Java多线程学习（基础篇）
1. java对线程的支持
java对线程的支持主要体现在Thread类以及Runable接口上，他们都位于java.lang包下，无论是Thread类还是Runable接口，它们都有public void run()方法，这个run方法为我们提供了线程实际工作时的代码，换句话说，我们的逻辑代码就可以写在run方法体中。
那么什么时候该用Thread，什么时候该用Runable呢
继承Thread实现的模式是 定义多个线程,各自完成各自的任务. 实现Runnable实现的模式是 定义多个线程,实现一个任务.其实在实现一个任务用多个线程来做也可以用继承Thread类来实现只是比较麻烦，一般我们用实现Runnable接口来实现，简洁明了。大多数情况下，如果只想重写 run() 方法，而不重写其他 Thread 方法，那么应使用 Runnable 接口。
2. 线程的常用方法
3. 如何正确地停止线程
不要调用线程的stop()方法来停止线程，调用stop方法停止线程会有一种戛然而止的感觉，你并不知道它是执行到哪一步停止的，也不知道还有什么逻辑没执行完。应该设置一个结束标志来结束线程。也不要调用interrupt()方法来停止线程，因为interrupt()方法的初衷并不是用于停止线程的，而是用于中断线程。
4 interrupt
① interrupt的作用就是中断线程，调用interput()方法会设置线程的中断状态。
② 然后调用线程的interrupted()【这是一个静态方法】方法或isInterrupted()【这是一个实例方法】方法将会返回一个boolean值（线程的中断状态）。
③ 当一个线程，调用join,sleep方法而被阻塞时,会使线程的中断状态被清除，然后后面调用interrupted()或isInterrupted()方法都不能得到一个正确的结果，并且当前线程会收到一个InterruptedException异常，这也就是为什么我们需要在代码sleep方法和join方法中进行try catch的原因。
package com.glassbox.thread.demo;
/**
* @auther xiehuaxin
* @create 2018-08-08 10:16
* @todo
*/
public class InterruptTest extends Thread {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("begin>>>>>>>>>>>>>>>");
Thread interruptTest = new InterruptTest();
interruptTest.start();
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("interrupt Thread>>>>>>>");
interruptTest.interrupt();
System.out.println("stop>>>>>>>>>>>>>>>>");
}
@Override
public void run() {
while (true) {
System.out.println("Thread is running...");
/**
* 这里用这种方式代替sleep是因为调用sleep的时候会改变当前线程的“中断状态”，从而抛出一个InterreptException异常
*/
long time = System.currentTimeMillis();
while (System.currentTimeMillis() - time < 1000) {
}
}
}
}
输出: 可以看到，当调用interrupt方法后，线程仍在输出
begin>>>>>>>>>>>>>>>
Thread is running...
Thread is running...
Thread is running...
Thread is running...
interrupt Thread>>>>>>>
stop>>>>>>>>>>>>>>>>
Thread is running...
Thread is running...
Thread is running...
Thread is running...
可以把isInterrupted()的返回结果当做结束标志
@Override
public void run() {
while (!this.isInterrupted()) {
System.out.println("Thread is running...");
/**
* 这里用这种方式代替sleep是因为调用sleep的时候会改变当前线程的“中断状态”，从而抛出一个InterreptException异常
*/
long time = System.currentTimeMillis();
while (System.currentTimeMillis() - time < 1000) {
}
}
}5. 线程中的能量不守恒
“争用条件”：当多个线程同时共享访问同一数据（内存区域）时，每个线程都尝试操作该数据，从而导致数据被破坏（corrupted）,这种现象称为争用条件。
package com.glassbox.thread.demo2;
/**
* @auther xiehuaxin
* @create 2018-08-08 10:52
* @todo
*/
/**
* 宇宙的能量系统
* 遵循能量守恒定律
* 能量不会凭空产生也不会凭空消失，只会从一处转移到另一处
*/
public class EnergySystem {
//能量盒子，能存储能量的地方
private final double[] energyBox;
/**
*
* @param n 能量盒子的数量
* @param initalEnergy 每个能量盒子初始含有的能量值
*/
public EnergySystem(int n, double initalEnergy) {
this.energyBox = new double[n];
for (int i = 0; i < energyBox.length; i++) {
energyBox[i] = initalEnergy;
}
}
/**
* 能量的转移，从一个盒子转移到另外一个盒子
* @param from 能量源
* @param to 能量终点
* @param amount 要转移的能量值
*/
public void transfer(int from, int to, double amount) {
if(energyBox[from] < amount) {
return;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
energyBox[from] -= amount;
System.out.printf("从%d转移%10.2f单位能量到%d", from, amount, to);
energyBox[to] += amount;
System.out.printf("能量总和：%10.2f%n", getTotalEnergies());
}
/**
* 获取能量世界的能量总和
* @return
*/
