15:多线程初级 || 从了解多线程开始说起

多线程详解

Java.Thread


一、线程简介

1. 多任务

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现实中太多这样同时做多件事情的例子,看起来是多个任务都在做,其实本质上我们的大脑在同一时间依旧只做了一件事情。

2. 多线程

原来是一条路,慢慢因为车太多了,道路堵塞,效率极低。

为了提高使用的效率,能够充分利用道路,于是加了多个车道。

比如跟朋友打游戏,从两个人共同用一个号,变成两个人有两个号。

3. 普通方法调用和多线程

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4. 程序、进程、线程

在操作系统中运行的程序就是进程,必须你的QQ,播放器,游戏,IDE等等。

一个进程可以有多个线程,如视频中同时听声音,看图像,看弹幕等等。

5. Process 与 Thread

Process 进程;Thread 线程。

说起进程,就不得不说下程序。程序是指令和数据的有序集合,其本身没有任何运行的含义,是一个静态的概念。

而进程则是执行程序的一次执行过程,它是一个动态的概念。进程是系统资源分配的单位。

通常在一个进程中可以包含若干个线程,当然一个进程中至少有一个线程,不然没有存在的意义。线程是CPU调度和执行的单位。

注意:很多多线程是模拟出来的,真正的多线程是指有多个CPU,即多核,如服务器。如果是模拟出来的多线程,即在一个CPU的情况下,在同一个时间点,CPU只能执行一个代码,因为切换的很快,所以就有同时执行的错觉。CPU某一时间只能执行一个线程。

程序是我们JVM中的代码,进程是进入内存中的程序,线程是进程中的任务。

6. 本章核心概念

  1. 线程就是独立的执行路径;
  2. 在程序运行时,即使没有自己创建线程,后台也会有多个线程,如主线程,gc线程;
  3. main() 称之为主线程,为系统的入口,用于执行整个程序;
  4. 在一个进程中,如果开辟了多个线程,线程的运行由调度器安排调度,调度器是与操作系统紧密相关的,先后顺序是不能人为干预的。
  5. 对同一份资源操作时,会存在资源抢夺的问题,需要加入并发控制;
  6. 线程会带来额外的开销,如CPU调度时间,并发控制开销。
  7. 每个线程在自己的工作内存交互,内存控制不当会造成数据不一致。

二、线程创建

Thread、Runnable、Callable

1. 三种创建方式

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其实Thread类也是实现Runnable接口。

2. 第一种创建方式:Thread

学习提示:查看JDK帮助文档

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  • 自定义线程类继承Thread类

  • 重写 run() 方法,编写线程执行体

  • 创建线程对象,调用 start() 方法启动线程

线程不一定立即执行,CPU安排调度。

package xyz.dearliu.lesson01;

/**
 * 创建线程方式一:继承Thread类。重写run()方法,调用start开启线程
 */
public class TestThread01 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        //run 方法线程体
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在看代码---" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        //开启另外一个线程
        //创建一个线程对象
        TestThread01 testThread01 = new TestThread01();
        //调用start()方法开启线程
        testThread01.start();//会发现结果是交替的

        //main 线程 主线程
        for (int i = 0; i < 20000; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程--" + i);
        }

    }
}

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注意:线程开启不一定立即执行,由CPU调度执行。

面试题:调用start方法是开启一个线程,然后线程会调用run方法,如果直接调用run方法,那和定义了一个对象,然后调用了对象中的一个方法没有区别,根本没有创建新的线程。

3. 案例:下载图片

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  1. 首先做准备工作:

    • 百度搜索 commons-io

      image-20220118173226420

      image-20220118173238856

    • 下载完成后,在项目xyz下新建lib包,将下图中的jar包拷贝至lib中:

      image-20220118173342706

      image-20220118173520339

    • 右键lib包,点击add as library

      image-20220118173556199

    • 添加完之后,如下:

      image-20220118173711745

    • 点击项目结构,也可以查看:

      image-20220118173756900

    • 到此,准备工作结束。

  2. 执行代码

    package xyz.dearliu.lesson01;
    
    import org.apache.commons.io.FileUtils;
    
    import java.io.File;
    import java.io.IOException;
    import java.net.URL;
    
    /**
     * 练习Thread,实现多线程同步下载图片
     */
    public class TestThread02 extends Thread{
        private String url;//网络图片地址
        private String name;//保存的文件名
    
        public TestThread02(String url,String name){
            this.url = url;
            this.name = name;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
            webDownloader.downloader(url,name);
            System.out.println("下载了文件名为:" + name);
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            TestThread02 t1 = new TestThread02("https://laxsilence-1305904738.cos.ap-nanjing.myqcloud.com/202111070033001.jpg","2.jpg");
            TestThread02 t2 = new TestThread02("https://laxsilence-1305904738.cos.ap-nanjing.myqcloud.com/202111070033001.jpg","3.jpg");
            TestThread02 t3 = new TestThread02("https://laxsilence-1305904738.cos.ap-nanjing.myqcloud.com/202111070033001.jpg","4.jpg");
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
        }
    }
    
    //下载器
    class WebDownloader{
        //下载方法
        public void downloader(String url,String name){
            try {
                FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
                System.out.println("IO异常,downloader方法出现问题");
            }
        }
    }
    

    image-20220118181034664

不一定按照顺序下载!

