThread();
14

15
        /*创建线程对象*/
16
        Thread thread = new Thread(test);
17

18
        thread.start();
19
    }
20
}

1.3 实现Callable接口

创建线程方式三：实现Callable接口

实现Callable接口，重写call方法，创建执行服务，提交执行，获取结果，关闭服务


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1
/*实现Callable接口
2
* 1.可以定义返回值
3
* 2.可以抛出异常
4
*/
5
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
6
    @Override
7
    public Boolean call() {
8
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程执行");
9
        return true;
10
    }
11

12
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
13
        TestCallable callable1 = new TestCallable();
14
        TestCallable callable2 = new TestCallable();
15

16
        /*创建执行服务*/
17
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(2);
18
        /*提交执行*/
19
        Future<Boolean> result1 = ser.submit(callable1);
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        Future<Boolean> result2 = ser.submit(callable2);
21
        /*获取结果*/
22
        boolean rs1 = result1.get();
23
        boolean rs2 = result2.get();
24
        /*关闭服务*/
25
        ser.shutdown();
26
    }
27
}

1.4 静态代理模式

代理对象和真实对象需要实现同一个接口，代理对象代理真实角色
代理对象可以做很多真实对象做不了的事，真实对象专注做自己的事情


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1
/*接口*/
2
interface Marry{
3
    void HappyMarry();
4
}
5

6
/*真实角色*/
7
class You implements Marry{
8
    @Override
9
    public void HappyMarry() {
10
        System.out.println("Marry");
11
    }
12
}
13

14
/*代理角色*/
15
class WeddingCompany implements Marry{
16

17
    private Marry target;
18

19
    public WeddingCompany(Marry target){
20
        this.target = target;
21
    }
22

23
    @Override
24
    public void HappyMarry() {
25
        before();
26
        this.target.HappyMarry();
27
        after();
28
    }
29

30
    private void after() {
31
        System.out.println("结婚后，收尾款");
32
    }
33

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    private void before() {
35
        System.out.println("结婚前，布置现场");
36
    }
37
}

main:


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9
1
public static void main(String[] args) {
2
    new Thread(()-> System.out.println("thread")).start();
3

4
    Marry you = new You();
5
    WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(you);
6
    weddingCompany.HappyMarry();
7
    System.out.println("------------");
8
    you.HappyMarry();
9
}

1.5 线程创建总结


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42
1
public class ThreadNew {
2
    public static void main(String[] args) {
3
        //继承Thread
4
        new MyThread1().start();
5
        //实现Runnable
6
        new Thread(new MyThread2()).start();
7
        //实现Callable
8
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(new MyThread3());
9
        new Thread(futureTask).start();
10

11
        try {
12
            Integer integer = futureTask.get();
13
            System.out.println(integer);
14
        } catch (InterruptedException e) {
15
            e.printStackTrace();
16
        } catch (ExecutionException e) {
17
            e.printStackTrace();
18
        }
19
    }
20
}
21

22
class MyThread1 extends Thread{
23
    @Override
24
    public void run() {
25
        System.out.println("Thread1 -- extends Thread");
26
    }
27
}
28

29
class MyThread2 implements Runnable{
30
    @Override
31
    public void run() {
32
        System.out.println("Thread2 -- implements Runnable");
33
    }
34
}
35

36
class MyThread3 implements Callable<Integer>{
37
    @Override
38
    public Integer call() throws Exception {
39
        System.out.println("Thread3 -- implements Callable");
40
        return 100;
41
    }
42
}

2 线程状态

新建状态:
使用 new 关键字和 Thread 类或其子类建立一个线程对象后，该线程对象就处于新建状态。它保持这个状态直到程序 start() 这个线程。
就绪状态:
当线程对象调用了start()方法之后，该线程就进入就绪状态。就绪状态的线程处于就绪队列中，要等待JVM里线程调度器的调度。
运行状态:
如果就绪状态的线程获取 CPU 资源，就可以执行 run()，此时线程便处于运行状态。处于运行状态的线程最为复杂，它可以变为阻塞状态、就绪状态和死亡状态。
阻塞状态:
如果一个线程执行了sleep（睡眠）、suspend（挂起）等方法，失去所占用资源之后，该线程就从运行状态进入阻塞状态。在睡眠时间已到或获得设备资源后可以重新进入就绪状态。可以分为三种：
- 等待阻塞：运行状态中的线程执行 wait() 方法，使线程进入到等待阻塞状态。
- 同步阻塞：线程在获取 synchronized 同步锁失败(因为同步锁被其他线程占用)。
- 其他阻塞：通过调用线程的 sleep() 或 join() 发出了 I/O 请求时，线程就会进入到阻塞状态。当sleep() 状态超时，join() 等待线程终止或超时，或者 I/O 处理完毕，线程重新转入就绪状态。
死亡状态:
一个运行状态的线程完成任务或者其他终止条件发生时，该线程就切换到终止状态。