private double getTotalEnergies() {
double sum = 0;
for (double amount : energyBox) {
sum += amount;
}
return sum;
}
/**
* 返回能量盒子的长度
* @return
*/
public int getBoxAmount() {
return energyBox.length;
}
}package com.glassbox.thread.demo2;
/**
* @auther xiehuaxin
* @create 2018-08-08 11:48
* @todo
*/
public class EnergyTransferTask implements Runnable {
//共享的能量世界
private EnergySystem energySystem;
//能量转移的能源盒子下班
private int fromBoxIndex;
//单次能量转移最大单元
private double maxAmount;
//最大休眠时间(毫秒)
private int DELAY = 10;
public EnergyTransferTask(EnergySystem energySystem, int fromBoxIndex, double max) {
this.energySystem = energySystem;
this.fromBoxIndex = fromBoxIndex;
this.maxAmount = max;
}
@Override
public void run() {
try {
while (true) {
int toBox = (int) (energySystem.getBoxAmount() * Math.random());
double amount = maxAmount * Math.random();
energySystem.transfer(fromBoxIndex, toBox, amount);
Thread.sleep((int) (DELAY * Math.random()));
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}package com.glassbox.thread.demo2;
/**
* @auther xiehuaxin
* @create 2018-08-08 11:59
* @todo
*/
public class EnergySystemTest {
//要构建的能量世界的盒子的数量
public static final int BOX_AMOUNT = 100;
//每个盒子的初始能量
public static final double INITIAL_ENERGY = 1000;
public static void main(String[] args) {
EnergySystem energySystem = new EnergySystem(BOX_AMOUNT,INITIAL_ENERGY);
for (int i = 0; i < BOX_AMOUNT; i++) {
EnergyTransferTask task = new EnergyTransferTask(energySystem,i,INITIAL_ENERGY);
Thread thread = new Thread(task,"TransferThread：" + i);
thread.start();
}
}
}输出
从38转移 174.83单位能量到0能量总和： 100000.00
TransferThread：38
从38转移 27.28单位能量到9能量总和： 100000.00
TransferThread：52
TransferThread：98
从98转移 584.27单位能量到49能量总和： 99390.63
TransferThread：98
从98转移 126.47单位能量到20能量总和： 99390.63
TransferThread：98
从98转移 264.87单位能量到98能量总和： 99390.63
TransferThread：74
从74转移 873.16单位能量到42能量总和： 99390.63
TransferThread：50
从50转移 439.71单位能量到47能量总和： 99390.63
TransferThread：70
从70转移 29.80单位能量到34能量总和： 99390.63
能量总和： 100000.00
TransferThread：75
从75转移 377.40单位能量到78能量总和： 99390.63
TransferThread：95
从95转移 74.24单位能量到76能量总和： 99390.63
能量总和： 100000.00
TransferThread：71
从71转移 285.92单位能量到10能量总和： 99390.63
TransferThread：83
从83转移 778.90单位能量到66能量总和： 99390.63
TransferThread：46
从46转移 515.10单位能量到63能量总和： 99390.63
从52转移 609.37单位能量到40能量总和： 100000.006. 那么如何保持能量守恒呢
互斥与同步
互斥：字面意思是互相排斥，实际含义是，同一时间只能有一个线程对临界区或关键数据进行操作（通过锁）。
同步：线程间的一种通信机制。一个线程它可以做一件事情，然后它可以用某种方式告诉别的线程它已经做完了（notify,wait,notifyAll）。
package com.glassbox.thread.demo2;
/**
* @auther xiehuaxin
* @create 2018-08-08 10:52
* @todo
*/
/**
* 宇宙的能量系统
* 遵循能量守恒定律
* 能量不会凭空产生也不会凭空消失，只会从一处转移到另一处
*/
public class EnergySystem {
//能量盒子，能存储能量的地方
private final double[] energyBox;
//添加一个锁的对象
private final Object lockObj = new Object();
/**
*
* @param n 能量盒子的数量
* @param initalEnergy 每个能量盒子初始含有的能量值
*/
public EnergySystem(int n, double initalEnergy) {
this.energyBox = new double[n];
for (int i = 0; i < energyBox.length; i++) {
energyBox[i] = initalEnergy;
}
}
/**
* 能量的转移，从一个盒子转移到另外一个盒子
* @param from 能量源
* @param to 能量终点
* @param amount 要转移的能量值
*/
public void transfer(int from, int to, double amount) {
/**
* 通过对lockObj对象加锁实现互斥
*/
synchronized (lockObj) {