4. 第二种创建方法:实现Runnable

查看JDK帮助文档

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  • 定义MyRunnable类实现Runnable接口
  • 实现 run() 方法,编写线程执行体
  • 创建线程对象,调用 start() 方法启动线程

推荐使用Runnable对象,因为Java单继承的局限性

package xyz.dearliu.lesson01;

/**
 * 创建线程方式2:实现Runnable接口,重写run方法,执行线程需要丢入Runnable接口实现类,调用start方法
 */
public class TestThread03 implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        //run 方法线程体
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在看代码---" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //创建runnable接口的实现类对象
        TestThread03 testThread03 = new TestThread03();
        //创建线程对象,通过线程对象来开启我们的线程,代理
        new Thread(testThread03).start();

        for (int i = 0; i < 20000; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程--" + i);
        }

    }

}

5. 小结

继承Thread类

  1. 子类继承Thread类具备多线程能力
  2. 启动线程:子类对象.start()
  3. 不建议使用:避免OOP单继承局限性

实现Runnable接口

  1. 实现Runnable接口具有多线程能力

  2. 启动线程:传入目标对象+Thread对象.start

  3. 推荐使用:避免单继承局限性,灵活方便,方便同一个对象被多个线程使用

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6. 案例:抢票(初识并发问题)

package xyz.dearliu.lesson01;

/**
 * 多个线程同时操作同一个对象,买火车票
 *
 * 发现问题:多个线程操作同一个资源的情况下,线程不安全,数据紊乱
 */
public class TestThread04 implements Runnable{
    //票数
    private int ticketNums = 10;

    @Override
    public void run() {
        while (ticketNums != 0){
            if (ticketNums <= 0){
                break;
            }
            //模拟延时
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println( Thread.currentThread().getName() + "拿到了第" + ticketNums-- + "票");//拿到当前线程的名字
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread04 t1 = new TestThread04();

        new Thread(t1,"小明").start();
        new Thread(t1,"老师").start();
        new Thread(t1,"黄牛党").start();
    }
}

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会发现多个线程操作同一个资源的情况下,线程不安全,数据紊乱,在后边会有解决方案。

7. 案例:龟兔赛跑

  1. 首先来个赛道距离,然后要离终点越来越近
  2. 判断比赛是否结束
  3. 打印出胜利者
  4. 龟兔赛跑开始
  5. 故事中是乌龟赢的,兔子需要睡觉,所以我们来模拟兔子睡觉
  6. 终于,乌龟赢的比赛
package xyz.dearliu.run;

public class Race implements Runnable{
    //胜利者
    private static String winner;

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            //模拟兔子休息
            if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子")){

                if ((i) % 50 == 0){
                    try {
                        Thread.sleep(2);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                i = i+10;
            }

            //判断比赛是否结束
            Boolean flag = gameover(i);
            //如果比赛结束了,就停止程序
            if (flag){
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->跑了" + i + "步");
        }
    }
    //判断是否完成比赛
    private boolean gameover(int steps){
        if (winner != null){//已经存在胜利者了
            return true;
        }else if (steps >= 100){
            winner = Thread.currentThread().getName();
            System.out.println("winner is" + winner);
            return true;
        }
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Race race = new Race();

        new Thread(race,"兔子").start();
        new Thread(race,"乌龟").start();
    }
}

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8. 第三种创建方法:实现Callable接口(了解)

  1. 实现Callable接口,需要返回值类型
  2. 重写call方法,需要抛出异常
  3. 创建目标对象
  4. 创建执行服务:ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
  5. 提交执行:Future<Boolean>result1 = ser.submit(t1);
  6. 获取结果:boolean r1 = result1.get()
  7. 关闭服务:ser.shutdownNow();
package xyz.dearliu.lesson02;

import com.sun.org.apache.xpath.internal.operations.Bool;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import xyz.dearliu.lesson01.TestThread02;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;

/**
 * 线程创建方式三,实现Callable接口
 */
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
    private String url;//网络图片地址
    private String name;//保存的文件名

    public TestCallable(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public Boolean call(){
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件名为:" + name);
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        TestCallable t1 = new TestCallable("https://laxsilence-1305904738.cos.ap-nanjing.myqcloud.com/202111070033001.jpg","2.jpg");
        TestCallable t2 = new TestCallable("https://laxsilence-1305904738.cos.ap-nanjing.myqcloud.com/202111070033001.jpg","3.jpg");
        TestCallable t3 = new TestCallable("https://laxsilence-1305904738.cos.ap-nanjing.myqcloud.com/202111070033001.jpg","4.jpg");
        //创建执行服务:
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);
        //提交执行
        Future<Boolean> r1 = service.submit(t1);
        Future<Boolean> r2 = service.submit(t2);
        Future<Boolean> r3 = service.submit(t3);

        //获取结果
        boolean rs1 = r1.get();
        boolean rs2 = r2.get();
        boolean rs3 = r3.get();

        //关闭服务
        service.shutdownNow();

    }

}

//下载器
class WebDownloader{
    //下载方法
    public void downloader(String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常,downloader方法出现问题");
        }
    }
}

Callable的好处:

  1. 可以定义返回值
  2. 可以抛出异常

三、Lambda 表达式

  • λ希腊字母表中排序第十一位的字母,英语名称为Lambda

  • 避免匿名内部类定义过多

  • 其实质属于函数式编程的概念

    new Thread (()->System.out.println(“多线程学习”)).start;

    为什么要用?

    1. 避免匿名内部类定义过多
    2. 可以让你的代码看起来很简洁
    3. 去掉了一堆没有意义的代码,只留下核心的逻辑
  • 理解Functional Interface(函数式接口)是学习Java8 lambda表达式的关键所在

  • 函数式接口的定义:

    • 任何接口,如果只包含唯一一个抽象方法,那么它就是一个函数式接口。

      public interface Runnable{
          public abstract void run();
      }
      
    • 对于函数式接口,我们可以通过Lambda表达式来创建该接口的对象。

1. 推导过程

package xyz.dearliu.lambda;

/**
 * 推导Lambda表达式  从1-6 一步步简化
 * 注意:所有的like都是声明了ILike接口的
 */
public class TestLambda01 {
    //静态内部类
    static class Like2 implements ILike{
        @Override
        public void lambda() {
            System.out.println("i like lambda2,静态内部类");
        }
    }


    public static void main(String[] args) {
        ILike like = new Like();//声明like为实现Ilike接口的变量
        like.lambda();
        like = new Like2();
        like.lambda();

        //4. 局部内部类
        class Like3 implements ILike{
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("i like lambda3,局部内部类");
            }
        }
        like = new Like3();
        like.lambda();

