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JavaThread

Java多线程详解

多线程详解


  1. 进程与线程简介
  2. 创建线程
  3. 线程状态
  4. 线程同步
  5. 线程协作
  6. 线程池

进程与线程简介

  • 进程(Process):指在系统中正在运行的一个应用程序;程序一旦运行就是进程;进程——系统资源分配的最小单位。

  • 线程(Thread):系统分配处理器时间资源的基本单元,或者说进程之内独立执行的一个单元执行流。线程——程序执行的最小单位。

  • 两者之间的区别见下图

    image01

    可以发现,进程是由(线程+内存+文件/网络句柄)等元素构成的

  • 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。

  • 普通方法调用和多线程

    image02

  • 核心概念

    1. 线程就是独立的执行路径
    2. 在程序执行时,即使没有自己创建1线程,后台也会有多个线程,如主线程,gc线程(垃圾回收线程)。
    3. main()称之为主线程,为系统的入口,用于执行整个程序
    4. 在一个程序中,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。

创建线程

三种创建方式

  • 继承Thread创建线程

    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

    创建TestThread01类,实现继承Thread类创建线程

    package com.thread_;
    
    //创建线程类方式一:继承Thread类,重写run方法,在主线程调用start开启线程。
    public class TestThread01 extends Thread{
        //run方法线程体
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 50; i++) {
                System.out.println("我在看代码!"+i);
            }
        }
        //主方法,main线程
        public static void main(String[] args) {
            //创建一个线程对象
            TestThread01 testThread01 = new TestThread01();
            //调用start开启线程
            testThread01.start();
    
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                System.out.println("我在学习线程"+i);
            }
    
        }
    }
    

    运行结果:

    image03

    需要注意的是,线程开启不一定立即执行,由CPU的调度执行

  • 实现多线程进行网络图片下载

    首先我们需要引入commons-io包,并且把它导入到项目下的lib包中

    image04

    再创建下载器WebDownLoader类用于下载网络图片

    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("DownLoader方法出现异常");
            }
        }
    }
    

    创建线程类TestThread02

    package com.thread_;
    
    import org.apache.commons.io.FileUtils;
    
    import java.io.File;
    import java.io.IOException;
    import java.net.URL;
    
    public class TestThread02 extends Thread{
        //创建属性url与name,用于接收网络图片地址和保存文件名
        private String url;
        private String name;
        //创建TestThread02的构造器
        public TestThread02(String url,String name){
            this.url = url;
            this.name = name;
        }
        //重写run方法,下载图片的线程执行体
        @Override
        public void run() {
            WebDownLoader webDownLoader = new WebDownLoader();
            webDownLoader.downLoader(url,name);
            System.out.println("DownLoader Image " + name);
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            TestThread02 t1 = new TestThread02("https://github.com/minster77/minster77.github.io/blob/master/JavaBase.jpg","1.jpg");
            TestThread02 t2 = new TestThread02("https://github.com/minster77/minster77.github.io/blob/master/JavaCollection.jpg","2.jpg");
            TestThread02 t3 = new TestThread02("https://github.com/minster77/minster77.github.io/blob/master/JavaThink.jpg","3.jpg");   
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
        }
    }
    

    主目录下我们可以发现图片以及下载完成

    image06

    而控制台也输出了以下结果

    image05

    我们可以发现,三个图片并没有按照我们调用start方法的顺序下载完成。这就是我们所说的多线程执行了。

  • 实现Runnable接口创建线程

    1. 定义一个实现类实现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
    package com.thread_;
    
    public class TestThread03 implements Runnable{
    
        //run方法线程体
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 50; i++) {
                System.out.println("我在看代码!"+i);
            }
        }
        //主方法,main线程
        public static void main(String[] args) {
    
            TestThread03 testThread03 = new TestThread03();
            //下面两句等价于 new Thread(testThread03).start();
            Thread thread = new Thread(testThread03);
            thread.start();
    
