Java多线程
基本概念：程序、进程、线程
程序(program)
是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码，静态对象。
进程(process)
是程序的一次执行过，或正在运行的一个程序。是一个动态的过程：有它自身的产生、存在和消亡过程。——生命周期
如：运行中的QQ，运行中的MP3播放器
程序是静态的，进程是动态的
进程作为资源分配的单位，系统在运行时会为每个进程分不同的内存区域。
线程(thread)
进程可一步细化为线是个序内部的条执行路径。
若一个进程同时间并行执行多个线程，就是支持多线程的
线程作为调度和执行的单位，每个拥有独立运栈序计数器(pc)，线程切换的开销小
一个进程中的多线共享相同内存单元/内存地址空间-->它们从同一堆中分配对象，可以访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便、高效但多个操作共享系统资源可能就会带来安全的隐患。
单核CPU和多核 CPU的理解
单核CPU，其实是一种假的多线程，因为在一个时间单元内，也只能执行一个线程的任务。例如:虽然有多车道，但是收费站只有一个工作人员在收费，只有收了费才能通过，那么CPU就好比收费人员。如果有某个人不想交钱，那么收费人员可以把他“挂起”（晾着他，等他想通了，准备好了钱，再去收费）。但是因为CPU时间单元特别短，因此感觉不出来。
如果是多核的话，才能更好的发挥多线程的效率。(现在的服务器都是多核的)
一个Java应用程序java.exe，其实至少有三个线程: main()主线程，gc()垃圾回收线程，异常处理线程。当然如果发生异常，会影响主线程。
并行与并发
并行:多个CPU同时执行多个任务。比如:多个人同时做不同的事。
并发:一个CPU(采用时间片)同时执行多个任务。比如:秒杀、多个人做同一件事。
使用多线程的优点
背景:以单核CPU为例，只使用单个线程先后完成多个任务（调用多个方法），肯定比用多个线程来完成用的时间更短，为何仍需多线程呢?
多线程程序的优点:
1.提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义，可增强用户体验。
2.提高计算机系统CPU的利用率
3.改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程，独立运行，利于理解和修改
何时需要多线程
程序需要同时执行两个或多个任务。
程序需要实现一些需要等待的任务时，如用户输入、文件读写操作、网络操作、搜索等。
需要一些后台运行的程序时。
线程的创建和使用
线程的创建和启动
Java语言的JVM允许程序运行多个线程，它通过java.lang.Thread类来体现。
Thread类的特性
每个线程都是通过某个特定Thread对象的run()方法来完成操作的，经常把run()方法的主体称为线程体
通过该Thread对象的start()方法来启动这个线程，而非直接调用run()
构造器
Thread():创建新的Thread对象
Thread(String threadname):创建线程并指定线程实例名
Thread(Runnable target):指定创建线程的目标对象，它实现了Runnable接口中的run方法
Thread(Runnable target, String name):创建新的Thread对象
package day05;
public class Demo06 {
public static void main(String[] args) {
//3.创建Thread子类对象，即创建了线程对象。
Mythread thr1 = new Mythread();
//调用线程对象start方法:启动线程，调用run方法。
thr1.start();
//主线程，输出100以内的奇数
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if(i%2!=0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i);
}
}
}
}
//1. 创建一个子类，继承Thread类
//建了一个线程 输出100以内偶数
class Mythread extends Thread{
//2.子类中重写Thread类中的run方法。
public Mythread() {
super();
}
public void run() {
for(int i =0;i<100;i++) {
if (i%2==0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i);
}
}
}
}
API中创建线程的两种方式
-
方式一：继承Thread类
-
定义子类继承Thread类。
-
子类中重写Thread类中的run方法。
-
创建Thread子类对象，即创建了线程对象。
-
调用线程对象start方法:启动线程，调用run方法。
-
-
注意点:
如果自己手动调用run()方法，那么就只是普通方法，没有启动多线程模式。 run()方法由JVM调用，什么时候调用，执行的过程控制都有操作系统的CPU调度决定。
想要启动多线程，必须调用start方法。
一个线程对象只能调用一次start()方法启动，如果重复调用了，则将抛出以上的异常“IllegalThreadStateException”。
-
方式二:实现Runnable接口
package multithreading;
public class Demo02 {
public static void main(String[] args) {
//3.创建实现类的对象
Threadtext thread = new Threadtext();
//4.将此对象作为参数传递给Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
Thread t1 = new Thread(thread);
//通过Thread类的对象调用start(): ① 启动线程 ②调用当前线程的run()
t1.setName("线程1");
t1.start();
//run 方法共享同一份资源
//再启动一个线程
Thread t2 = new Thread(thread);
t2.setName("线程2");
t2.start();
}
}
// 1.实现runnable接口
class Threadtext implements Runnable {
//2.重写run方法
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i%2==0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
}
}
}
}
-
定义子类，实现Runable接口。
-
子类中重写Runnable接口中的run方法。
-
通过Thread类含参构造器创建线程对象。
-
将Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造器中。
-
调用Thread类的start方法:开启线程，调用Runnable子类接口的run方法。
-
继承方式和实现方式的联系与区别
-
区别
