Java基础语法，常用知识复习(2)
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6.多线程
6.1 概念了解
1.程序(programm)
概念：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。
2.进程(process)
概念：程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。
说明：进程作为资源分配的单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域
3.线程(thread)
概念：进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的一条执行路径。
说明：线程作为调度和执行的单位，每个线程拥独立的运行栈和程序计数器(pc)，线程切换的开销小。\
进程可以细化为多个线程，每个进程，拥有自己独立的:栈、程序计数器。多个线程，共享同一个进程中的结构:方法去、堆。
4.并发与并行
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
一个Java应用程序java.exe，其实至少三个线程：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。
6.2 创建多线程的四种方式
//方式一，继承Thread类
/**
* 1. 创建一个继承于Thread类的子类
* 2. 重写Thread类的run() --> 将此线程执行的操作声明在run()中
* 3. 创建Thread类的子类的对象
* 4. 通过此对象调用start()：①启动当前线程 ② 调用当前线程的run()
*/
class A extends Thread{
public void run(){
System.out.println("自己的业务逻辑。。。");
}
}
class TestA{
public static void main(String[] args){
Thread a = new A();
a.start();
}
}
//方式二，实现Runnable接口
/**
* 1.创建一个实现Callable的实现类
* 2.实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
* 3.创建Callable接口实现类的对象
* 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
* 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()
* 6.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。
*/
class B implements Runnable{
public void run(){
System.out.println("自己的业务逻辑。。。");
}
}
class TestB{
public static void main(String[] args){
Thread b = new Thread(new B());
b.start();
}
}
//方式三，实现Callable接口JDK 5.0新增
/**
* 1. 创建一个实现了Runnable接口的类
* 2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()
* 3. 创建实现类的对象
* 4. 将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
* 5. 通过Thread类的对象调用start()
*/
class C implements Callable<Integer>{
public Integer call(){
int sum = 0;
for(int i = 0; i < 100; i++){
sum += i;
}
return sum;
}
}
class TestC{
public static void main(String[] args){
C threadc = new C();
FutureTask<Integer> task = new FutureTask(threadc);
Thread c = new Thread(task);
c.start();
try {
Integer integer = task.get();
System.out.println("---" + integer);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//方式四:使用线程池JDK 5.0新增
/**
* 1. 创建一个实现了Runnable接口的类
* 2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()
* 3. 创建实现类的对象
* 4. 将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
* 5. 通过Thread类的对象调用start()
*/
class D1 implements Runnable{
public void run(){
System.out.println("自己的业务逻辑。。。");
}
}
class D2 implements Callable<Integer>{
public Integer call(){
int sum = 0;
for(int i = 0; i < 100; i++){
sum += i;
}
return sum;
}
}
class TestD{
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
//1. 提供指定线程数量的线程池
ExecutorService threadpool = Executors.newFixedThreadPool(10);
ThreadPoolExecutor pool = (ThreadPoolExecutor) service;
//设置线程池的属性
//System.out.println(threadpool .getClass());
//pool .setCorePoolSize(15);
//pool .setKeepAliveTime();
//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
threadpool.execute(new D1());//适合适用于Runnable
Future<Integer> submit = threadpool.submit(new D2());//适合使用于Callable
Integer integer = submit.get();
System.out.println("--->" + integer);
//3.关闭连接池
service.shutdown();
}
}
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。
目前两种方式，要想启动线程，都是调用的Thread类中的start()。
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：线程没任务时最多保持多长时间后会终止
6.3 Thread类中常用的方法
1.void start() :启动当前线程；调用当前线程的run()
2.void run():通常需要重写Thread类中的此方法，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中
3.static Thread currentThread():静态方法，返回执行当前代码的线程
4.String getName() 获取当前线程的名字
5.void setName(String name) :设置当前线程的名字
6.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
7.void join() 在线程a中调用线程b的join(),此时线程a就进入阻塞状态，直到线程b完全执行完以后，线程a才结束阻塞状态。
8.void stop():已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程。
9.static void sleep(long millis) 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
10.boolean isAlive()：返回boolean，判断线程是否还活着
11.int getPriority():获取线程的优先级
12.void setPriority(int newPriority) 修改线程的优先级
线程通信：wait() / notify() / notifyAll() :此三个方法定义在Object类中的。
6.4 线程的生命周期
新建，就绪，运行，阻塞，消亡。
6.5 线程的同步机制
6.5.1 例子：创建3个窗口卖票，总票数为100张.(解决线程安全问题)
/**
问题：卖票过程中，出现了重票、错票 -->出现了线程的安全问题
问题出现的原因：当某个线程操作车票的过程中，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a在操作ticket的时候，其他线程不能参与进来。直到线程a操作完ticket时，其他线程才可以开始操作ticket。这种情况即使线程a出现了阻塞，也不能被改变。
*/
public class TicketDemo{
public static void main(String[] args){
Ticket ticket = new Ticket(100);
for(int i = 0; i < 3; i++){
Thread t1 = new Thread(ticket,((char)('A'+i)) + "");
Thread t2 = new Thread(ticket,((char)('a'+i)) + "");
