【Java】多线程入门
使用Java完成多线程操作...
Java多线程学习（入门）
前言
目前对于线程的了解仅仅停留在学习python的threading库，很多线程的概念没有真正弄清楚，所以选择来系统性的学习多线程。那么这次选择的是Java的多线程学习，等学完了分析一下Java和python使用多线程和底层实现的区别吧！
跟着【狂神说Java】多线程详解 学习的，笔记和代码跟着敲的，方便自己之后复习。
1、进程与线程
首先，我们做个简单的比喻：进程 = 火车，线程 = 车厢。
所以我们可以得到一个前提：线程是在进程下进行的
然后有以下特点：
-
一个进程中可以有多线程
-
不同进程很难共享数据
-
相同进程的不同线程共享数据非常简单
-
进程间不会相互影响，但是一个线程挂了就导致整个进程挂了
-
进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位
-
进程要比线程消耗更多的计算机资源
2、线程的创建
1.第一种方式创建线程
- 用以下三个步骤来创建线程
- 继承Thread类
- 重写run方法
- 调用start开启线程
线程开启不一定立即执行，由cpu调度开启执行。
并且由于我们大部分电脑使用的都是单核的，所以实际上多线程就是多个线程交替执行，而非同时执行
我们看一个例子
// 继承Thread类
// 重写run方法
// 调用start开启线程
public class TestThread extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("114514"+ "--" + i) ;
}
}
// main线程，主线程
public static void main(String[] args) {
TestThread testThread = new TestThread();
testThread.start();
for(int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("1919810" + "--" + i);
}
}
}
我们使用start方法来开启线程
得到的结果是
1919810--0 114514--0 1919810--1 114514--1 1919810--2 114514--2 1919810--3 1919810--4 1919810--5 114514--3 1919810--6 1919810--7 1919810--8 1919810--9 1919810--10 1919810--11 1919810--12 114514--4 1919810--13 114514--5 1919810--14 114514--6 1919810--15 114514--7 1919810--16 114514--8 1919810--17 114514--9 1919810--18 114514--10 114514--11 114514--12 114514--13 114514--14 114514--15 114514--16 114514--17 114514--18 114514--19 1919810--19
进程已结束，退出代码为 0
可以看到114514和1919810是在交替执行的
那么如果我们把start方法改为我们重写的run方法呢？
即testThread.start();改为如下
testThread.run();
结果如下
114514--0 114514--1 114514--2 114514--3 114514--4 114514--5 114514--6 114514--7 114514--8 114514--9 114514--10 114514--11 114514--12 114514--13 114514--14 114514--15 114514--16 114514--17 114514--18 114514--19 1919810--0 1919810--1 1919810--2 1919810--3 1919810--4 1919810--5 1919810--6 1919810--7 1919810--8 1919810--9 1919810--10 1919810--11 1919810--12 1919810--13 1919810--14 1919810--15 1919810--16 1919810--17 1919810--18 1919810--19
进程已结束，退出代码为 0
这个明显就是单线程，将我们重写的run方法跑完再执行下面的for循环。
所以我们必须按照上面的三步走，我们重写完了run方法之后，使用start方法就是执行run方法中的代码，只不过是使用了另一个线程运行而已。
2.多线程图片下载测试
那么在知晓了如何创建线程之后，我们用多个线程来下载网络上的图片来测试线程
package com.woodwhale.demo01;
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;
private String name;
public TestThread2(String url, String name) {
this.name = name;
this.url = url;
}
// run方法下载
@Override
public void run() {
WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
webDownloader.downloader(url,name);
System.out.println("下载了"+name);
}
public static void main(String[] args) {
TestThread2 t1 = new TestThread2("https://api.woodwhale.top/random.php","1.jpg");
TestThread2 t2 = new TestThread2("https://api.woodwhale.top/random.php","2.jpg");
TestThread2 t3 = new TestThread2("https://api.woodwhale.top/random.php","3.jpg");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
// 下载器
class WebDownloader{
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");
}
}
}
运行结果如下：
下载了3.jpg 下载了1.jpg 下载了2.jpg
进程已结束，退出代码为 0
再看看我们的目录，多了三张图片
说明我们下载成功了！
而且从下载完的顺序来看，多线程是连续交替的，而非从1到3的连续下载。所以线程并非立刻执行，而是由cpu调度的！
3.第二种方式创建线程
用以下三个步骤来实现线程创建
- 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
package com.woodwhale.demo01;
// 创建线程方式2，runnable接口
// 实现run方法
// 执行线程丢入runnable接口实现类，调用start方法
public class Test1 implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
System.out.println("114514!" + i);
}
}
public static void main(String[] args) {
Test1 test = new Test1();
// Thread thread = new Thread(test);
// thread.start();
new Thread(test).start();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
System.out.println("1919810!" + i);
}
}
}
对于多线程的使用，我们推荐使用第二种方法——runnable接口
3、Callable接口
我们用callable接口来写一个多线程实现下载图片
callable接口构建的四个步骤
- 创建执行服务
- 提交执行
- 获取结果
- 关闭服务
callable接口和runnable接口的区别就是：
- 可以定义返回值
- 可以捕获异常