        //5. 匿名内部类,没有类的名称,必须借助接口或者父类
        like = new ILike() {
            @Override
            public void lambda() {
                    System.out.println("i like lambda4,匿名内部类");
            }
        };
        like.lambda();

        //6. 用 Lambda 简化,因为里面只有一个方法,所以可以不写方法名,直接把方法名后面的参数跟语句拿过来,然后在参数的括号后面指向方法体就行了
        like = ()->{
            System.out.println("i like lambda4,Lambda");//只有一个语句的情况下,甚至可以删掉大括号
        };
        like.lambda();
    }

}

//1. 定义一个函数式接口
interface ILike{
    void lambda();
}
//2. 实现类
class Like implements ILike{
    @Override
    public void lambda() {
        System.out.println("I like lambda,接口实现类");
    }
}

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2. 进一步演示

package xyz.dearliu.lambda;

/**
 * 快捷键注释多行成段,ctrl+shift+/
 * 快捷键注释多行,ctrl+/
 */
public class TestLambda02 {
    public static void main(String[] args) {

        Ilove love = null;

        //使用Lambda表达式
        love = (int a) -> {
            System.out.println("我爱你!" + a);
        };
        love.love(520);

        //再简化,去掉参数类型,去掉括号,去掉花括号。但是,当有两个参数或者无参数的时候,不能去掉参数小括号,当代码超过两行的时候,不能去掉花括号
        love =  a -> System.out.println("I love you!" + a);
        love.love(521);

    }
}

interface Ilove{
    void love(int a);
}

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3. 总结

快捷键:

  • 快捷键注释多行成段,ctrl+shift+/ -> /* */
  • 快捷键注释多行,ctrl+/ -> //

总结:

  1. 必须是函数式接口,即只包含唯一一个抽象方法的接口。

  2. 格式为:

    ILove love = (int a) -> {
                System.out.println("我爱你!" + a);
            };
    love.love(520);
    
  3. Lambda表达式还可以更简化:

    ILove love =  a -> System.out.println("I love you!" + a);
    love.love(521);
    

    去掉参数类型,去掉参数括号,去掉花括号。多个参数也可以去掉参数类型,要去掉就都去掉。

    但是,当有两个参数或者无参数的时候,不能去掉参数小括号;当代码超过两行的时候,不能去掉花括号。

    ILove love =  (a,b) -> {
        System.out.println("I love you!" + a + b);
        System.out.println("我爱你" + a + b);
    }
    love.love(521,1314);
    

四、静态代理模式

  • 你:真实角色
  • 婚庆公司:代理你,帮你处理结婚的事
  • 结婚:实现结婚接口即可

演示:实现静态代理对比Thread

静态代理模式总结:

  1. 真实对象和代理对象都要实现同一个接口
  2. 代理对象要代理真实角色(要把真实对象当参数传进去)
  3. 好处:
    • 代理对象可以做很多真实对象做不了的事情(在代理类里写很多真实对象共有的方法)
    • 真实对象专注做自己的事情(真实类里只需要写自己独有的方法)
package xyz.dearliu.lesson03;

/**
 * 静态代理
 */
public class StaticProxy {
    public static void main(String[] args) {
        
        //Thread 实现了 Runnable接口
        new Thread( ()-> System.out.println("我爱你") ).start();
        //静态代理
        new WeddingCompany(new You()).happyMarry();
    }
}

/**
 * 结婚接口
 */
interface Marry{
    //人间四大喜事:久旱逢甘霖、他乡遇故知、洞房花烛夜、金榜题名时!
    void happyMarry();
}

/**
 * 真实角色 你去结婚
 */
class You implements Marry{
    @Override
    public void happyMarry() {
        System.out.println("老师要结婚了,超开心");
    }
}

/**
 * 代理角色,帮助你结婚
 */
class WeddingCompany implements Marry{

    //代理谁 -> 真实目标角色
    private Marry target;

    public WeddingCompany(Marry target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public void happyMarry() {
        before();
        this.target.happyMarry();//这就是真实对象
        after();
    }

    private void after() {
        System.out.println("结婚之后,收尾款");
    }

    private void before() {
        System.out.println("结婚之前,布置现场");
    }
}

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五、线程状态

1. 五大状态

创建状态、就绪状态、阻塞状态、运行状态、死亡状态

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2. 线程方法

setPriority(int newPriority) //(优先级)更改线程的优先级

set void sleep(long millis) //(休眠) 在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠

void join() //(插队) 等待该线程终止

static void yield() //(礼让)暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程

void interrupt() // 中断线程,别用这个方式

boolean isAlive() //(是否存活) 测试线程是否处于活动状态

3. 线程停止

  • 不推荐使用JDK提供的 stop()、destroy() 方法【已废弃】
  • 推荐线程自己停止下来(最安全)
  • 建议使用一个标志位进行终止变量,当 flag=false ,则终止线程运行

快捷键:Ctrl + Y 删除单行

package xyz.dearliu.lesson04;

/**
 * @ClassName TestStop
 * @Description 测试线程停止
 * @Author 刘英俊
 * @Date 2022/1/19 16:14
 * @Version 1.0
 **/

//1. 建议线程正常停止 -> 利用次数,不建议死循环
//2. 建议使用标志位 -> 设置一个标志位
//3. 不要使用stop等过时或者JDK不建议使用的方法

public class TestStop implements Runnable{
    //1. 设置一个标志位
    private boolean flag = true;
    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while (flag){
            System.out.println("run...Thread" + i++);
        }
    }
    /**
     * @Author 刘英俊
     * @Description //设置一个公开的方法停止线程,转换标志位
     * @Date 16:25 2022/1/19
     * @Param  * @param
     * @return void
    **/
    public void stop(){
        this.flag = false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestStop testStop = new TestStop();
        new Thread(testStop).start();

        for (int j = 0; j < 1000; j++) {
            System.out.println("main" + j);
            if (j==900){
                //调用stop方法,切换标志位,让线程停止
                testStop.stop();
                System.out.println("线程该停止了");
            }
        }
    }