//这里当能量不足的时候就退出，但是在退出之后，这条线程仍然有机会去获取cpu资源，从而再次要求加锁，但是加锁操作时有开销的，这样会降低系统的性能，所以当条件不满足的时候我们可以让这条线程等待，从而降低这条线程获取锁的开销
/*if(energyBox[from] < amount) {
return;
}*/
/**
* while循环，保证条件不满足时任务都会被阻挡，而不是竞争cpu资源
*/
while (energyBox[from] < amount) {
try {
//当线程调用lockObj对象的wait()方法之后，当前的线程就会被置于lockObj对象的“等待集合wait set”中
lockObj.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
energyBox[from] -= amount;
System.out.printf("从%d转移%10.2f单位能量到%d", from, amount, to);
energyBox[to] += amount;
System.out.printf("能量总和：%10.2f%n", getTotalEnergies());
//唤醒所有在lockObj对象上等待的线程
lockObj.notifyAll();
}
}
/**
* 获取能量世界的能量总和
* @return
*/
private double getTotalEnergies() {
double sum = 0;
for (double amount : energyBox) {
sum += amount;
}
return sum;
}
/**
* 返回能量盒子的长度
* @return
*/
public int getBoxAmount() {
return energyBox.length;
}
}输出
从68转移 765.10单位能量到80能量总和： 100000.00
TransferThread：69
从69转移 564.22单位能量到33能量总和： 100000.00
TransferThread：64
从64转移 941.32单位能量到96能量总和： 100000.00
TransferThread：96
从96转移 511.90单位能量到74能量总和： 100000.00
TransferThread：4
从4转移 424.99单位能量到70能量总和： 100000.00
TransferThread：7
从7转移 429.73单位能量到33能量总和： 100000.007. 如何扩展java并发编程的知识
① 了解Java Memory Model
JMM描述了java线程如何通过内存进行交互的(通过这部分学习可以了解什么是happens-before原则)
happens-before
synchronized,volatile&final（java是如何通过这几个关键字来实现happens-before原则的）
② Locks对象和Condition对象（通过这两个对象可以了解如何对程序进行加锁以及同步的通信）
java锁机制和等待条件的高层实现
java.util.concurrent.locks
③ 线程安全性
原子性、可见性
java.util.concurrent.atomic（如何通过这个包来避免原子性编程的问题）
synchronized & volatile（当一个原子操作由多个语句构成时，又是如何通过synchronized实现原子性操作的）
DeadLocks
④ 多线程常用的交互模型（在java并发实现当中，有哪些类是实现了这些模型，可以供我们直接调用的）
Producer-Consumer模型
Read-Write Lock模型
Future模型
Woker Thread模型
⑤ Java5引入的并发编程工具
java.util.concurrent
线程池ExecutorService
Callable & Future
BlockingQueue
最后推荐两边书
练习巩固
题目：创建两个线程，一个线程输出1、3、5、…、99，另一个线程输出2、4、6、…、100。最后的效果是两个线程相互交替输出，达到输出1、2、3、4、…、99、100这样顺序输出的效果。
以下是我自己的实现：
package com.glassbox.thread.test;
/**
* @auther xiehuaxin
* @create 2018-08-08 16:08
* @todo
*/
public class PrintNum implements Runnable {
int i = 1;
@Override
public void run() {
while (true) {
//如果不是使用实现Runnable这种方式创建线程，这里不要用this（自己创建一个锁对象）
synchronized (this) {
//这里先调用锁对象的notify方法再调用wait方法是巧妙之处，大家细细体会，如果还不明白的话可以把notify方法放到wait方法后，然后运行输出结果就一目了然了
notify();
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if(i <= 100) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
i++;
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}
package com.glassbox.thread.test;
import java.util.concurrent.*;
/**
* @auther xiehuaxin
* @create 2018-08-08 15:41
* @todo
*/
public class ThreadExercise {
/**
* 任务队列
*/
private static ArrayBlockingQueue workQueue = new ArrayBlockingQueue(10);
public static void main(String[] args) {
/*
线程池最大数量
*/
int maximumPoolSizeSize = 100;
/*
线程活动保持时间
*/
long keepAliveTime = 1;
/*
线程池的基本大小
*/
int corePoolSize = 10;
//建议手动创建线程池并且以线程池的形式创建线程
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(corePoolSize, maximumPoolSizeSize, keepAliveTime, TimeUnit.SECONDS, workQueue, new ThreadFactory() {
@Override
public Thread newThread(Runnable r) {
Thread thread = new Thread(r);
thread.setName("hahaThread");
return thread;
}
});
PrintNum num = new PrintNum();
executor.execute(num);
executor.execute(num);
}
}