package com.woodwhale.demo02;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;
// callable的好处
// 1、可以定义返回值
// 2、可以捕获异常
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
private String url;
private String name;
public TestCallable(String url ,String name) {
this.name = name;
this.url = url;
}
@Override
public Boolean call() throws Exception {
WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
webDownloader.downloader(url, name);
System.out.println("下载文件"+name);
return true;
}
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
TestCallable t1 = new TestCallable("https://cdn.jsdelivr.net/gh/Awoodwhale/photos/img/NTE5MTI0MzA0ODU1MDY3NTI4OF8xNjI2MDE0OTkzMzIx_4.jpg","1.jpg");
TestCallable t2 = new TestCallable("https://cdn.jsdelivr.net/gh/Awoodwhale/photos/img/556062.jpg","2.jpg");
TestCallable t3 = new TestCallable("https://cdn.jsdelivr.net/gh/Awoodwhale/photos/img/910923.png","3.jpg");
// 创建执行服务
ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
// 提交执行
Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);
Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);
Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);
// 获取结果
boolean rs1 = r1.get();
boolean rs2 = r2.get();
boolean rs3 = r3.get();
// 关闭服务
ser.shutdown();
}
static class WebDownloader{
public void downloader(String url, String name) {
try {
FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
4、静态代理
静态代理模式：
-
真实对象和代理对象都要实现同一接口
-
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时期
-
真实对象仅仅做自己的事情就好了
所以我们的Thread类就是一个静态代理
new Thread(() -> System.out.println("114")).start();
Thread就是代理，实现了runnalbe接口，这个输出语句是真实对象
如果这个输出语句直接使用runnable接口也能完成自己的多线程任务，但是如果使用了静态代理Thread类，就可以使用代理完成更多事情
5、lambda表达式
- 避免匿名内部类定义过多
- 属于函数式编程
使用lambda表达式的前提是函数式接口
函数式接口的定义：只包含唯一一个抽象方法
我们多线程使用的runnable接口就是一个函数式接口
public interface Runnable{
public abstract void run();
}
我们可以通过5种方法来写下面这段
package com.woodwhale.demo02;
public class TestLamda {
// 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) {
// 实现类
ILike like = new Like();
like.lambda();
// 静态内部类
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实现
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 lamda");
}
}
我们把其中的lambda表达式拿出来看：
// 6、用lambda简化
like = ()->{
System.out.println("i like lambda5");
};
like.lambda();
上面的就是lambda表达式，因为前面实例化了like对象，所以可以直接写
我们再来看lambda的简化
package com.woodwhale.demo02;
interface ILove{
void love(int a);
}
public class TestLambda2 {
public static void main(String[] args) {
ILove love = (int a)->{
System.out.println("i love you" + a);
};
love.love(520);
}
}
这个是一个类
ILove love = (int a)->{
System.out.println("i love you" + a);
};
love.love(520);
可以简化为（去掉参数类型 ）
ILove love = (a)->{
System.out.println("i love you" + a);
};
love.love(520);
还能简化为（去掉括号）（如果多个参数则不能去掉参数括号）
ILove love = a->{
System.out.println("i love you" + a);
};
love.love(520);
如果只有一行代码，还可以简化为（去掉大括号）
ILove love = a->System.out.println("i love you" + a);
love.love(520);
6、线程状态
这里用狂神说的多线程的课程中的图
1.线程停止
不推荐使用jdk自带的stop();等方法，已经过时并且废弃了
推荐线程自己停下来
建议使用一个标志位进行终止变量：flag = true 那么终止线程
据个例子
package com.woodwhale.start;
import com.woodwhale.demo02.TestCallable;
// 测试停止线程
// 1、建议线程正常停止--->利用次数，不建议死循环
// 2、建议使用flag
// 3、不要使用stop(); jdk不建议使用的方法
public class TestStop implements Runnable{
// 1、设置flag
private boolean flag = true;
// 2、重写run方法
@Override
public void run() {
int i = 0;
while (flag) {
System.out.println("run ... Thread" + i++);
}
}
// 3、设置一个公开的方法停止线程
public void stop() {
this.flag = false;
}
// 4、测试
public static void main(String[] args) {
TestStop testStop = new TestStop();
new Thread(testStop).start();
// 1s之后设置线程停止
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
testStop.stop();
System.out.println("线程停止！");
}
}
2.线程休眠
Thread.sleep();方法
- sleep指定当前线程阻塞的毫秒数
- sleep存在异常InterruptedException
- sleep时间到之后线程进入就绪状态
- sleep可以模拟网络延迟、倒计时...
