多线程

1.进程Process和线程Thread

  • 一个进程有多个线程,线程是cpu调度和执行的单位

  • 进程是系统资源分配的单位

概念

  • 线程就是独立的执行路径

  • 在程序运行时,即使没有自己创建的线程,后台也会有多个线程,如主线程,gc线程

  • main()称之为主线程,为系统的入口,用于执行整个程序

  • 在一个进程中,如果开辟了多少个线程,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

  • 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

  • 线程会带来额外的开销,如cpu调度时间,并发控制开销

  • 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

2.线程创建

第一种:继承Thread类

  1. 自定义线程类继承Thread类

  2. 重写run()方法,编写线程执行体

  3. 创建线程对象,调用start()方法启动线程

不建议使用:避免OOP单继承局限性

package com.thread;

//创建线程方式一:继承Thread类,重写run()方法,调用start开启线程
//注意:线程开启不一定立即执行,由cpu调度执行
public class TestThread extends Thread{
   @Override
   public void run() {
       //run方法线程体
       for (int 0; 20; i++) {
           System.out.println("我在看代码--" i);
      }
  }

   public static void main(String[] args) {
       //main线程,主线程
       //创建一个线程对象
       TestThread testThread new TestThread();
       //调用一个start()方法开启线程
       testThread.start();
       for (int 0; 2000; i++) {
           System.out.println("我在学习多线程--" i);
      }
  }
}

注意:线程开启不一定立即执行,由cpu调度执行

例子:

package com.thread;

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 TestThread2 extends Thread{
   private String url;//网络图片地址
   private String name;//保存的文件名

   public TestThread2(String url,String name){
       this.url url;
       this.name name;
  }
   //下载图片线程的执行体
   @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) {
       TestThread2 t1 new TestThread2("https://pic.cnblogs.com/avatar/2618914/20211104145858.png","1.jpg");
       TestThread2 t2 new TestThread2("https://pic.cnblogs.com/face/2648713/20211123113130.png","2.jpg");
       TestThread2 t3 new TestThread2("https://common.cnblogs.com/images/logo/logo20170227.png","3.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");
      }
  }
}

第二种:实现runnable接口

  1. 定义一个类实现runnable接口

  2. 实现run()方法,编写线程执行体

  3. 创建线程对象,调用start()方法启动线程

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

package com.thread;

/**
* 1. 定义一个类实现runnable接口
* 2. 实现run()方法,编写线程执行体
* 3. 创建线程对象,调用start()方法启动线程
*/
public class TestThread3 implements Runnable{

   @Override
   public void run() {
       for (int 0; 200; i++) {
           System.out.println("我在看代码--");
      }
  }

   public static void main(String[] args) {
       //创建runnable接口的实现类对象
       TestThread3 testThread3 new TestThread3();
       //创建线程对象,通过线程对象来开启我们的线程,代理
//       Thread thread = new Thread(testThread3);
//       thread.start();
       new Thread(testThread3).start();

       for (int 0; 1000; i++) {
           System.out.println("我在学习多线程--" i);
      }
  }
}

多线程操作同一资源

package com.thread;

//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 TestThread4 implements Runnable{

   //票数
   private int ticketNums 10;

   @Override
   public void run() {
       while (true){
           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-- +"张票");
      }
  }

   public static void main(String[] args) {
       TestThread4 testThread4 new TestThread4();
       new Thread(testThread4,"小明").start();
       new Thread(testThread4,"老师").start();
       new Thread(testThread4,"黄牛").start();
  }
}

案例:

龟兔赛跑

package com.thread;

//模拟龟兔赛跑
public class Race implements Runnable{

   //胜利者
   private static String winner;

   @Override
   public void run() {
       for (int 0; <= 100; i++) {

           //模拟兔子休息
           if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子")&&i%10==0){
               try {
                   Thread.sleep(10);
              } catch (InterruptedException e) {
                   e.printStackTrace();
              }
          }