2.1 线程停止

线程停止：
- 线程最好是正常停止
- 需要停止线程设置一个标志位，通过设置标志位，改变标志位停止线程


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1
/*测试停止
2
* 1.建议正常停止
3
* 2.建议使用标志位*/
4
public class TestStop implements Runnable{
5
    /*设置一个标志位*/
6
    private boolean flag = true;
7

8
    @Override
9
    public void run() {
10
        int i = 0;
11
        while (flag){
12
            System.out.println("run.......thread"+i++);
13
        }
14
    }
15

16
    public void stop(){
17
        this.flag = false;
18
    }
19

20
    public static void main(String[] args) {
21
        TestStop testStop = new TestStop();
22

23
        new Thread(testStop).start();
24

25
        for (int i = 0; i < 1500; i++) {
26
            System.out.println("main.......thread"+i);
27
            if(i == 1000){
28
                testStop.stop();
29
                System.out.println("stop......thread");
30
            }
31
        }
32
    }
33
}

2.2 线程休眠

sleep时间到达之后线程进入就绪状态
每个对象都有一个锁，sleep不会释放锁


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1
1
Thread.sleep(200);

2.3 线程礼让

线程礼让，让当前执行的线程暂停，不阻塞
线程从运行状态变为就绪状态
礼让不一定成功，根据CPU调度执行


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1
1
Thread.yield();

2.4 线程强制执行

join，等待此线程执行完成才会执行其他线程，其他线程阻塞


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1
1
thread.join();

2.5 观测线程状态


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1
1
thread.getState();


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29
1
public class TestState {
2

3
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
4
        Thread thread = new Thread(()->{
5
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
6
                try {
7
                    Thread.sleep(1000);
8
                } catch (InterruptedException e) {
9
                    e.printStackTrace();
10
                }
11
                System.out.println("........");
12
            }
13
        });
14

15
        //观察状态
16
        Thread.State state = thread.getState();
17
        System.out.println(state);
18

19
        thread.start();
20
        state = thread.getState();
21
        System.out.println(state);
22

23
        while (state != Thread.State.TERMINATED){
24
            Thread.sleep(100);
25
            state = thread.getState();
26
            System.out.println(state);
27
        }
28
    }
29
}

2.6 线程优先级

进入就绪状态的线程，线程调度器按照优先级决定哪个线程先执行

设置获取优先级


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2
1
t2.setPriority(3);
2
t2.getPriority()


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36
1
public class TestPriority {
2

3
    public static void main(String[] args) {
4
        /*主线程优先级*/
5
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + Thread.currentThread().getPriority());
6

7
        MyPriority myPriority = new MyPriority();
8

9
        Thread t1 = new Thread(myPriority,"T1");
10
        Thread t2 = new Thread(myPriority,"T2");
11
        Thread t3 = new Thread(myPriority,"T3");
12
        Thread t4 = new Thread(myPriority,"T4");
13
        Thread t5 = new Thread(myPriority,"T5");
14

15
        t1.start();
16

17
        t2.setPriority(3);
18
        t2.start();
19

20
        t3.setPriority(5);
21
        t3.start();
22

23
        t4.setPriority(6);
24
        t4.start();
25

26
        t5.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
27
        t5.start();
28
    }
29
}
30

31
class MyPriority implements Runnable{
32
    @Override
33
    public void run() {
34
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + Thread.currentThread().getPriority());
35
    }
36
}

2.7 守护线程

守护进程创建：


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1
1
thread.setDaemon(true);


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35
1
/*测试守护线程*/
2
public class TestDaemon {
3
    public static void main(String[] args) {
4
        God god = new God();
5
        You you = new You();
6

7
        Thread thread = new Thread(god);
8
        thread.setDaemon(true);
9

10
        thread.start();
11

12
        new Thread(you).start();
13
    }
14
}
15

16
/*God*/
17
class God implements Runnable{
18
    @Override
19
    public void run() {
20
        while (true){
21
            System.out.println("god bless you");
22
        }
23
    }
24
}
25