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                System.out.println("我在学习线程"+i);
            }
    
        }
    }
    

    其实实现Runnable接口创建线程与继承Thread类创建线程的方法步骤是一样的,但是由于继承Thread类创建是单继承,具有局限性。所以开始时推荐选择实现Runnable接口创建多线程

  • 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. 不建议使用继承Thread类创建线程,因为面向对象单继承具有局限性

    实现Runnable接口

    1. 实现Runnable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Runnable接口创建线程,因为可以避免单继承局限性,灵活方便,方便同时一个对象被多个线程使用。
  • 实现Callable接口创建线程

    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:Futureresult1 = ser.submit(t1);
    6. 获取结果:boolean r1 = result.get()
    7. 关闭服务:ser.shutdownNow();
  • Callable的好处

    • 可以定义返回值
    • 可以返回异常

线程状态

  • 线程具有五个状态,分别是创建状态、就绪状态、阻塞状态、运行状态、死亡状态。

    image13

    关系图如下

    image08

    线程状态转换细节

    image09

    线程方法

    1. setPriority(int newPriority):更改线程的优先级
    2. static void sleep(long millis):在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程体休眠
    3. void join():等待该线程终止
    4. static void yield():暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程
    5. void interrupt():中断线程。不建议使用!
    6. boolean isAlive():测试线程是否处于活动状态

    不建议使用JDK提供的stop()、destory()方法[已废弃!]。

    推荐让线程自己停下来。

    或者使用一个标志位进行终止变量,当flag=false时,则终止线程运行。

    设置标志位让线程停止的代码演示:

    package com.lambda;
    
    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.设置一个对外提供的方法停止线程,转换标志位
        private 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("线程停止了!");
                }
            }
        }
    }
    
  • 线程休眠

    • sleep(time)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

    模拟网络延时:可以放大问题的发生性。

    模拟倒计时

    package com.lambda;
    
    import java.text.SimpleDateFormat;
    import java.util.Date;
    
    public class TestSleep {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            timeDown();
        }
    
        public static void timeDown() {
            int n = 10;
            while (true){
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(n--);
                if (n<=0){
                    break;
                }
            }
        }
    }
    
    

    打印出当前系统时间

    package com.lambda;
    
    import java.text.SimpleDateFormat;
    import java.util.Date;
    
    public class TestSleep {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            //获取系统当前时间
            Date startDate = new Date(System.currentTimeMillis());
    
            while (true){
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startDate));
                startDate = new Date(System.currentTimeMillis());
            }
    
        }
    }
    
  • 线程礼让

    • 线程礼让,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

    创建测试类TestYield

    package com.lambda;
    
    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()+"线程开始了");
            Thread.yield();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止了");
        }
    }
    

    礼让成功:

    image10

    礼让失败:

    image11

  • Join方法: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。(就是强制插队,不建议使用!)

    package com.lambda;
    
    public class TestJoin implements Runnable{
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            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);
            }
        }
        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println("我来插队了!");
            }
        }
    }
    

    image12

  • 观察测试线程的状态

    package com.lambda;
    
    public class TestState  {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            Thread thread = new Thread(()->{
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    //调用sleep方法,进入阻塞状态
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
    
            }
                System.out.println("///////");
            });
            //调用getState方法,观察线程状态
            Thread.State state = thread.getState();
            System.out.println(state);//NEW
    
            thread.start();
            state = thread.getState();
            System.out.println(state);//RUNNABLE
    
            //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);
            }
        }
    
    }
    

    运行结果:

    image14

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;
  • 使用以下方式可以改变或获取优先级

    • getPriority(),setPriority(int xxx);

    代码演示

    package com.thread_;
    
    public class TestPriority {
        public static void main(String[] args) {
            //main线程的默认优先级为5
            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);
    