t1.start();
t2.start();
}
}
}
class Ticket implements Runnable{
private int ticketNum;
public Ticket(int ticketNum){
this.ticketNum = ticketNum;
}
public void run(){
while(true){
if(ticketNum > 0){
try{
Thread.sleep(100);//放大出错概率
}catch(Exception e){
System.out.println(e);
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "窗口卖出第" + (ticketNum--) + "张票");
}else{
break;
}
}
}
}
//解决线程安全问题
class SafeTicket implements Runnable{
private int ticketNum;
public Ticket(int ticketNum){
this.ticketNum = ticketNum;
}
public void run(){
while(true){
try{
Thread.sleep(100);//让每个线程都有机会抢到锁
}catch(Exception e){
System.out.println(e);
}
synchronized(this){
if(ticketNum > 0){
try{
Thread.sleep(100);//放大出错概率
}catch(Exception e){
System.out.println(e);
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "窗口卖出第" + (ticketNum--) + "张票");
}else{
break;
}
}
}
}
}
解决线程安全问题
方式一:同步代码块
synchronized(同步监视器){//this|Dog.class|Ticket.class|Object.class
//需要同步的代码
}
说明：
1.操作共享数据的代码，即为需要被同步的代码。 -->不能包含代码多了，也不能包含代码少了。
2.共享数据：多个线程共同操作的变量。比如：ticket就是共享数据。
3.同步监视器，俗称：锁。任何一个类的对象，都可以充当锁。(`类锁`，`对象锁`)
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。
在继承Thread类创建多线程的方式中，慎用this充当同步监视器，考虑使用当前类充当同步监视器。
方式二:同步方法
如果操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中，我们不妨将此方法声明同步的。
关于同步方法的总结：
1. 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。
2. 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
方式三:Lock锁--- JDK5.0新增
Lock lock = new ReentrantLock();
public void run(){
try{
lock.lock();
//需要同步代码
}finally{
lock.unlock();
}
}
1. 面试题：synchronized 与 Lock的异同？
相同：二者都可以解决线程安全问题
不同：synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器
Lock需要手动的启动同步（lock()，同时结束同步也需要手动的实现（unlock()）
使用的优先顺序：
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)
6.5.2 单例模式
//饿汉式
public class Bank{
private Bank();
private final static Bank bank = new Bank();
public static Bank getInstanceBank(){
return bank;
}
}
//懒汉式
public class Color{
private Color();
private static Color color = null;
public static Bank getInstanceBank(){
if(color == null){
synchronized(Color.class){
if(color == null){
color = new Color();
}
}
}
return color;
}
}
6.5.3 死锁
/**
1.死锁的理解：
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
2.说明：
①出现死锁后，不会出现异常，不会出现提示，只是所的线程都处于阻塞状态，无法继续
②我们使用同步时，要避免出现死锁。
*/
public class DeadLock{
public static void main(String[] args){
Object o1 = new Object();
Object o2 = new Object();
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
synchronized(o1){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized(o2){
//
}
}
}
},"A").start();
new Thread(new Runnable(){
public void run(){
synchronized(o2){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized(o1){
//
}
}
}
},"B").start();
}
}
6.5.4 线程通讯
1.线程通信涉及到的三个方法：
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。
2.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(1,2都会出现)
3.wait()，notify()，notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。
3.面试题：sleep() 和 wait()的异同？
1.相同点：一旦执行方法，都可以使得当前的线程进入阻塞状态。
2.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。
4.释放锁的操作
当前线程的同步方法、同步代码块执行结束。
当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、retur终止了该代码块、该方法的继续执行。
当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception导致异常结束。
当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法,当前线程暂停,并释放锁。
while(true){
synchronized (PrintAB.class) {
PrintAB.class.wait(1000);//释放锁
break;//释放锁while循环退出
}
}
5.不会释放锁的操作
当前线程在同步代码块、同步方法中调用Thread.yield().sleep()、Thread.yield()方法;
线程执行同步代码块时，其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起,该线程不会释放锁(同步监视器)应该尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程.
//交替打印
class Communication implements Runnable {
int i = 1;
public void run() {
while (true) {
synchronized (this) {
notify();//唤醒一个
if (i <= 100) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i++);//打印
} else{
break;
}
try {
wait();//等待
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
//交替打印+
public class PrintABCDemo {
public static void main(String[] args) {
PrintABC printabc = new PrintABC();
new Thread(printabc,"A").start();
new Thread(printabc,"B").start();
new Thread(printabc,"C").start();
}
}
class PrintABC implements Runnable{
int i = 0;//是否打印的标识
@Override
public void run() {
while(i < 100){
synchronized (this) {
if(!Thread.currentThread().getName().equals(((char)('A' + i % 3)) + "")){
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}else{
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + i);
i++;
this.notifyAll();
}
}
}
}
}
浙公网安备 33010602011771号