- 每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁
模拟倒计时
package com.woodwhale.start;
// 模拟倒计时
public class TestSleep {
public static void tenDown() throws InterruptedException {
int num = 10;
do {
System.out.println(num--);
Thread.sleep(1000);
} while (num > 0);
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
tenDown();
}
}
当然在我们程序运行时，我们有的时候需要模拟网络延迟，这个时候我们也可以使用Thread.sleep()方法
3.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
礼让使用yield()方法
举个例子：
package com.woodwhale.start;
// 测试礼让线程
// 礼让不一定成功
public class TestYield {
public static void main(String[] args) {
MyYield yield = new MyYield();
new Thread(yield,"a").start();
new Thread(yield,"b").start();
}
}
class MyYield implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始！");
Thread.yield(); // 礼让
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止！");
}
}
出现这种结果就是礼让成功了
4.join
- join合并线程，等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.woodwhale.start;
import javax.swing.plaf.TableHeaderUI;
// 测试join方法
public class TestJoin implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
System.out.println("线程vip来了"+i);
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 启动线程
TestJoin testJoin = new TestJoin();
Thread thread = new Thread(testJoin);
thread.start();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
if (i == 200) {
thread.join();
}
System.out.println("main"+i);
}
}
}
以上的例子，当main线程到了200，就让run线程运行完1000次，再让main线程完成
5.线程状态观测
Thread.State
线程可以处于以下状态之一：
- NEW：尚未启动的线程
- RUNNABLE：在java虚拟机中执行的线程
- BLOCKER：被阻塞等待监视器锁定的线程
- WAITING：正在等待另一个线程执行特定动作的线程
- TIMED_WAITING：正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程
- TERMINATED：已退出的线程
一个线程可以在给定时间点处于一个状态，这些状态是不反映任何操作系统线程状态的虚拟机状态
死亡之后的线程不能再次启动
我们举个例子来观测线程：
package com.woodwhale.start;
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(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("......");
}
});
// 观察状态
Thread.State state = thread.getState();
System.out.println(state);
// 观察启动后
thread.start(); // 启动线程
state = thread.getState();
System.out.println(state); // Run
// 只要线程不终止，就一直输出
while(state != Thread.State.TERMINATED) {
Thread.sleep(100);
state = thread.getState(); // 更新线程状态
System.out.println(state);
}
}
}
6.线程优先级
- 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
- 线程的优先级由数字来表示，范围1-10，1最低，10最高
- 使用getPriority().setPoriority(int x)方法来改变或获取优先级
package com.woodwhale.start;
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);
// 先设置优先级，再启动
t1.start();
t2.setPriority(1);
t2.start();;
t3.setPriority(4);
t3.start();
t4.setPriority(10);
t4.start();
}
}
class MyPriority implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority());
}
}
及时设置了10的优先级，该线程也不一定第一个开始。这个完全看cpu的操作。我们设置线程优先级仅仅是增加概率而已！
7.守护线程
- 线程分为用户线程和守护线程
- 虚拟机必须确保用户线程执行完毕
- 虚拟机不需要等待守护线程执行完毕
- 守护线程举例：
- 后台操作日志
- 监控内存
- 垃圾回收
设置守护线程
Thread thread = new Thread(god);
thread.setDaemon(true);
代码举例
package com.woodwhale.start;
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);
thread.start();
new Thread(you).start();
}
}
class God implements Runnable{
@Override
public void run() {
while(true) {
System.out.println("stay with you");
}
}
}
class You implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 365; i++) {
System.out.println("stay alive");
}
System.out.println("happy ending");
}
}
当人过了365天之后，原本应该不停止的while(true)，因为是守护线程，也随之结束
7、线程同步
1.并法问题的引入
当我们使用多线程处理一个对象时，由于线程过快的操作，如果不上一把锁，可能会造成变量冲突的错误
拿“抢票”据个例子，如果多线程处理抢票操作，不上锁，可能会造成不同的人抢到同一张票！
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，最简单的解决问题方法就是——排队
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，这个时候我们就需要线程同步。
线程同步就是一种等待机制，多个需要同时访问的此对象的线程进入这个对象的等待池，形成队列。等待前面线程的使用完毕，下一个线程再次使用！