          //优先级设定在start()调度前
            //默认是5
            t1.start();
    
            t2.setPriority(3);
            t2.start();
    
            t3.setPriority(6);
            t3.start();
    
            t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);//MAX_PRIORITY = 10;
            t4.start();
    
            t5.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
            t5.start();
        }
    }
    class MyPriority implements Runnable{
    
        @Override
        public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + Thread.currentThread().getPriority());
        }
    }
    

    运行结果:

    image15

    可以发现,优先级高的线程不一定先执行。

优先级低只是意味着获得调度的概率低,并不是优先级低就不会被调用了;这都是看CPU的调度的。(性能倒置)

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

  • 虚拟机不用等待守护线程执行完毕

  • 常见的守护现场有:后台记录操作日志,监控内存,垃圾回收等等…

  • 测试守护线程

    package com.thread_;
    
    public class TestDaemon {
        public static void main(String[] args) {
            God god = new God();
            People people = new People();
    
            Thread thread = new Thread(god);
            //默认false表示是用户线程,正常线程都是用户线程
            //设置为true表示该线程为守护线程
            thread.setDaemon(true);
            //启动守护线程
            thread.start();
    
            new Thread(people).start();
        }
    }
    class God implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            while (true){
                System.out.println("上帝守护着你!");
            }
        }
    }
    class People implements Runnable{
    
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 36500; i++) {
                System.out.println("你开心的活着");
            }
            System.out.println("GoodBye world");
        }
    }
    

    image16

线程同步

并发问题的引出

  • 并发:同一个对象多个线程同时操作

  • 当我们使用多线程操作一个对象时,容易发生并发问题,下面我们举一个买火车票的例子来引出并发问题

    package com.thread_.syn;
    
    public class UnsafeBuyTicket {
        public static void main(String[] args) {
            BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();
            new Thread(buyTicket,"jack").start();
            new Thread(buyTicket,"tom").start();
            new Thread(buyTicket,"mary").start();
        }
    }
    class BuyTicket implements Runnable{
        private int ticketNum = 10;
        private boolean flag =true;
    
        @Override
        public void run() {
            while (flag){
                try {
                    buy();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        public void buy() throws InterruptedException {
            if(ticketNum<=0){
                flag = false;
                return;
            }
            Thread.sleep(100);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "抢到了第" + ticketNum-- + "票");
        }
    }
    
    

    运行结果:

    image07

    我们可以发现,有一些票被重复拿了!多个线程操作一个资源的情况下,线程不安全,数据紊乱。这就是我们所说的线程并发问题。

    利用线程的同步可以解决上述的问题!

  • 线程同步介绍

    ​ 由于统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。

    使用锁会存在以下问题

    • 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。(性能倒置问题)
  • 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1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“对象”的访问,每个对象对应一把锁,每个synchronized方法都必须获得调用该方法的锁才能执行,否则线程会阻塞。方法一旦执行,就独占该锁,知道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:若将一个大的方法申明为synchronized将会影响效率

    • 方法里需要修改的内容才需要锁,锁太多了会浪费资源。

    所以在上面买火车票的案例中,我们只需要对buy方法加上修饰符synchronized即可以解决并发问题!

    public synchronized void buy() throws InterruptedException {
        if(ticketNum<=0){
            flag = false;
            return;
        }
        Thread.sleep(100);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "买到了第" + ticketNum-- + "票");
    }
    

    运行结果:

    image17

  • 同步块

    synchronized(Obj){ 
    
    }
    

    Obj称之为同步监视器

    1. 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
    2. 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。(第一个人上厕所,把厕所门关上)
    2. 第二个线程访问,发现同步监视器被锁定,无法访问。(第二个人去上厕所,发现有人在厕所里面,进不去,就走了)
    3. 第一个线程访问完毕,解锁同步监视器。(第一个人上完厕所,打开门)
    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。(第二个人又来上厕所,发现没人,便进去了且关上厕所门)

注意:synchronized方法默认锁的是当前对象(加了修饰符的类 即this),而synchronized(Obj){}同步块是可以指定对象锁定的(锁的对象便是变化的量,需要增删改的对象)