26
/*you*/
27
class You implements Runnable{
28
    @Override
29
    public void run() {
30
        for (int i = 0; i < 36500; i++) {
31
            System.out.println("第" + i + "天");
32
        }
33
        System.out.println("Goodbye world");
34
    }
35
}

3 线程同步

3.1 线程同步机制

并发

同一个对象被多个线程同时操作

线程同步

多个线程访问一个对象，并且线程修改对象的值，这时候就需要线程同步，等待机制，多个同时访问对象的线程进入对象的等待池形成队列，一个线程使用完，下一个线程再使用

3.2 并发问题

例子1：抢票没有线程同步，此时就会出现多个人抢一张票的情况，产生负数


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25
1
public class Unsafe implements Runnable{
2
    private int tickNums = 10;
3

4
    @Override
5
    public void run() {
6
        while (tickNums > 0) {
7

8
            try {
9
                Thread.sleep(200);
10
            } catch (InterruptedException e) {
11
                e.printStackTrace();
12
            }
13

14
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到了第" + tickNums-- + "张票");
15
        }
16
    }
17

18
    public static void main(String[] args) {
19
        Unsafe thread = new Unsafe();
20

21
        new Thread(thread,"小明").start();
22
        new Thread(thread,"老师").start();
23
        new Thread(thread,"黄牛").start();
24
    }
25
}

例子2：多线程插入List，出现重复插入导致数据缺失


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18
1
public class UnsafeList {
2
    public static void main(String[] args) {
3
        List<String> List = new ArrayList<>();
4
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
5
            new Thread(()->{
6
                List.add(Thread.currentThread().getName());
7
            }).start();
8
        }
9

10
        try {
11
            Thread.sleep(3000);
12
        } catch (InterruptedException e) {
13
            e.printStackTrace();
14
        }
15

16
        System.out.println(List.size());
17
    }
18
}

3.3 同步方法与同步块

同步方法：public synchronized void method()

synchronized 方法控制对对象的访问，每个对象对应一把锁，每个synchronized 方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行，方法开始执行，就会独占该锁，直到执行结束才会释放锁，阻塞的线程才能获取这个锁


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32
1
public class TestSynchronized implements Runnable{
2
    private int tickNums = 10;
3
    boolean flag = true;
4

5
    @Override
6
    public void run() {
7
        while (flag) {
8
            try {
9
                buy();
10
            } catch (InterruptedException e) {
11
                e.printStackTrace();
12
            }
13
        }
14
    }
15

16
    public synchronized void buy() throws InterruptedException{
17
        if (tickNums <= 0) {
18
            flag = false;
19
            return;
20
        }
21
        Thread.sleep(100);
22
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到了第" + tickNums-- + "张票");
23
    }
24

25
    public static void main(String[] args) {
26
        TestSynchronized thread = new TestSynchronized();
27

28
        new Thread(thread,"小明").start();
29
        new Thread(thread,"老师").start();
30
        new Thread(thread,"黄牛").start();
31
    }
32
}

同步块：synchronized(obj){}

obj为同步监视器

Obj为获取锁的对象，执行同步块时会获取Obj的锁，进行线程同步
同步方法默认同步监视器为this，或者为class


xxxxxxxxxx
20
1
public class TestSynList {
2
    public static void main(String[] args) {
3
        List<String> List = new ArrayList<>();
4
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
5
            new Thread(()->{
6
                synchronized (List){
7
                    List.add(Thread.currentThread().getName());
8
                }
9
            }).start();
10
        }
11

12
        try {
13
            Thread.sleep(3000);
14
        } catch (InterruptedException e) {
15
            e.printStackTrace();
16
        }
17

18
        System.out.println(List.size());
19
    }
20
}

3.4 JUC安全类型集合

CopyOnWriteArrayList

类本身能实现线程同步，直接使用


xxxxxxxxxx
18
1
public class TestJUC {
2
    public static void main(String[] args) {
3
        CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();
4
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
5
            new Thread(()->{
6
               list.add(Thread.currentThread().getName());
7
            }).start();
8
        }
9

10
        try {
11
            Thread.sleep(3000);
12
        } catch (InterruptedException e) {
13
            e.printStackTrace();
14
        }
15