2.不安全线程的举例
(1)不安全的买票
package syn;
// 线程不安全，可能会出现负数
public class UnsafeBuyTicket {
public static void main(String[] args) {
BuyTicket station = new BuyTicket();
new Thread(station,"woodwhale").start();
new Thread(station,"wyh").start();
new Thread(station,"wcx").start();
}
}
class BuyTicket implements Runnable{
// 票
private int ticketNum = 10;
// 外部停止方式flag
private boolean flag = true;
@Override
public void run() {
// 买票
while (flag) {
buy();
}
}
private void buy() {
// 判断是否有票
if (ticketNum <= 0) {
flag = false;
return;
}
// 买票
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNum--);
}
}
上面这一段代码模拟了线程不安全的买票，3个人抢10张票
当票为最后一张时，如果三个线程同时抢这一张票，可能会出现票数为负数的情况
(2)不安全的银行
package syn;
import jdk.swing.interop.DispatcherWrapper;
// 不安全的银行
// 两个人都去银行取钱
public class UnsafeBank {
public static void main(String[] args) {
// 账户
Account account = new Account(100,"MarryMoney");
Drawing you = new Drawing(account,50,"woodwhale");
Drawing youGirlfriend = new Drawing(account,100,"girlfriend");
you.start();
youGirlfriend.start();
}
}
// 账户
class Account{
int money;
String username;
public Account(int money, String username) {
this.money = money;
this.username = username;
}
}
// 银行：模拟取款
class Drawing extends Thread{
Account account; // 账户
int drawingMoney; // 取了多少钱
int nowMoney; // 现在手中的钱
public Drawing(Account account, int drawingMoney, String name) {
super(name);
this.account = account;
this.drawingMoney = drawingMoney;
}
// 取钱
@Override
public void run() {
// 判断有无钱
if (account.money - drawingMoney < 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"钱不够，取不了");
return;
}
// 模拟延迟，放大发生的可能性
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 卡内余额 = 余额 - 取出的钱
account.money = account.money - drawingMoney;
// 手里的钱
nowMoney = nowMoney + drawingMoney;
System.out.println(account.username+"余额为:"+account.money);
System.out.println(this.getName()+"手里的钱:"+nowMoney);
}
}
以上代码模拟了银行同一账户两个账户角色同时取钱。
如果一个账户只有100元，而两个线程分别取50和100，可能会出现账户钱为负数的情况
(3)不安全的数组
package syn;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class UnsafeList {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
new Thread(()->{
list.add(Thread.currentThread().getName());
}).start();
}
System.out.println(list.size());
}
}
我们使用多线程来给ArrayList数组增加元素时，非常可能发生添加失败的情况
比如这里，我们本来要加10000个，而实际只有9990个
3.synchronized
synchronized可以保证方法或者代码块在运行时，同一时刻只有一个方法可以进入到临界区，同时它还可以保证共享变量的内存可见性
synchronized有三种应用方式：
- 普通同步方法（实例方法），锁是当前实例对象 ，进入同步代码前要获得当前实例的锁
- 静态同步方法，锁是当前类的class对象 ，进入同步代码前要获得当前类对象的锁
- 同步方法块，锁是括号里面的对象，对给定对象加锁，进入同步代码库前要获得给定对象的锁。
举个例子，比如我们上面写的不安全的ArrayList多现称添加，我们使用synchronized同步方法块就可以解决
package syn;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class UnsafeList {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
new Thread(()->{
synchronized (list) {
list.add(Thread.currentThread().getName());
}
}).start();
}
System.out.println(list.size());
}
}
我们用synchronized监视的对象就是我们需要增删改的对象
4.死锁
某一个同步块同时拥有“两个以上对象的锁”，就可能发生“死锁”的问题
死锁，就是两个或者多个线程在等待对方释放资源，都停止执行的情况
产生死锁的四个必要条件：
- 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用
- 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
- 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
- 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
我们举一个例子
package syn;
import java.nio.channels.MembershipKey;
// 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,"wcx");
MakeUp g2 = new MakeUp(1,"xxx");
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;
}
// 化妆，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) {
// 1s之后想获得镜子
System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
}
}
}else {
synchronized (mirror) {