  • 完成银行取款案例,利用同步块确保线程安全性

    package com.thread_.syn;
    
    public class UnsafeBank {
        public static void main(String[] args) {
            Account account = new Account(100, "银行卡");
            Drawing drawing1 = new Drawing(account,50,"jack");
            Drawing drawing2 = new Drawing(account,100,"mary");
    
            drawing1.start();
            drawing2.start();
        }
    }
    class Account{
         int money;
         String name;
    
        public Account(int money, String name) {
            this.money = money;
            this.name = name;
        }
    }
    class Drawing extends Thread{
        Account account;
        int drawingMoney;
        int nowMoney;
        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()+"取钱,余额不足");
                    return;
                }
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                //卡内余额
                account.money = account.money - drawingMoney;
                nowMoney = nowMoney + drawingMoney;
                System.out.println(account.name + "余额为:"+ account.money);
                System.out.println(this.getName() + "手里的余额为" + nowMoney);
            }
            }
    
    }
    

    image18

  • 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

    死锁:多个线程互相抱着对方需要的资源,然后形成僵持

  • 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

    上面列出了死锁的四个必要条件,我们只需要破坏其中的任意一个或多个条件即可避免死锁发生。例如:银行家算法避免死锁

  • 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

    利用ReentrantLock解决买票的并发问题

    package com.thread_.lock;
    
    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
        ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        @Override
        public void run() {
            try {
                //加锁
                lock.lock();
                while (true){
                    if (ticketNum > 0 ){
                        System.out.println(ticketNum--);
                    }else {
                        break;
                    }
                }
            }finally {
                //解锁
                lock.unlock();
            }
        }
    }
    

    image19

  • synchronized与Lock的对比

    • Lock是显式锁(手动开启和关闭锁,一定要关闭锁!);synchronized是隐式锁,出了作用域便会自动释放
    • 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(Lock锁提供更多的子类)
    • 优先使用顺序
      • Lock>同步代码块>同步方法

线程协作

  • 生产者和消费者模式(问题)

    image20

  • 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

    1. 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
    2. 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。
    3. 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(线程通信)

    Java提供了几个方法来解决线程之间的通信问题

    • wait():表示线程会一直等待,直到其他线程通知,与sleep不同,该方法会释放锁
    • wait(long timeout):指定等待的毫秒数
    • notify():唤醒一个处于等待状态的线程
    • notifyAll():唤醒同一个对象上所以调度wait()方法的线程,优先级别高的线程优先调度

    注意!上述方法均是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

  • 利用管程法解决生产者消费者问题

    • 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,他们之间有一个缓冲区;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

      image21

    package com.thread_.lock;
    
    //管程法解决生产者消费者问题
    //需要的对象:生产者,消费者,缓冲区,产品
    public class TestPC {
        public static void main(String[] args) {
            SynContainer synContainer = new SynContainer();
    
            Producer producer = new Producer(synContainer);
            Customer customer = new Customer(synContainer);
    
            new Thread(producer).start();
            new Thread(customer).start();
        }
    }
    //产品
    class Chicken {
        int id;
    
        public Chicken(int id) {
            this.id = id;
        }
    }
    //生产者
    class Producer extends Thread{
        SynContainer synContainer;
    
        public Producer(SynContainer synContainer){
            this.synContainer = synContainer;
        }
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 1; i < 50; i++) {
                try {
                    synContainer.push(new Chicken(i));
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("生产了第"+i+"只鸡");
            }
        }
    }
    //消费者
    class Customer extends Thread{
        SynContainer synContainer;
    
        public Customer(SynContainer synContainer){
            this.synContainer = synContainer;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 1; i < 50; i++) {
                try {
                    System.out.println("消费了第" + synContainer.pop().id+"只鸡");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    //缓冲区
    class SynContainer{
        //规定容器的容量
        Chicken[] chickens = new Chicken[10];
        private int count;
    