           //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" "步");
      }
  }
   //判断是否完成比赛
   private boolean gameOver(int steps){
       //判断是否有胜利者
       if (winner!=null){//已经存在胜利者了
           return true;
      }{
           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();
  }
}

第三种:实现Callable接口(了解)

  • 实现Callable接口,需要返回值类型

  • 重写call方法,需要抛出异常

  • 创建目标对象

  • 创建执行服务:ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);

  • 提交执行:Future<Boolean> result1 = ser.submit(t1);

  • 获取结果:boolean r1 = result1.get()

  • 关闭服务:ser.shutdownNow();

package com.thread;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

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

//线程创建方式3:实现Callable接口
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
   private String url;
   private String name;
   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://pic.cnblogs.com/avatar/2618914/20211104145858.png","1.jpg");
       TestCallable t2 new TestCallable("https://pic.cnblogs.com/face/2648713/20211123113130.png","2.jpg");
       TestCallable t3 new TestCallable("https://common.cnblogs.com/images/logo/logo20170227.png","3.jpg");
       //创建执行服务:
       ExecutorService ser Executors.newFixedThreadPool(3);
       //提交执行:
       Future<Booleanresult1 ser.submit(t1);
       Future<Booleanresult2 ser.submit(t2);
       Future<Booleanresult3 ser.submit(t3);
       //获取结果:
       boolean r1 result1.get();
       boolean r2 result2.get();
       boolean r3 result3.get();
       //关闭服务:
       ser.shutdownNow();
  }
}

Lamda表达式

为什么要使用lamda表达式

  • 避免匿名内部类定义过多

  • 可以让你的代码看起来很简洁

  • 去掉了一堆没有意义的代码,只留下核心的逻辑

package com.thread.lambda;

/**
* 推导Lamda表达式
*/
public class TestLambda1 {

   //3.静态内部类
   static class Like2 implements ILike{
       @Override
       public void lambda() {
           System.out.println("i like lambda2");
      }
  }

   public static void main(String[] args) {
       ILike like new Like();
       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");
          }
      }
       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");
          }
      };
       like.lambda();

       //6.用lambda简化
       like = ()->{
           System.out.println("i like lambda5");
      };
       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");
  }
}
package com.thread.lambda;

public class TestLambda2 {

   public static void main(String[] args) {
       //1.lambda表示简化
       ILove love = (int a) -> {
           System.out.println("i love you-->" a);
      };
       //简化1.参数类型
       love = (a)-> {
           System.out.println("i love you-->" a);
      };
       //简化2.简化括号
       love a-> {
           System.out.println("i love you-->" a);
      };
       //简化3.去掉花括号
       love a-> System.out.println("i love you-->" a);
       /**
        * 总结:
        * lambda表达式只能有一行代码的情况下才能简化成一行,如果有多行,那么就用代码块包裹
        * 前提是接口为函数式接口
        * 多个参数也可以去掉参数类型,要去掉就都去掉,必须加括号
        */

       love.love(521);
  }
}
interface ILove{
   void love(int a);
}

 

函数式接口的定义:

  • 任何接口,如果只包含唯一的一个抽象方法,那么他就是一个函数式接口

  • 对于函数式接口,我们可以通过lamda表达式来创建该接口的对象

静态代理

package com.thread;

/**
* 静态代理模式:
* 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
* 好处:
* 代理对象可以做很多真实对象做不了的事情
* 真实对象专注做自己的事情
*/
public class StacticProxy {
public static void main(String[] args) {
You you = new You();//你要结婚
new Thread( ()-> System.out.println("我爱你")).start();

new WeddingCompany(new You()).HappyMary();

// WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(you);
// weddingCompany.HappyMary();
}
}
interface Marry{
void HappyMary();
}
//真实角色
class You implements Marry{