System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
Thread.sleep(2000);
synchronized (lipstick) {
System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
}
}
}
}
@Override
public void run() {
try {
makeup();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
读这段代码，我们发现，这里的两个女生一个拿了镜子的锁，一个拿了口红的锁，形成了死锁
进程就会一直卡住
解决方法就是，将两个锁分开
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) {
// 1s之后想获得镜子
System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
}
}else {
synchronized (mirror) {
System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
Thread.sleep(2000);
}
synchronized (lipstick) {
System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
}
}
这样就不会形成死锁了
5.Lock锁
这里放上狂神老师的课件解释
我们举个例子
package syn;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
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 ticketNum = 10;
// 定义lock锁
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true) {
lock.lock(); // 加锁
try{
if (ticketNum > 0) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(ticketNum--);
}else {
break;
}
}finally {
lock.unlock(); // 解锁
}
}
}
}
这样买票就是一个个排队买票了，不会出现票为负数的情况
6.synchronized与Lock的对比
- Lock是显式锁，需要手动开启锁和手动关闭锁；而synchronized是隐式锁，出去了作用域自动释放
- Lock只有代码块锁，而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。并且具有更好的拓展性（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）
8、线程协作
生产者和消费者问题：
- 假设仓库中只能存放一件产品，生产在将生产出来的产品放入仓库，消费者将仓库中的产品取走消费
- 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止
- 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
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互相依赖，互为条件
在生产消费的问题中，仅仅有synchronized是不够的
- synchronized可以阻止并法更新同一个共享资源，实现了同步
- 但是synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递
java提供了几个方法解决线程之间的通信问题
1.解决方法一：管程法
- 生产者：负责生产数据的模块
- 消费者：负责处理数据的模块
- 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，消费者从缓冲区中拿出数据
package connect;
// 测试：生产者消费者模型，利用管程法解决
// 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 Producer(container).start();
new Consumer(container).start();
}
}
// 生产者
class Producer extends Thread {
SynContainer container;
public Producer(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;
}
@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
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) {
// 如果容器满了需要等待消费者消费
while (count == chickens.length) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 如果没满需要丢入产品
chickens[count++] = chicken;
// 可以通知消费者消费了
this.notify();
}
public synchronized Chicken pop() {
// 判断能否消费
while (count == 0) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 如果可以消费
Chicken chicken = chickens[--count];
// 吃完了通知生产者生产
this.notify();
return chicken;
}
}
2.解决方法二：信号灯法
信号号灯法，可以理解为缓存区为1的管程法。
我们使用信号灯（flag）来判断什么时候wait，什么时候notify
package connect;
// 测试生产者消费者：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");
}else {
this.tv.play("天天向上");
}
}
}
}
// 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();
}
}
}
class TV{
String voice;
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();
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("观看了："+voice);
// 通知演员表演
this.notifyAll();
this.flag = !this.flag;
}
}
9、线程池
- 背景：经常创建、销毁，会特别消耗资源，在并法情况下，对性能影响很大
- 思路：提前创建好多个线程，放入线程池，使用时候直接获取，使用完毕放回池子中。可以避免频繁创建、销毁，实现了重复利用。类似于生活中的交通工具
java中的utils类中有写好的线程池工具，进阶的知识就去看看JUC并发编程吧。本人还没深入。
package connect;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class TestPool {
public static void main(String[] args) {
// 创建线程池
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
// 关闭服务
service.shutdown();
}
}
class MyThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
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