}

4. 线程休眠

  • sleep(时间)指定当前线程阻塞的毫秒数
  • sleep存在异常InterruptException;
  • sleep时间达到后线程进入就绪状态
  • sleep可以模拟网络延时,倒计时等
  • 每一个对象都有一个锁,sleep不会释放锁

image-20220119163849391

模拟网络延迟:放大问题的发生性

package xyz.dearliu.lesson04;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

/**
 * @ClassName TestSleep02
 * @Description 模拟倒计时
 * @Author 刘英俊
 * @Date 2022/1/19 16:43
 * @Version 1.0
 **/
public class TestSleep02{

    public static void main(String[] args) {
        //打印当前系统时间
        Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//获取当前系统时间
        while (true){
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));
                startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//更新当前时间
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    //模拟倒计时
    public static void tenDown() throws InterruptedException {
        int num = 10;
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(num--);
            if (num <= 0){
                break;
            }
        }
    }

}

5. 线程礼让

  • 礼让线程,让当前正在执行的线程暂停,但不阻塞
  • 将线程从运行状态转为就绪状态
  • 让CPU重新调度,礼让不一定成功!看CPU心情

通俗的说:就是你给一个人让座,你站起来了,你又跟他一起竞争。

package xyz.dearliu.lesson04;

/**
 * @ClassName TestYield
 * @Description 测试礼让线程,礼让不一定成功,看cpu心情
 * @Author 刘英俊
 * @Date 2022/1/19 17:00
 * @Version 1.0
 **/
public class TestYield {
    public static void main(String[] args) {
        MyYield myYield = new MyYield();
        new Thread(myYield,"a").start();
        new Thread(myYield,"b").start();
    }
}

class MyYield implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始执行");
        if (Thread.currentThread().getName().equals("a")){
            Thread.yield();//礼让
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行");
    }
}

6. 线程强制执行(Join)

  • Join合并线程,待此线程执行完成后,再执行其他线程,其他线程阻塞
  • 可以想象成插队
package xyz.dearliu.lesson04;

/**
 * @ClassName TestJoin
 * @Description 测试Join方法
 * @Author 刘英俊
 * @Date 2022/1/19 17:22
 * @Version 1.0
 **/
public class TestJoin implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("VIP来了" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TestJoin testJoin = new TestJoin();
        Thread thread = new Thread(testJoin);
        thread.start();

        //主线程
        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            if (i == 200){
                thread.join();//插队
            }
            System.out.println("main" + i);
        }
    }
}

200以前,两个线程并发执行,200以后,等插队线程执行完之后再执行主线程。

7. 线程观测状态

面试:在Runnable中有两种状态:Ready和Running,Ready就是准备好了等待CPU调度,Running就是真的在运行,已经由CPU调度。

image-20220119173415341

package xyz.dearliu.lesson04;

/**
 * @ClassName TestState
 * @Description 观察测试线程的状态
 * @Author 刘英俊
 * @Date 2022/1/19 17:35
 * @Version 1.0
 **/
public class TestState {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread( ()->{
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("......");
        } );

        //观察状态
        Thread.State state = thread.getState();
        System.out.println(state);//New

        //观察启动后
        thread.start();
        state = thread.getState();
        System.out.println(state);

        while (state != Thread.State.TERMINATED){
            //只要线程不终止就一直输出状态
            Thread.sleep(100);
            state = thread.getState();
            System.out.println(state);
        }

//        thread.start();//会报错,死亡之后的线程不能再启动,线程死亡不能复生
    }
}

8. 线程优先级

priority

  • Java提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程,线程调度器按照优先级决定应该调度哪个线程来执行。
  • 线程的优先级用数字表示,范围从1~10
    • Thread.Min_PRIORITY = 1;
    • Thread.MAX_PRIORITY = 10;
    • Thread.NORM_PRIORITY = 5;
  • 使用以下方式改变或获取优先级
    • getPriority().setPriority(int xxx)

注意:先设置优先级,再启动

package xyz.dearliu.lesson04;

/**
 * @ClassName TestPriority
 * @Description 测试线程的优先级
 * @Author 刘英俊
 * @Date 2022/1/19 17:51
 * @Version 1.0
 **/
public class TestPriority {
    public static void main(String[] args) {
        //主线程的默认优先级
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "---->" + Thread.currentThread().getPriority());
        MyPriority myPriority = new MyPriority();

        Thread t1 = new Thread(myPriority);
        Thread t2 = new Thread(myPriority);
        Thread t3 = new Thread(myPriority);
        Thread t4 = new Thread(myPriority);
        Thread t5 = new Thread(myPriority);
        Thread t6 = new Thread(myPriority);

        //先设置优先级,在启动
        t1.start();

        t2.setPriority(1);
        t2.start();

        t3.setPriority(4);
        t3.start();

        t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        t4.start();
//  这两个会报错,通过源码发现,在1-10之间
//        t5.setPriority(-1);
//        t5.start();
//
//        t6.setPriority(11);
//        t6.start();
    }
}

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

优先级低只是意味着获得调度的概率低,并不是优先级低的就不会被调用了,这都是看CPU的调度,优先级设置有用,但又不一定按照设置的优先级执行。

9. 守护线程

人生不过三万天,加油!

daemon

  • 线程分为用户线程和守护线程
    • 用户线程:例如main
    • 守护线程:例如gc
  • 虚拟机必须确保用户线程执行完毕
  • 虚拟机不用等待守护线程执行完毕
  • 如,后台记录操作日志,监控内存,垃圾回收等待...

thread.setDaemon(true); //默认是false,表示是用户线程,正常的线程都是用户线程

package xyz.dearliu.lesson04;

/**
 * @ClassName TeatDaemon
 * @Description 测试守护线程,上帝守护你
 * @Author 刘英俊
 * @Date 2022/1/19 18:07
 * @Version 1.0
 **/
public class TeatDaemon {
    public static void main(String[] args) {
        God god = new God();
        You you = new You();

        //将上帝变成守护线程
        Thread thread = new Thread(god);
        thread.setDaemon(true);//默认是false,表示是用户线程,正常的线程都是用户线程
        thread.start();//上帝守护线程启动

        new Thread(you).start();//你,用户线程启动
    }

}
//上帝
class God implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("上帝保佑着你");
        }
    }
}

//你
class You implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 36500; i++) {
            System.out.println("你一生都开心的活着");
        }
        System.out.println("=======goodbye! world!");
    }
}

六、线程同步

多个线程操作同一资源

1. 并发

并发:同一个对象被多个线程同时操作

image-20220119182234777

2. 线程同步

synchronized:线程同步

一定会损失性能。安全和性能不可兼得!