- 继承Thread:线程代码存放Thread子类run方法中。
- 实现Runnable:线程代码存在接口的子类的run方法。
-
实现方法的好处
- 避免了单继承的局限性
- 多个线程可以共享同一个接口实现类的对象，非常适合多个相同线程来处理同一份资源。
-
两种方式的对比：
-
开发中:优先选择:实现Runnable接口的方式
-
原因:
1.实现的方式没类的单继承性的局限性
2．实现的方式更适合来处理多个线程共享数据的情况。 -
联系: public class Thread impLements Runnable
-
相同点:两种方式都需要重写run(),将线程要执行的逻辑声明在run()中。|
-
-
线程通信
wait() / notify () / notifyAll()∶此三个方法定义在0bject类中的。
Thread类的有关方法
-
void start():启动线程，并执行对象的run()方法
-
run():线程在被调度时执行的操作
-
String getName():返回线程的名称
-
void setName(String name):设置该线程名称
-
static Thread currentThread():返回当前线程。在Thread子类中就是this，通常用于主线程和Runnable实现类
-
static void yield():线程让步
- 暂停当前正在执行的线程，把执行机会让给优先级相同或更高的线程
- 若队列中没有同优先级的线程，忽略此方法
-
join():当某个程序执行流中调用其他线程的join()方法时，调用线程将被阻塞，直到 join()方法加入的join 线程执行完为止
- 低优先级的线程也可以获得执行
-
static void sleep(long millis):(指定时间:毫秒)
-
令当前活动线程在指定时间段内放弃对CPU控制,使其他线程有机会被执行,时间到后重排队。
-
抛出InterruptedException异常
-
-
stop():强制线程生命期结束，不推荐使用
-
boolean isAlive():返回booleah，判断线程是否还活着
线程的调度
-
调度策略
- 时间片
- 高优先级的线程抢占CPU
-
Java的调度方法
- 同优先级线程组成先进先出队列（先到先服务），使用时间片策略
- 对高优先级，使用优先调度的抢占式策略
-
线程的优先等级
- MAX_PRIORITY : 10
- MIN_PRIORITY : 1
- NORM_PRIORITY : 5
-
涉及的方法
-
getPriority() : 返回线程优先值
-
setPriority(int newPriority) ：改变线程的优先级
-
说明
- 线程创建时继承父线程的优先级
- 低优先级只是获得调度的概率低，并非一定是在高优先级线程之后才被调用
线程的分类
Java中的线程分为两类:一种是守护线程，一种是用户线程。
-
它们在几乎每个方面都是相同的，唯一的区别是判断JVM何时离开。
-
守护线程是用来服务用户线程的，通过在start()方法前调用thread.setDaemon(true)可以把一个用户线程变成一个守护线程。
-
Java垃圾回收就是一个典型的守护线程。
-
若JVM中都是守护线程，当前JVM将退出。
-
形象理解:兔死狗烹，鸟尽弓藏
package multithreading;
public class Demo03 {
public static void main(String[] args) {
// 实例化对象
MyThread02 my02 = new MyThread02();
// 实现runnable接口方法 将此对象作为参数传递给Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
MyThread01 my01 = new MyThread01();
Thread my1 = new Thread(my01);
// 设置优先级和名称
my1.setPriority(10);
my02.setPriority(1);
my1.setName("进程1");
my02.setName("进程2");
// 启动线程
my1.start();
my02.start();
System.out.println(my1.getName() +"的优先级:"+ my1.getPriority());
System.out.println(my02.getName() +"的优先级:"+my02.getPriority());
}
}
class MyThread01 implements Runnable{
@Override
public void run() {
//遍历100以内的奇数
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i%2!=0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
}
}
}
}
class MyThread02 extends Thread {
//遍历100以内的偶数
public void run() {
for(int i =0;i<100;i++) {
if (i%2==0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
}
}
}
}
线程的生命周期
- JDK中用Thread.State类定义了线程的几种状态
要想实现多线程，必须在主线程中创建新的线程对象。Java语言使用Thread类及其子类的对象来表示线程，在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下的五种状态:
- 新建:当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时，新生的线程对象处于新建状态
- 就绪:处于新建状态的线程被start()后，将进入线程队列等待CPU时间片，此时它已具备了运行的条件，只是没分配到CPU资源
- 运行:当就绪的线程被调度并获得CPU资源时,便进入运行状态，run()方法定义了线程的操作和功能
- 阻塞:在某种特殊情况下，被人为挂起或执行输入输出操作时，让出 CPU并临时中止自己的执行，进入阻塞状态
- 死亡:线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性地中止或出现异常导致结束
线程的同步
- 问题的提出
- 多个线程执行的不确定性引起执行结果的不稳定
- 多个线程对账本的共享，会造成操作的不完整性，会破坏数据。
例子：夫妻共有一个银行卡，卡上有3000块，老公和老婆同时取2000块，由于数据并不同步（在扣款成功前，另一个进行判断），会造成两人都取款成功，卡上余额为-1000。
方法一：同步代码块
synchronized(同步监视器){
// 需要被同步的代码
}
-
说明：操作共享数据的代码，即为需要被同步的代码。
-
共享数据：多个线程共通操作的变量
-
同步监视器，俗称：锁。任何一个类的对象，都可以充当一个锁。
要求：多个线程必须要共用同一把锁。
补充:在实现Runnable接口创建多线程的方式中，我们可以考虑使用this充当同步监视器
-
同步解决了线程的安全问题，但是由于处理数据时相当于单线程，处理效率变低。、