16
        System.out.println(list.size());
17
    }
18
}

3.5 死锁

死锁的四个必要条件

1.互斥条件：一个资源只能被一个进程使用
2.请求与保持：一个进程因请求资源而阻塞时，对已有的资源保持不是放
3.不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前不进行剥夺
4.循环等待：若干进程之间形成头尾相连的循环等待资源的关系


xxxxxxxxxx
61
1
/*死锁*/
2
public class DeadLock {
3
    public static void main(String[] args) {
4
        Makeup q1 = new Makeup(0,"A");
5
        Makeup q2 = new Makeup(1,"B");
6

7
        q1.start();
8
        q2.start();
9
    }
10
}
11

12
class Lipstick{
13

14
}
15

16
class Mirror{
17

18
}
19

20
class Makeup extends Thread{
21

22
    static Lipstick lipstick = new Lipstick();
23
    static Mirror mirror = new Mirror();
24

25
    private int choice;
26
    private String Name;
27

28
    Makeup(int choice,String name){
29
        this.choice = choice;
30
        this.Name = name;
31
    }
32

33
    @Override
34
    public void run() {
35
        try {
36
            makeup();
37
        } catch (InterruptedException e) {
38
            e.printStackTrace();
39
        }
40
    }
41

42
    private void makeup() throws InterruptedException {
43
        if (choice == 0) {
44
            synchronized (lipstick){
45
                System.out.println(Name + "获得口红锁");
46
                Thread.sleep(1000);
47
                synchronized (mirror){
48
                    System.out.println(Name + "获得镜子锁");
49
                }
50
            }
51
        }else {
52
            synchronized (mirror){
53
                System.out.println(Name + "获得镜子锁");
54
                Thread.sleep(2000);
55
                synchronized (lipstick){
56
                    System.out.println(Name + "获得口红锁");
57
                }
58
            }
59
        }
60
    }
61
}

3.6 Lock锁

ReentrantLock类实现了Lock，可以显式加锁与释放锁


xxxxxxxxxx
41
1
/*测试Lock锁*/
2
public class Lock {
3
    public static void main(String[] args) {
4
        TestLock L1 = new TestLock();
5

6
        new Thread(L1,"L1").start();
7
        new Thread(L1,"L2").start();
8
        new Thread(L1,"L3").start();
9
    }
10
}
11

12

13
class TestLock implements Runnable{
14

15
    private int tickNum = 10;
16
    private boolean flag= true;
17

18
    /*定义lock锁*/
19
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
20

21
    @Override
22
    public void run() {
23
        while (flag){
24
            try {
25
                lock.lock();
26
                buy();
27
            }finally {
28
                lock.unlock();
29
            }
30
        }
31
    }
32

33
    public void buy(){
34
        if (tickNum <= 0) {
35
            flag = false;
36
            return;
37
        }
38

39
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "  " +tickNum--);
40
    }
41
}

4 线程通信

4.1 线程通信方法

wait()

线程会一直等待，知道其他线程通知，与sleep不同，会释放锁
wait可以加参数毫秒，表示指定等待的时间

notify()

唤醒一个处于的等待状态的线程

notifyAll()

唤醒同一个对象所有调用wait()方法的线程

4.2 管程法

生产者/消费者模型

生产者：负责产生数据的模块
消费者：负责处理数据的模块
缓冲区：生产者将生产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿数据


xxxxxxxxxx
104
1
/*生产者，消费者，产品，缓冲区*/
2
public class TestPC {
3
    public static void main(String[] args) {
4
        SynContainer container = new SynContainer();
5

6
        new Producer(container).start();
7
        new Consumer(container).start();
8
    }
9
}
10

11
class Producer extends Thread{
12
    SynContainer container;
13

14
    public Producer(SynContainer container) {
15
        this.container = container;
16
    }
17

18
    /*生产*/
19
    @Override
20
    public void run() {
21
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
22
            System.out.println("生产了第"+i+"只鸡");
23
            container.push(new Chicken(i));
24
        }
25
    }
26
}
27

28
class Consumer extends Thread{
29
    SynContainer container;
30

31
    public Consumer(SynContainer container) {
32
        this.container = container;
33
    }
34

35
    /*生产*/
36
    @Override
37
    public void run() {
38
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
39
            Chicken chicken = container.pop();
40
            System.out.println("吃了第"+chicken.getID()+"只鸡");
41
        }
42
    }
43
}
44