现实生活中,我们会遇到“同一个资源,多个人都想使用”的问题,比如,食堂排队打饭,每个人都想吃饭,最天然的解决方法就是排队,一个个来。

因此,处理多线程问题时,多个线程访问同一个对象,并且某些线程还想修改这个对象。这时候我们就需要线程同步。

线程同步其实就是一种等待机制,多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列,等待前面线程使用完毕,下一个线程再使用。

3. 队列和锁

线程同步形成条件:队列 + 锁,能够解决线程的安全性。

锁:比如说大家排队上厕所,厕所要是没有锁的话,别人还是可以进来,加了锁之后,轮到你进去,别人就进不来了。每个对象都拥有一把锁。

由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间,在带来方便的同时,也带来了访问冲突问题,为了保证数据在方法中被访问时的正确性,在访问时加入锁机制,当一个线程获得对象的排它锁,独占资源,其他线程必须等待,使用后释放锁即可,存在以下问题:

  1. 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起;
  2. 在多线程竞争下,加锁,释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时,引起性能问题;
  3. 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁,会导致优先级倒置,引起性能问题。

4. 三大不安全案例

  1. 不安全买票

    package xyz.dearliu.syn;
    
    /**
     * @ClassName UnsafeBuyTicket
     * @Description 不安全的买票
     * @Author 刘英俊
     * @Date 2022/1/19 20:03
     * @Version 1.0
     **/
    
    //线程不安全,有负数,而且会拿到相同的票
    public class UnsafeBuyTicket {
        public static void main(String[] args) {
            BuyTicket station = new BuyTicket();
            new Thread(station,"学生").start();
            new Thread(station,"老师").start();
            new Thread(station,"黄牛").start();
        }
    }
    
    class BuyTicket implements Runnable{
    
        //票
        private int ticketNums = 10;
        boolean flag = true; //外部停止方式
    
        @Override
        public void run() {
            //买票
            while (flag){
                try {
                    buy();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    
        private void buy() throws InterruptedException {
            //判断是否有票
            if (ticketNums <= 0){
                flag = false;
                return;
            }
            //模拟延时
    
            Thread.sleep(100);
    
            //买票
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "买到了最后 " + ticketNums-- + " 张票" );
        }
    }
    
  2. 不安全取钱

    package xyz.dearliu.syn;
    
    /**
     * @ClassName UnsafeBank
     * @Description 不安全的取钱
     * @Author 刘英俊
     * @Date 2022/1/19 20:15
     * @Version 1.0
     **/
    //发现取完钱之后,你和你女朋友加起来有150万,银行卡里的钱成-50万了
    public class UnsafeBank {
        public static void main(String[] args) {
            Account account = new Account(100_0000,"结婚基金");
            Drawing you = new Drawing(account,50_0000,"你");
            Drawing girlFriend = new Drawing(account,100_0000,"girlFriend");
    
            you.start();
            girlFriend.start();
        }
    
    }
    //账户
    class Account{
        int money;//余额
        String name;//卡名
    
        public Account(int money, String name) {
            this.money = money;
            this.name = name;
        }
    }
    
    //银行:模拟取款
    class Drawing extends Thread{
        Account account;//账户
        int drawingMoney;//取了多少钱
        int nowMoney;//现在手里有多少钱
    
        public Drawing(Account account,int drawingMoney,String name){
            super(name);
            this.account = account;
            this.drawingMoney = drawingMoney;
        }
    
        //取钱
        @Override
        public void run() {
            if (account.money - drawingMoney < 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "钱不够,取不了");
                return;
            }
            //模拟延时
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            account.money = account.money - drawingMoney;//卡内余额 = 余额 - 取走的钱
            nowMoney = nowMoney + drawingMoney;//现在手里的钱
            System.out.println(account.name + "余额为:" + account.money);
            //Thread.currentThread().getName()  == this.getName()
            System.out.println(this.getName() + "手里的钱:" + nowMoney);
        }
    }
    
  3. 不安全集合

    package xyz.dearliu.syn;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    import java.util.Vector;
    
    /**
     * @ClassName 不安全集合
     * @Description TODO
     * @Author 刘英俊
     * @Date 2022/1/19 20:36
     * @Version 1.0
     **/
    public class UnsafeList {
        public static void main(String[] args) {
    //        Vector<String> list = new Vector<>();结果是10000,线程安全
            List<String> list = new ArrayList<>();//线程不安全,始终不到10000
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                new Thread( ()->{
                    list.add(Thread.currentThread().getName());
                } ).start();
            }
            try {
                Thread.sleep(10000);//给主线程设置延时,确保输出长度的时候,子线程执行完毕。
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(list.size());
        }
    }
    

5. 同步方法

  • 由于我们可以通过 private 关键字来保证数据对象只能被方法访问,所以我们只需要针对方法提出一套机制,这套机制就是 synchronized 关键字,它包括两种用法:synchronized 方法和 synchronized 块。
  • 同步方法:public synchronized void method(int args){}
  • synchronized 方法控制“对象”的访问,每个对线对应一把锁,每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行,否则线程会阻塞,方法一旦执行,就独占该锁,直到该方法返回才释放锁,后面被阻塞的线程才能获得这个锁,继续执行。
  • 缺陷:若将一个大的方法声明为synchronized将会影响效率