@Override
public void HappyMary() {
System.out.println("秦老师要结婚了");
}
}
//代理角色,帮助你结婚
class WeddingCompany implements Marry{
//代理谁?
private Marry target;
public WeddingCompany(Marry target){
this.target = target;
}
@Override
public void HappyMary() {
before();
this.target.HappyMary();//这就是真实对象
after();
}

private void after() {
System.out.println("结婚之后:收红包");
}

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

3.线程状态

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线程停止

package com.thread.state;

/**
* 测试stop
* 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或者destory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++);
}
}

//2.设置一个公开的方法停止线程,转换标志位
public void stop(){
this.flag = false;
}

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

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
System.out.println("main" + i);
if (i == 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");
}
}
}
}

 

线程休眠

  • sleep(时间)指定当前线程阻塞的毫秒数

  • sleep存在异常InterruptedException

  • 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

package com.thread.state;

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

//模拟倒计时
public class TestSleep2 {

public static void main(String[] args) {
// try {
// tenDown();
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
//打印当前系统时间
Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//获取系统当前时间
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;
}
}
}
}

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

package com.thread.state;
/**
* 测试礼让线程
* 礼让不一定成功,看cpu
*/
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");
Thread.yield();//礼让
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程停止执行");
}
}

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 com.thread.state;

//测试join方法,想象成插队
public class TestJoin implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("线程vip来了" + i);
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//启动我们的线程
TestJoin testJoin = new TestJoin();
Thread thread = new Thread(testJoin);
thread.start();

//主线程
for (int i = 0; i < 50; i++) {
if (i==20){
thread.join();//插队
}
System.out.println("main" + i);
}
}
}

线程状态观测

package com.thread.state;

//观察测试线程的状态
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();//启动线程
state = thread.getState();
System.out.println(state);//RUN

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();//更新线程状态
System.out.println(state);//输出状态
}
}
}

线程优先级

  • Java提供了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)

优先级的设定建议在start()调度前

package com.thread.state;

//测试线程的优先级
public class TestPriority {

public static void main(String[] args) {
//主线程默认优先级
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,再启动
t1.start();

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

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

t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);//MAX_PRIORITY=10
t4.start();

t5.setPriority(8);
t5.start();

t6.setPriority(7);
t6.start();
}
}

class MyPriority implements Runnable{

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

守护线程

  • 线程分为用户线程守护线程

  • 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

package com.thread.state;

//测试守护线程
//上帝守护你
public class TestDaemon {
public static void main(String[] args) {
God god = new God();
You you = new You();
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("上帝守护着你");
}
}
}
//你
class You implements Runnable{

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

4.线程同步

并发:同一个对象多个线程同时操作

处理多线程问题时,多个线程访问同一个对象(并发),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。

队列和锁

线程同步形成条件:队列+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synchronized,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:

    • 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起

    • 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

    • 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

同步方法:public synchronized void method(int args){}

缺陷:若将一个大的方法申明为synchronized将会影响效率

同步方法的弊端

  • 方法里面需要修改的内容才需要锁,锁的太多,浪费资源

同步块

  • 同步块:synchronized (Obj){}

  • 0bj 称之为 同步监视器

    • 0bj 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

synchronized锁的是方法,类本身

synchronized同步块,可以锁任何对象

锁的对象就是变化的量,需要增删改的对象

CopyOnWriteArrayList

本身安全的ArrayList

package com.thread.syn;

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

//测试JUC安全类型的集合
public class TestJUC {
public static void main(String[] args) {
CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();
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.println(list.size());
}
}

5.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,就可能会发生”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

死锁避免方法:只需破坏以上条件中的一个或多个条件,就可以避免死锁的发生

package com.thread.syn;

/**
* 死锁:多个线程互相抱着对方需要的资源,然后形成僵持
*/
public class DeadLock {
public static void main(String[] args) {
Makeup g1 = new Makeup(0,"灰姑凉");
Makeup g2 = new Makeup(1,"白雪公主");
g1.start();
g2.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

public 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,互相持有对方的锁,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(1000);