package multithreading;
// 例子：创建三个窗口卖票，总票数为100张，使用实现runnable接口的方法。
// 问题1：重票，错票，线程的安全问题
// 问题出现的原因，当某个线程正在操作车票的过程中，尚未操作完成时，其他线程参与进来，也操作车票
// 如何解决？当一个线程在操作ticket的时候，其他线程不能参与进来。知道线程a操作完ticket时，线程才可以操作ticket。
// 即使线程a出现了阻塞，也不能改变（）线程的同步锁
public class Demo04 {
public static void main(String[] args) {
Windows01 w = new Windows01();
Thread w1 = new Thread(w);
Thread w2 = new Thread(w);
Thread w3 = new Thread(w);
w1.setName("窗口1");
w2.setName("窗口2");
w3.setName("窗口3");
w1.start();
w2.start();
w3.start();
}
}
class Windows01 implements Runnable {
private int ticket = 100;
//Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
for (;;) {
//synchronized(obj) {
synchronized(this) {//可以用this（当前对象代替），看对象是否唯一。
if (ticket>0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"买票，票号为："+ticket);
ticket--;
}else {
break;
}
}
}
}
}
package multithreading;
// 例子：创建三个窗口卖票，总票数为100张 使用继承Thread类的方式
// 在继承Thread类创建多线程的方式中，慎用this充当同步监视器，可以考虑使用当前类充当同步监视器
public class Demo05 {
public static void main(String[] args) {
Windows02 w1 = new Windows02();
Windows02 w2 = new Windows02();
Windows02 w3 = new Windows02();
w1.setName("窗口1");
w2.setName("窗口2");
w3.setName("窗口3");
w1.start();
w2.start();
w3.start();
}
}
class Windows02 extends Thread {
private static int ticket = 100;
//对象必须同一个，所以用static修饰
//private static Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
for (;;) {
//synchronized (obj) {
synchronized(Windows02.class){//这里可以用当前类代替对象
//Class clazz = Windows02.class
if (ticket>0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"买票，票号为："+ticket);
ticket--;
}else {
break;
}
}
}
}
}
方法二：同步方法
-
同步方法仍然涉及到同步监视器，只是不需要我们显式的声明
-
非静态的同步方法，同步监视器是：this
静态的同步方法，同步监视器是：当前类本身
package multithreading;
// 例子：创建三个窗口卖票，总票数为100张 使用继承Thread类的方式
//使用同步方法来解决继承Thread类的方式中的线程安全问题
public class Demo07 {
public static void main(String[] args) {
Windows04 w1 = new Windows04();
Windows04 w2 = new Windows04();
Windows04 w3 = new Windows04();
w1.setName("窗口1");
w2.setName("窗口2");
w3.setName("窗口3");
w1.start();
w2.start();
w3.start();
}
}
class Windows04 extends Thread {
private static int ticket = 100;
@Override
public void run() {
for (;;) {
show();
if (ticket<=0) {
break;
}
}
}
//添加static修饰
private static synchronized void show() {//同步监视器：windows04.class
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "买票，票号为：" + ticket);
ticket--;
}
}
}
package multithreading;
// 例子：创建三个窗口卖票，总票数为100张，使用实现runnable接口的方法。
// 使用同步方法来解决实现runnable的方式中的线程安全问题
public class Demo06 {
public static void main(String[] args) {
Windows03 w = new Windows03();
Thread w1 = new Thread(w);
Thread w2 = new Thread(w);
Thread w3 = new Thread(w);
w1.setName("窗口1");
w2.setName("窗口2");
w3.setName("窗口3");
w1.start();
w2.start();
w3.start();
}
}
class Windows03 implements Runnable {
private int ticket = 100;
Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
for (;;) {
show();
}
}
//将需要同步的代码放入一个方法中，给方法添加修饰词synchronized。
private synchronized void show() {//该处的同步监视器为this
if (ticket>0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"买票，票号为："+ticket);
ticket--;
}
}
}
线程的死锁问题
-
死锁
- 不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃，都在等待对方放弃自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁
- 出现死锁后，不会出现异常，不会出现提示，只是所有的线程都处于阻塞状态，无法继续
-
解决方法
- 专门的算法、原则
- 尽量减少同步资源的定义
- 尽量避免嵌套同步
-
例子
用多把锁，进程都在等待对方线程结束，造成进程处于阻塞状态。
package multithreading;
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
// Stringbuffer其实是动态字符串数组
StringBuffer s1 =new StringBuffer();
StringBuffer s2 =new StringBuffer();
new Thread() {
@Override
public void run() {
// append( )是往动态字符串数组添加
synchronized (s1) {
s1.append("a");
s2.append("1");
//增加死锁概率
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
synchronized (s2) {
s1.append("b");
s2.append("2");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}.start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
synchronized (s2) {
s1.append("c");
s2.append("3");
//增加死锁概率
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
synchronized (s1) {
s1.append("d");
s2.append("4");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}).start();
}
}
方法三：Lock锁 JDK5.0新增
- 从JDK 5.0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 multithreading;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
// 解决线程安全问题方式三：Lock锁--JDK5.0新增
// synchronized 与Lock的异同
// 都可以解决线程的安全问题
// synchronized机制在执行完相应的同步代码后，自动释放同步监视器
// Lock方法需要手动的启动同步，同时结束同步也需要手动的实现
public class LockTest {
public static void main(String[] args) {
Windows w = new Windows();
Thread w1 = new Thread(w);
Thread w2 = new Thread(w);
Thread w3 = new Thread(w);
w1.setName("窗口1");
w2.setName("窗口2");
w3.setName("窗口3");
w1.start();
w2.start();
w3.start();
}
}
class Windows implements Runnable {
private int ticket = 100;
// 传入true为先进先出 默认为false 谁抢到是谁的
// 1.实例化ReentrantLock
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
for (;;) {
try {
//2.try finally 然后调用锁定方法Lock()
lock.lock();
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为：" + ticket);
ticket--;
} else {
break;
}
} finally {
//3.调用解锁方法，unlock()
lock.unlock();
// TODO: handle finally clause
}
}
}
}
-
synchronzied 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，并分配了相应资源）→同步方法（在方法体之外）
package multithreading;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
//银行有一个账户。
//有两个储户分别向同一个账户存3000元，每次存1000，存3次。每次存完打印账户余额。
//是否是多线程问题？是，两个储户线程
//是否有共享数据？有，账户（或账户余额）
//是否有线程安全问题？有
//需要考虑如何解决线程安全问题？同步机制:有三种方式。
public class Bank01 {
public static void main(String[] args) {
Account acct = new Account(0);
Customer c1 = new Customer(acct);
Customer c2 = new Customer(acct);
c1.setName("甲");
c2.setName("乙");
c1.start();
c2.start();
}
}
class Account{
private double balance;
public Account(double balance) {
super();
this.balance = balance;
}
//存钱
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);
public void deposit(double amt) {
lock.lock();
try {
if (amt > 0) {
balance += amt;
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "存钱成功，余额为" + balance);
}
} finally {
lock.unlock();
// TODO: handle finally clause
}
}
}
class Customer extends Thread{
private Account acct;
public Customer(Account acct) {
super();
this.acct = acct;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
acct.deposit(1000);
}
}
}
线程通信
-
wait(),notify()，notifyAll()
- wait():令当前线程挂起并放弃CPU、同步资源并等待，使别的线程可访问并修改共享资源，而当前线程排队等候其他线程调用notify()或notifyAll()方法唤醒，唤醒后等待重新获得对监视器的所有权后才能继续执行。
- notify():唤醒正在排队等待同步资源的线程中优先级最高者结束等待
- notifyAll ():唤醒正在排队等待资源的所有线程结束等待.