6. 同步方法弊端

image-20220119205823441

方法里面需要修改的内容才需要锁,锁的太多,浪费资源。

6. 同步块

  • 同步块:synchronized(Obj){}
  • Obj称之为 同步监视器
    • Obj可以是任何对象,但是推荐使用共享资源作为同步监视器
    • 同步方法中无需指定同步监视器,因为同步方法的同步监视器就是this,就是这个对象本身,或者是class【反射中会讲解】
  • 同步监视器的执行过程
    1. 第一个线程访问,锁定同步监视器,执行其中代码
    2. 第二个线程访问,发现同步监视器被锁定,无法访问
    3. 第一个线程访问完毕,解锁同步监视器
    4. 第二个线程访问,发现同步监视器没有锁,然后锁定并访问

7. 案例修改

  1. 买票(使用同步方法)

    package xyz.dearliu.syn;
    
    /**
     * @ClassName UnsafeBuyTicket
     * @Description 不安全的买票
     * @Author 刘英俊
     * @Date 2022/1/19 20:03
     * @Version 1.0
     **/
    
    //使用同步方法改进
    public class UnsafeBuyTicket {
        public static void main(String[] args) {
            BuyTicket station = new BuyTicket();
            new Thread(station,"学生").start();
            new Thread(station,"老师").start();
            new Thread(station,"黄牛").start();
        }
    }
    
    class BuyTicket implements Runnable{
    
        //票
        private int ticketNums = 10;
        boolean flag = true; //外部停止方式
    
        @Override
        public void run() {
            //买票
            while (flag){
                try {
                    //模拟延时
                    Thread.sleep(100);
                    buy();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    
        //synchronized 同步方法,锁的是 this
        private synchronized void buy() throws InterruptedException {
            //判断是否有票
            if (ticketNums <= 0){
                flag = false;
                return;
            }
            //买票
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "买到了最后 " + ticketNums-- + " 张票" );
        }
    }
    
  2. 银行(使用同步块)

    因为使用同步方法,锁的是this,而女朋友跟你是两个对象,有各自的锁,所以互不干预,依旧一起取钱。

    这里你和你女朋友共享Account 所以锁Account

    package xyz.dearliu.syn;
    
    /**
     * @ClassName UnsafeBank
     * @Description 不安全的取钱
     * @Author 刘英俊
     * @Date 2022/1/19 20:15
     * @Version 1.0
     **/
    //发现取完钱之后,你和你女朋友加起来有150万,银行卡里的钱成-50万了
    public class UnsafeBank {
        public static void main(String[] args) {
            Account account = new Account(1000_0000,"结婚基金");
            Drawing you = new Drawing(account,50_0000,"你");
            Drawing girlFriend = new Drawing(account,100_0000,"girlFriend");
    
            you.start();
            girlFriend.start();
        }
    
    }
    //账户
    class Account{
        int money;//余额
        String name;//卡名
    
        public Account(int money, String name) {
            this.money = money;
            this.name = name;
        }
    }
    
    //银行:模拟取款
    class Drawing extends Thread{
        Account account;//账户
        int drawingMoney;//取了多少钱
        int nowMoney;//现在手里有多少钱
    
        public Drawing(Account account,int drawingMoney,String name){
            super(name);
            this.account = account;
            this.drawingMoney = drawingMoney;
        }
    
        //取钱
        @Override
        public void run() {
            synchronized (account){
                if (account.money - drawingMoney < 0){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "钱不够,取不了");
                    return;
                }
                //模拟延时
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                account.money = account.money - drawingMoney;//卡内余额 = 余额 - 取走的钱
                nowMoney = nowMoney + drawingMoney;//现在手里的钱
                System.out.println(account.name + "余额为:" + account.money);
                //Thread.currentThread().getName()  == this.getName()
                System.out.println(this.getName() + "手里的钱:" + nowMoney);
            }
        }
    }
    
  3. 集合

    package xyz.dearliu.syn;
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    import java.util.Vector;
    
    /**
     * @ClassName 不安全集合
     * @Description TODO
     * @Author 刘英俊
     * @Date 2022/1/19 20:36
     * @Version 1.0
     **/
    public class UnsafeList {
        public static void main(String[] args) {
    //        Vector<String> list = new Vector<>();结果是10000,线程安全
            List<String> list = new ArrayList<>();//线程不安全,始终不到10000
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                new Thread( ()->{
                    synchronized (list){
                        list.add(Thread.currentThread().getName());
                    }
                } ).start();
            }
            try {
                Thread.sleep(3000);//给主线程设置延时,确保输出长度的时候,子线程执行完毕。
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(list.size());
        }
    }
    

8. 同步方法和同步块建议

  1. 对于普通同步方法,锁是当前实例对象。 如果有多个实例 那么锁对象必然不同无法实现同步。
  2. 对于静态同步方法,锁是当前类的Class对象。有多个实例 但是锁对象是相同的 可以完成同步。
  3. 对于同步方法块,锁是Synchonized括号里配置的对象。对象最好是只有一个的 如当前类的 class 是只有一个的 锁对象相同 也能实现同步。

9. 补充:JUC安全类型的集合 CopyOnWriteArrayList

package xyz.dearliu.syn;

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

/**
 * @ClassName TestJUC
 * @Description 测试JUC安全类型的集合
 * @Author 刘英俊
 * @Date 2022/1/19 21:44
 * @Version 1.0
 **/
public class TestJUC {
    public static void main(String[] args) {
        CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            new Thread( ()->{
                list.add(Thread.currentThread().getName());
            } ).start();
        }
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.print(list.size());
    }
}