}
synchronized (lipstick) {//一秒钟后想获得口红
System.out.println(this.girlName + "获得口红的锁");
}
}
}
}

Lock锁

  • 从JDK5.0开始,Java提供了更强大的线程同步机制-----通过显式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 类实现了 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,可以显式加锁、释放锁

package com.thread.gaoji;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

//测试Lock锁
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 {
lock.lock();//加锁
if (ticketNums>0){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(ticketNums--);
}else {
break;
}
}finally {
lock.unlock();//解锁
}
}
}
}

synchronized与Lock的对比

  • Lock是显式锁(手动开启和关闭锁,别忘记关闭锁) synchronized是隐式锁,出了作用域自动籽放

  • 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)

6.线程协作

生产者消费者模式

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)

解决方式1

并发协作模型“生产者/ 消费者模式”-->管程法

  • 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:负责处理数据的模块(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

package com.thread.gaoji;

/**
* 测试生产者消费者模型-->利用缓冲区解决
* 管程法
* 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 Productor(container).start();
new Consumer(container).start();

}
}
//生产者
class Productor extends Thread{
SynContainer container;

public Productor(SynContainer container) {
this.container = container;
}

//生产

@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("生产了" + i + "只鸡");
container.push(new Chicken(i));
}
}
}
//消费者
class Consumer extends Thread{
SynContainer container;

public Consumer(SynContainer container) {
this.container = container;
}
//消费

@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("消费了" + 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){
//通知消费者消费,生产者等待
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
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
this.notifyAll();
return chicken;
}
}

 

解决方式2

并发协作模型“生产者/消费者模式”---> 信号灯法(通过标志位判断)

package com.thread.gaoji;

/**
* 测试生产者消费者问题2
* 信号灯法
* 标志位解决
*/
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
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
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 T
//观众观看,演员等待 F
String voice;//表演的节目
boolean flag = true;
//表演
public synchronized void play(String voice){
if (!flag){
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();//通知唤醒
this.voice = voice;
this.flag = !this.flag;
}
//观看
public synchronized void watch(){
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;
}
}

7.线程池

  • 背景:经常创建和销毀、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。类似生活中的交通工具

  • 好处:

    • 提高响应速度(减少了创建新线程的时间)

    • 降低资源消耗(重复利用线程池中线程,不需要每次都创建)

    • 便于线程管理(...)

      • corePoolSize: 核心池的大小

      • maximumPoolSize : 最大线程数

      • keepAlive Time:线程没有任务时最多保持多长时间后会终止

使用线程池

  • 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ThreadPooExecutor

    • 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,一般用来执行Callable

    • void shutdown():关闭连接池

  • Exeouors: 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 com.thread.gaoji;

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

/**
* 测试线程池
*/
public class TestPool {
public static void main(String[] args) {
//1.创建服务,创建线程池
//newFixedThreadPool 参数为线程池大小
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
//执行
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
//2.关闭连接
service.shutdown();
}
}
class MyThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());

}
}

8.总结

package com.thread.gaoji;

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

/**
* 回顾总结线程的创建
*/
public class ThreadNew {
public static void main(String[] args) {
new MyThread1().start();

new Thread(new MyThread2()).start();

FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(new MyThread3());
new Thread(futureTask).start();

try {
Integer integer = futureTask.get();
System.out.println(integer);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//1.继承Thread类
class MyThread1 extends Thread{
@Override
public void run() {
System.out.println("MyThread1");
}
}
//2.实现Runnable接口
class MyThread2 implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println("MyThread2");
}
}
//3.实现Callable接口
class MyThread3 implements Callable<Integer>{

@Override
public Integer call() throws Exception {
System.out.println("MyThread3");
return 100;
}
}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

posted @ 2022-03-03 22:41  Stupefy  阅读(118)  评论(0)    收藏  举报