-
这三个方法只有在synchronized方法或synchronized代码块中才能使用，否则会报java.lang.IllegalMonitorStateException异常。(监视器异常)
-
因为这三个方法必须有锁对象调用，而任意对象都可以作为synchronized的同步锁，因此这三个方法只能在Object类中声明。
wait（）方法
- 在当前线程中调用方法:对象名.wait()
- 使当前线程进入等待（某对象）状态，直到另一线程对该对象发出notify(或notifyAll)为止。
- 调用方法的必要条件:当前线程必须具有对该对象的监控权（加锁)
- 调用此方法后，当前线程将释放对象监控权，然后进入等待
- 在当前线程被notify后，要重新获得监控权，然后从断点处继续代码的执行。
notify()/notifyAll()
-
在当前线程中调用方法:对象名.notify()
-
功能:唤醒等待该对象监控权的一个/所有线程。
-
调用方法的必要条件:当前线程必须具有对该对象的监控权（加锁)
sleep()和wait()的异同
-
相同点:一亘执行方法，都可以使得当前的线程进入阻塞状态。
-
不同点:
1）两个方法声明的位置不同: Thread类中声明sleep() , object类中声明wait()
2）调用的要求不同: sLeep()可以在任何需要的场景下调用。wait()必须使用在同步代码块或同步方法中。
3）关于是否释放同步监视器:如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中，sLeep()不会释放锁，wait()会释放锁。
package multithreading;
// 使用两个线程打印1-100，线程1，线程2交替打印
// wait() 一旦执行此方法，当前线程就进入阻塞状态，并释放同步监视器。
// notify() 一旦执行此方法，就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait,就唤醒优先级高的那个。
// notifyALL() 一旦执行此方法，就会唤醒所有被wait的线程。
//说明:
//1.wait( )，notify( )，notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。
//2.wait()，notify()，notifyAll()三个方法的调用者必须是同步代码块或同步方法中的同步监视器,否则，会出现ILLegaLMonitorStateException异常
//3.wait(),notify()，notifyAll()三个方法是定义在java.Lang.object类中。
public class Demo08 {
public static void main(String[] args) {
numPrint n = new numPrint();
Thread n1 = new Thread(n);
Thread n2 = new Thread(n);
n1.setName("线程1");
n2.setName("线程2");
n1.start();
n2.start();
}
}
class numPrint implements Runnable{
private int num = 1;
@Override
public synchronized void run() {
// TODO Auto-generated method stub
for (;;) {
notify();//唤醒线程 (该处为唤醒一个线程，需要唤醒多个线程该用notifyAll)
if (num<=100) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"打印："+num);
num++;
//使得调用wait()方法的线程进入阻塞状态
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}else {
break;
}
}
}
}
消费者/生产者问题
package multithreading;
// 线程通信的应用:经典例题:生产者/消费者问题
// 生产者(Productor)将产品交给店员(CLerk)，而消费者(Customer)从店员处取走产品，店员一次只能持有固
// 定数量的产品(比如:20），如果生产者试图生产更多的产品，店员会叫生产者停一下，如果店中有空位放产品了再通知
// 生产者继续生产;如果店中没有产品了，店员会告诉消费者等一下，如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。
//
// 分析:
// 1．是否是多线程问题?是，生产者线程，消费者线程
// 2．是否有共享数据?是，店员（(或产品)
// 3．如何解决线程的安全问题?同步机制,有三种方法
// 4．是否涉及线程的通信?是
class Clerk{
private int productCount=0;
//生产产品
public synchronized void produceProduct() {
if (productCount<20) {
notify(); //唤醒另一个线程让其等待进入锁
//设置延迟
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
productCount++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"在生产第"+productCount+"个产品");
}else {
//阻塞当前线程
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
//消费产品
public synchronized void consumeProduct() {
if (productCount>0) {
notify(); //唤醒另一个线程让其等待进入锁
//设置延迟
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"在消费第"+productCount+"个产品");
productCount--;
}else {
//阻塞当前线程
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
//生产者
class Productors implements Runnable{
//声明店员的数据
private Clerk clerk;
public Productors(Clerk clerk) {
super();
this.clerk = clerk;
}
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始生产产品...");
while(true) {
clerk.produceProduct();
}
}
}
// 消费者
class Customers implements Runnable{
private Clerk clerk;
public Customers(Clerk clerk) {
super();
this.clerk = clerk;
}
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始消费产品...");
while(true) {
clerk.consumeProduct();
}
}
}
public class ProductTest {
public static void main(String[] args) {
Clerk clerk = new Clerk();
// 传入同一个对象
Customers c = new Customers(clerk);