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七、死锁

  • 多个线程各自占有一些共享资源,并且互相等待其他线程占有的资源才能运行,而导致两个或者多个线程都在等待对方释放资源,都停止执行的情形。某一个同步块同时拥有“两个以上对象的锁”时,就可能发生“死锁”的问题。
  • 产生死锁的四个必要条件:
    1. 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。
    2. 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。
    3. 不剥夺条件:进程已获得的资源,在未使用完之前,不能强行剥夺。
    4. 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
  • 只要想办法破其中的任意一个或多个条件就可以避免死锁发生。
package xyz.dearliu.deadlock;

/**
 * @ClassName DeadLock
 * @Description 死锁:多个线程互相抱着对方需要的资源,然后形成僵持
 * @Author 刘英俊
 * @Date 2022/1/20 13:03
 * @Version 1.0
 **/
public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Makeup girl1 = new Makeup(0,"灰姑娘");
        Makeup girl2 = new Makeup(1,"白雪公主");

        girl1.start();
        girl2.start();

    }
}
//口红
class Lipstick{

}
//镜子
class Mirror{

}

class Makeup extends Thread{
    //需要的资源只有一份,用static来保证只有一份
    static Lipstick lipstick = new Lipstick();
    static Mirror mirror = new Mirror();

    int choice;//选择
    String girlName;//使用化妆品的人

    Makeup(int choice,String girlName){
        this.choice = choice;
        this.girlName = girlName;
    }

    @Override
    public void run() {
        //化妆
        try {
            makeup();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    //化妆方法,互相持有对方的锁,就是需要拿到对方的资源
    private void makeup() throws InterruptedException {
        if (choice == 0){
            synchronized (lipstick){//获得口红的锁
                System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");
                Thread.sleep(1000);
                synchronized (mirror){//一秒钟后想获得镜子
                    System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");
                }
            }
        }else {
            synchronized (mirror){//获得镜子的锁
                System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);
                synchronized (lipstick){//2秒钟后想获得口红
                    System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");
                }
            }
        }
    }
}

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解决方法:将同步块调整位置

package xyz.dearliu.deadlock;

/**
 * @ClassName DeadLock
 * @Description 死锁:多个线程互相抱着对方需要的资源,然后形成僵持
 * @Author 刘英俊
 * @Date 2022/1/20 13:03
 * @Version 1.0
 **/
public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Makeup girl1 = new Makeup(0,"灰姑娘");
        Makeup girl2 = new Makeup(1,"白雪公主");

        girl1.start();
        girl2.start();

    }
}
//口红
class Lipstick{

}
//镜子
class Mirror{

}

class Makeup extends Thread{
    //需要的资源只有一份,用static来保证只有一份
    static Lipstick lipstick = new Lipstick();
    static Mirror mirror = new Mirror();

    int choice;//选择
    String girlName;//使用化妆品的人

    Makeup(int choice,String girlName){
        this.choice = choice;
        this.girlName = girlName;
    }

    @Override
    public void run() {
        //化妆
        try {
            makeup();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    //化妆方法,互相持有对方的锁,就是需要拿到对方的资源
    private void makeup() throws InterruptedException {
        if (choice == 0){
            synchronized (lipstick){//获得口红的锁
                System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");
                Thread.sleep(1000);
            }
            synchronized (mirror){//一秒钟后想获得镜子
                System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");
            }
        }else {
            synchronized (mirror){//获得镜子的锁
                System.out.println(this.girlName + "获得镜子的锁");
                Thread.sleep(2000);
            }
            synchronized (lipstick){//2秒钟后想获得口红
                System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");
            }
        }
    }
}

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八、Lock(锁)

从JDK5.0开始,Java提供了更强大的线程同步机制——通过显示定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当。

java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问,每次只能有一个线程对Lock对象加锁,线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。

ReentrantLock类(可重入锁)实现类Lock,它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义,在实现线程安全的控制中,比较常用的是ReentrantLock,可以显示加锁、释放锁。

格式:

image-20220120155121329

package xyz.dearliu.gaoji;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @ClassName TestLock
 * @Description 测试Lock锁
 * @Author 刘英俊
 * @Date 2022/1/20 15:43
 * @Version 1.0
 **/
public class TestLock {
    public static void main(String[] args) {
        TestLock2 testLock2 = new TestLock2();
        new Thread(testLock2).start();
        new Thread(testLock2).start();
        new Thread(testLock2).start();
    }
}
class TestLock2 implements Runnable{
    int ticketNums = 10;

    //定义lock锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            lock.lock();//加锁
            try{
                if (ticketNums>0){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到" + ticketNums--);
                }else {
                    break;
                }
            }finally {
                //解锁
                lock.unlock();
            }

        }
    }
}

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synchronized与Lock的对比:

  • Lock是显示锁(手动开启和关闭锁,别忘记关闭锁)synchronized是隐式锁,出了作用域自动释放
  • Lock只有代码块锁,synchronized有代码块锁和方法锁
  • 使用Lock锁,JVM将花费较少的时间来调度线程,性能更好。并且具有更好的扩展性(提供更多的子类)。
  • 优先使用顺序:
    • Lock > 同步代码块(已经进入了方法体,分配了相应资源)> 同步方法(在方法体之外)

补充:

  • try——catch
  • try——finally
  • try——catch——finally
  • 但catch和finally语句不能同时省略。

九、线程协作

生产者消费者模式(并不是开发模式)

1. 线程通信

  • 应用场景:生产者和消费者问题
    • 假设仓库中只能存放一件产品,生产者将生产出来的产品放入仓库,消费者将仓库中产品取走消费。
    • 如果仓库中没有产品,则生产者将产品放入仓库,否则停止生产并等待,直到仓库中的产品被消费者取走为之。
    • 如果仓库中放有产品,则消费者可以将产品取走消费,否则停止消费并等待,直到仓库中再次放入产品为止。

2. 线程通信分析

这是一个线程同步问题,生产者和消费者共享同一个资源,并且生产者和消费者之间相互依赖,互为条件。

  • 对于生产者,没有生产产品之前,要通知消费者等待。而生产了产品之后,又需要马上通知消费者消费。
  • 对于消费者,在消费之后,要通知生产者已经结束消费,需要生产新的产品以供消费。
  • 在生产者消费者问题中,仅有synchronized是不够的
    • synchronized可阻止并发更新同一个共享资源,实现了同步
    • synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递(通信)