45
class Chicken{
46
    private int ID;
47

48
    public Chicken(int ID) {
49
        this.ID = ID;
50
    }
51

52
    public int getID() {
53
        return ID;
54
    }
55
}
56

57
class SynContainer{
58
    Chicken[] chickens = new Chicken[10];
59
    int count = 0;
60

61
    /*生产者放入产品*/
62
    public synchronized void push(Chicken chicken){
63
        /*容器满了，等待消费*/
64
        if (count == chickens.length) {
65
            try {
66
                /*等待消费*/
67
                this.wait();
68
            } catch (InterruptedException e) {
69
                e.printStackTrace();
70
            }
71
        }
72

73
        /*如果容器没满，放入产品*/
74
        chickens[count] = chicken;
75
        count++;
76

77
        /*通知消费者消费*/
78
        this.notifyAll();
79
    }
80

81
    /*消费者取出产品*/
82
    public  synchronized Chicken pop(){
83
        /*判断是否存在产品*/
84
        if (count == 0) {
85
            try {
86
                /*等待生产*/
87
                this.wait();
88
            } catch (InterruptedException e) {
89
                e.printStackTrace();
90
            }
91
        }
92

93
        /*消费者消费*/
94
        count--;
95
        Chicken chicken = chickens[count];
96
        chickens[count] = null;
97

98
        /*通知生产者生产*/
99
        this.notifyAll();
100

101
        return chicken;
102
    }
103

104
}

4.3 信号灯法

通过一个标志位来判断生产是否完成，消费是否完成


xxxxxxxxxx
92
1
/*信号量*/
2
public class TestPC2 {
3
    public static void main(String[] args) {
4
        TV tv = new TV();
5

6
        new Player(tv).start();
7
        new Watcher(tv).start();
8
    }
9
}
10

11
/*生产者-->演员*/
12
class Player extends Thread{
13
    private TV tv;
14

15
    public Player(TV tv){
16
        this.tv = tv;
17
    }
18

19
    @Override
20
    public void run() {
21
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
22
            if (i%2 == 0){
23
                tv.play("你所热爱的就是你的生活");
24
            }else{
25
                tv.play("柠檬什么时候熟");
26
            }
27
        }
28
    }
29
}
30

31
/*消费者-->观众*/
32
class Watcher extends Thread{
33
    private TV tv;
34
    
35
    public Watcher(TV tv){
36
        this.tv = tv;
37
    }
38

39
    @Override
40
    public void run() {
41
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
42
            tv.watch();
43
        }
44
    }
45
}
46

47
/*产品-->节目*/
48
class TV{
49
    /*演员表演，观众等待*/
50
    /*观众观看，演员等待*/
51
    String voice;
52
    boolean flag = true;
53

54
    /*表演*/
55
    public synchronized void play(String voice){
56

57
        if (!flag){
58
            try {
59
                this.wait();
60
            } catch (InterruptedException e) {
61
                e.printStackTrace();
62
            }
63
        }
64

65
        System.out.println("演员表演了："+voice);
66

67
        /*通知观众观看*/
68
        this.notifyAll();
69
        this.voice = voice;
70
        this.flag = !this.flag;
71
    }
72

73

74
    /*观看*/
75
    public synchronized void watch(){
76

77
        if (flag){
78
            try {
79
                this.wait();
80
            }catch (InterruptedException e) {
81
                e.printStackTrace();
82
            }
83
        }
84
        System.out.println("观众观看了："+voice);
85
        
86
        /*通知演员表演*/
87
        this.notifyAll();
88
        this.voice = "";
89
        this.flag = !this.flag;
90
    }
91

92
}

5 线程池

提前创建好多个线程，放入线程池，直接获取使用，放回池内

提高响应速度
降低资源消耗
便于管理线程

5.1使用线程池


27
1
/*测试线程池*/
2
public class TestThreadPool {
3

4
    public static void main(String[] args) {
5
        /*1.创建服务，创建线程池*/
6
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
7

8
        /*执行*/
9
        service.execute(new MyThread());
10
        service.execute(new MyThread());
11
        service.execute(new MyThread());
12
        service.execute(new MyThread());
13

14
        /*2.关闭链接*/
15
        service.shutdown();
16
    }
17
}
18

19

20
class MyThread implements Runnable{
21
    @Override
22
    public void run() {
23
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
24
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
25
        }
26
    }
27
}

posted on 2021-12-03 18:26 Egoistic_Flowers 阅读(45) 评论(0) 收藏举报

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