Productors d = new Productors(clerk);
Thread c1 = new Thread(c);
Thread d1 = new Thread(d);
c1.setName("消费者1");
d1.setName("生产者1");
c1.start();
d1.start();
}
}
JDK5.0 新增线程创建方式
新增方式一:实现Callable接口
-
与使用Runnable相比，Callable功能更强大些相比run()方法，可以有返回值
- 方法可以抛出异常
- 支持泛型的返回值
- 需要借助FutureTask类，比如获取返回结果
-
Future接口
- 可以对具体Runnable、Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果等。
- FutrueTask是Futrue接口的唯一的实现类
- FutureTask同时实现了Runnable,Future接口。它既可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值
package multithreading;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
// 新增方式一:实现Callable接口
// 如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口创建多线程方式强大？
// 1. caLL()可以有返回值的。
// 2. caLl()可以抛出异常，被外面的操作捕获，获取异常的信息
// 3. callable是支持泛型的
//1.创建一个实现Callable的实现类
class NumThread implements Callable{
//实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
@Override
public Object call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int i = 0;i < 100;i++) {
if (i%2==0) {
System.out.println(i);
sum+=i;
}
}
// TODO Auto-generated method stub
return sum;
}
}
public class ThreadNew {
public static void main(String[] args) {
//3.创建Callable接口实现类的对象
NumThread numThread = new NumThread();
//4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象
FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread);
//5.将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，并调用start()
new Thread(futureTask).start();
try {
// 获取Callable中call方法的返回值
// get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值。
Object sum = futureTask.get();
System.out.println("总和为:"+sum);
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
新增方式二: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:
- 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
- keepAliveTime:线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
- ...
-
线程池相关API
-
JDK 5.0起提供了线程池相关APl: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 Future submit(Callable task):执行任务，有返回值，一般又来执行Callable - void shutdown():关闭连接池
- void execute(Runnable command):执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行
-
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
- Executors.newCachedThreadPool():创建一个可根据需要创建新线程的线程池
- Executors.newFixedThreadPool(n);创建一个可重用固定线程数的线程池
- Executors.newSingleThreadExecutor():创建一个只有一个线程的线程池
- Executors.newScheduledThreadPool(n):创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。
-
package multithreading;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
//创建线程的方式四:使用线程池好处:
//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
class NumThread1 implements Runnable{
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
for(int i =0;i<100;i++) {
if(i%2==0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+i);
}
}
}
}
class NumThread2 implements Runnable{
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
for(int i =0;i<100;i++) {
if(i%2!=0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+i);
}
}
}
}
public class ThreadPool {
public static void main(String[] args) {
//1.提供指定线程数量的线程池
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
//ThreadPoolExecutor是ExecutorService的父类 这里可以对service进行管理
// ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service;
// service1.setCorePoolSize(1);
//2.执行指定的线程的操作。需要提供实现Runnable接口或callable接口实现类的对象
service.execute(new NumThread1());//pool-1-thread-1 x
service.execute(new NumThread2());//pool-1-thread-2 x
// service.submit();//适合使用于callable
//3.关闭线程池
service.shutdown();
}
}
浙公网安备 33010602011771号