3. 解决方法

Java提供了几个方法解决线程之间的通信问题

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注意:均是Object类的方法,都只能在同步方法或者同步代码块中使用,否则会抛出异常:IIIegalMonitorStateException

4. 解决方式1

并发协作模式“生产者/消费者模式” ---> 管乘法

  • 生产者:负责生产数据的模块(可能是方法,对象,线程,进程);
  • 消费者:负责数据处理的模块(可能是方法,对象,线程,进程);
  • 缓冲区:消费者不能直接使用生产者的数据,他们之间有个“缓冲区”,生产者将生产好的数据放入缓冲区,消费者从缓冲区拿出数据

image-20220120164214140

package xyz.dearliu.gaoji;

/**
 * @ClassName TestPC
 * @Description TODO 测试:生产者消费者模型 --> 利用缓冲区解决:管乘法
 * @Author 刘英俊
 * @Date 2022/1/20 16:53
 * @Version 1.0
 **/

//生产者,消费者,产品,缓冲区
public class TestPC {
    public static void main(String[] args) {
        SynContainer container = new SynContainer();
        new Producter(container).start();
        new Consumer(container).start();
    }
}

//生产者
class Producter extends Thread{
    SynContainer container;
    public Producter(SynContainer container){
        this.container = container;
    }

    //生产
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            container.push(new Chicken(i));
            System.out.println("生产了第" + i + "只鸡");
        }
    }
}

//消费者
class Consumer extends Thread{
    SynContainer container;
    public Consumer(SynContainer container){
        this.container = container;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消费了第-->" + container.pop().id + "只鸡");
        }
    }
}

//产品
class Chicken{
    int id;//产品编号

    public Chicken(int id) {
        this.id = id;
    }
}

//缓冲区
class SynContainer{

    //需要一个容器大小
    Chicken[] chickens = new Chicken[10];
    //容器计数器
    int count = 0;
    //生产者放入产品
    public synchronized void push(Chicken chicken){
        //如果容器满了,就需要等待消费者消费
        if (count == chickens.length){
            //通知生产者等待
            System.out.println("容器满了,生产者不要生产了");
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //如果没有满,我们就需要丢入产品
        chickens[count] = chicken;
        count++;
        //可以通知消费者消费了
        this.notifyAll();
    }

    //消费者消费产品
    public synchronized Chicken pop(){
        //判断能否消费
        if (count == 0){
            //等待生产者生产,消费者等待
            System.out.println("容器里没有鸡,生产者生产,消费者等待");
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //如果可以消费
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];
        //吃完了,通知生产者生产
        System.out.println("我吃完了,生产者生产");
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }

}

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5. 解决方式2

并发协作模式“生产者/消费者模式” ---> 信号灯法

给一个标志,根据标志的不同,给他不同的行为,或等待,或唤醒。

package xyz.dearliu.gaoji;

/**
 * @ClassName TestPC2
 * @Description TODO 测试生产者消费者问题方法2 : 信号灯法
 * @Author 刘英俊
 * @Date 2022/1/20 17:33
 * @Version 1.0
 **/
public class TestPC2 {
    public static void main(String[] args) {
        TV tv = new TV();
        new Player(tv).start();
        new Watcher(tv).start();
    }

}
//生产者  演员  拍节目
class Player extends Thread{
    TV tv;
    public Player(TV tv){
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            if (i%2 == 0){
                this.tv.play("快乐大本营播放中");
            }else {
                this.tv.play("抖音,记录美好生活");
            }
        }
    }
}

//消费者 观众 看演员拍好的节目
class Watcher extends Thread{
    TV tv;
    public Watcher(TV tv){
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            tv.watch();
        }
    }
}

//产品 节目
class TV{
    //演员表演 观众等待
    //观众观看 演员等待
    String voice;//表演的节目
    boolean flag = true;//默认为真 演员表演
    //表演
    public synchronized void play(String voice){
        if (!flag){//演员等待
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("演员表演了" + voice);
        //通知观众观看
        this.notifyAll();
        this.voice = voice;
        this.flag = !this.flag;
    }

    //观看
    public synchronized void watch(){
        //演员在表演,观众等待
        if (flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("观众观看了" + voice);
        //通知演员表演
        this.notifyAll();
        this.flag = !this.flag;
    }


}

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6. 使用线程池

  • 背景:经常创建和销毁、使用量特别大的资源,比如并发情况下的线程,对性能影响很大。

  • 思路:提前创建好多个线程,放入线程池中,使用时直接获取,使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。

  • 好处:

    1. 提高响应速度(减少了创建新线程的时间)
    2. 降低资源消耗(重复利用线程池中线程,不需要每次都创建)
    3. 便于线程管理
      • corePoolSize:核心池的大小
      • maximumPoolSize:最大线程数
      • keepAliveTime:线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
  • JDK 5.0 起提供了线程池相关API : ExecutorService 和 Executors

  • ExecutorService:真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor

    • void execute(Runnable command) : 执行任务/命令,没有返回值,一般用来执行Runnable
    • <T>Future<T> submit(Callable<T> task):执行任务,有返回值,一般又来执行Callable
    • void shutdown() : 关闭连接池
  • Executors : 工具类、线程池的工厂类,用于创建并返回不同类型的线程池

package xyz.dearliu.gaoji;

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

/**
 * @ClassName TestPool
 * @Description TODO 测试线程池
 * @Author 刘英俊
 * @Date 2022/1/20 18:06
 * @Version 1.0
 **/
public class TestPool {
    public static void main(String[] args) {
        //1. 创建线程池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);//参数为池子的大小
        //2. 将线程丢在池子里
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());

        //3. 关闭连接
        service.shutdown();
    }
}

class MyThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

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posted @ 2022-01-20 18:31  Laxsilence  阅读(110)  评论(1)    收藏  举报