        //生产者把产品放入到缓冲区
        public synchronized void push(Chicken chicken) throws InterruptedException {
            //如果容器满了,等待消费者消费,停止生产
            if (count == chickens.length){
                //线程阻塞,等待消费者通知
                this.wait();
                System.out.println("缓冲区满了,消费者消费");
            }
            //如果没有满,就需要丢入产品
            chickens[count] = chicken;
            count++;
            //有产品了,通知消费者消费
            this.notify();
        }
        //消费者消费产品
        public synchronized Chicken pop() throws InterruptedException {
            //判断能否消费
            if (count == 0){
                //没产品了,等待生产者生产
                this.wait();
            }
            //如果可以消费
            count--;
            Chicken chicken = chickens[count];
            //通知生产者拿走了鸡
            this.notify();
            return chicken;
        }
    }
    
  • 利用信号灯法解决生产者消费者问题

    package com.thread_.lock;
    
    import javafx.stage.Stage;
    
    //信号灯法:利用标志位解决
    public class TestPC2 {
        public static void main(String[] args) {
            StageShow stageShow = new StageShow();
            Player player = new Player(stageShow);
            Watcher watcher = new Watcher(stageShow);
    
            new Thread(player).start();
            new Thread(watcher).start();
        }
    }
    
    //生产者 ->演员
    class Player extends Thread {
        StageShow stage;
    
        public Player(StageShow stage) {
            this.stage = stage;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                if(i%2 ==0){
                    try {
                        this.stage.Play("海贼王");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }else {
                    try {
                        this.stage.Play("火影忍者");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    }
    
    //消费者 ->观众
    class Watcher extends Thread {
        StageShow stage;
    
        public Watcher(StageShow stage) {
            this.stage = stage;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                stage.Watch();
            }
        }
    }
    
    //缓冲区 ->舞台
    class StageShow {
        String voice;
        boolean flag = true;
    
        //演员表演,观众等待
        public synchronized void Play(String voice) throws InterruptedException {
            if (flag != true) {
                this.wait();
            }
            System.out.println("演员表演了:" + voice);
            this.voice = voice;
            this.flag = !this.flag;
            //表演完成,唤醒观众
            this.notifyAll();
        }
    
        public synchronized void Watch() {
            if (flag) {
                try {
                    this.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("观众观看了:" + voice);
            this.flag = !this.flag;
            //观看完成,唤醒演员
            this.notifyAll();
        }
    }
    

    image22

线程池

​ 如果并发的线程数量很多,并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了,这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率,因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。

  • 思路:提前创建好多个线程,放入线程池中,使用时直接获取,使用完毕后放回池中,可以避免频繁的创建销毁、实现重复利用。类似于生活中的交通工具

  • 好处:

    • 提高了响应速度(减少创建新线程的时间)
    • 降低资源的消耗(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:管理核心池(线程池)的大小
      • maximumPoolSize:管理最大线程数
      • keepAliveTime:管理线程没有任务时最多保持多少时间后悔终止
  • JDK5.0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
    • Future submit (Callable task):执行任务/命令,有返回值,一般用来执行Callable
    • void shundown():关闭连接池
  • Executors:工具类、线程池工厂类,用于创建并返回不同类型的线程池

  • 线程池创建的演示

    package com.thread_.lock;
    
    import java.util.concurrent.Executors;
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    
    public class TestPool {
        public static void main(String[] args) {
            //1.创建服务,创建指定大小的线程池
            ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
    
            //2.执行
            service.execute(new MyThread());
            service.execute(new MyThread());
            service.execute(new MyThread());
            service.execute(new MyThread());
    
            //3.关闭线程池
            service.shutdownNow();
        }
    }
    class MyThread implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
        }
    }
    

总结:ExecutorService通过Executors方法创建线程池,然后执行execute方法或submit 方法来执行服务。

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