全部源码:https://github.com/name365/JavaSE-30Day
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:
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。
class Windows1 implements Runnable{
private int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while(true){
if(ticket > 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票,票号为: " + ticket);
ticket--;
}else{
break;
}
}
}
}
public class WindowsTest1 {
public static void main(String[] args) {
Windows1 w = new Windows1();
Thread t1 = new Thread(w);
Thread t2 = new Thread(w);
Thread t3 = new Thread(w);
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
/**
* 例子:创建三个窗口卖票,总票数为100张.使用实现Runnable接口的方式
* 1.卖票过程中出现重票、错票 ---》出现了线程的安全问题
* 2.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
* 3.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。直到线程a操作完ticket时,其他
* 线程才可以操作ticket。这种情况即使线程a出现了阻塞,也不能被改变。
* 4.在java中,我们通过同步机制,来解决线程的安全问题。
*
* 方式一:同步代码块
* synchronized(同步监视器){
* //需要被同步的代码
*
* }
* 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,都可以来充当锁。
* 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。
*
* 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
*
* 5.同步的方式,解决了线程的安全问题。---好处
* 操作同步代码时,只能有一个线程参与,其他线程等待。相当于是一个单线程的过程,效率低。---局限性
*
* @author subei
* @create 2020-05-07 18:52
*/
class Windows1 implements Runnable{
private int ticket = 100;
// Object obj = new Object();
// Dog dog = new Dog();
@Override
public void run() {
while(true){
synchronized (this) {//此时的this:唯一的windows1的对象 //方式二:synchronized (dog) {
if (ticket > 0) {
try{
Thread.sleep(100);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票,票号为: " + ticket);
ticket--;
} else {
break;
}
}
}
}
}
public class WindowsTest1 {
public static void main(String[] args) {
Windows1 w = new Windows1();
Thread t1 = new Thread(w);
Thread t2 = new Thread(w);
Thread t3 = new Thread(w);
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class Dog{
}
/**
* 使用同步代码块解决继承Thread类的方式的线程安全问题
*
* 例子:创建三个c窗口卖票,总票数为100张
*
*
*
* @author subei
* @create 2020-05-08 11:32
*/
class Windows extends Thread{
private static int ticket = 100;
private static Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while(true){
//正确的
// synchronized (obj) {
synchronized (Windows.class){ //Class clazz = Windows.class
//错误的,因为此时this表示的是t1,t2,t3三个对象
// synchronized (this) {
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(getName() + ":卖票,票号为: " + ticket);
ticket--;
} else {
break;
}
}
}
}
}
public class WindowsTest2 {
public static void main(String[] args) {
Windows t1 = new Windows();
Windows t2 = new Windows();
Windows t3 = new Windows();
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
/**
* 使用同步方法解决实现Runnable接口的线程安全问题
*
* 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
*
* @author subei
* @create 2020-05-08 14:27
*/
class Windows3 implements Runnable {
private int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (true) {
show();
}
}
public synchronized void show() { //同步监视器:this
// synchronized (this){
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票,票号为: " + ticket);
ticket--;
}
// }
}
}
public class WindowsTest3 {
public static void main(String[] args) {
Windows3 w3 = new Windows3();
Thread t1 = new Thread(w3);
Thread t2 = new Thread(w3);
Thread t3 = new Thread(w3);
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
/**
* 使用同步方法处理继承Thread类的方式中的线程安全问题
*
* @author subei
* @create 2020-05-08 14:42
*/
class Windows4 extends Thread {
private static int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (true) {
show();
}
}
private static synchronized void show(){//同步监视器:Window4.class
//private synchronized void show(){ //同步监视器:t1,t2,t3。此种解决方式是错误的
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票,票号为:" + ticket);
ticket--;
}
}
}
public class WindowsTest4 {
public static void main(String[] args) {
Windows4 t1 = new Windows4();
Windows4 t2 = new Windows4();
Windows4 t3 = new Windows4();
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
/**
* 使用同步机制将单例模式中的懒汉式改写为线程安全的
*
* @author subei
* @create 2020-05-08 16:57
*/
public class BankTest {
}
class Bank{
private Bank(){}
private static Bank instance = null;
public static Bank getInstance(){
//方式一:效率稍差
//快捷键:Alt+Shift+Z
// synchronized (Bank.class) {
// if(instance == null){
// instance = new Bank();
// }
// return instance;
// }
//方式二:效率较高
if(instance == null) {
synchronized (Bank.class) {
if (instance == null) {
instance = new Bank();
}
}
}
return instance;
}
}
/**
* 演示线程的死锁
*
* 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:
* 》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
* 》我们使用同步时,要避免出现死锁。
*
* @author subei
* @create 2020-05-08 17:25
*/
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
StringBuffer s1 = new StringBuffer();
StringBuffer s2 = new StringBuffer();
new Thread(){
@Override
public void run() {
synchronized (s1){
s1.append("a");
s2.append("1");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
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() {
synchronized (s2){
s1.append("c");
s2.append("3");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (s1){
s1.append("d");
s2.append("4");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}).start();
}
}
class A {
public synchronized void foo(B b) {
System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()
+ " 进入了A实例的foo方法"); // ①
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()
+ " 企图调用B实例的last方法"); // ③
b.last();
}
public synchronized void last() {
System.out.println("进入了A类的last方法内部");
}
}
class B {
public synchronized void bar(A a) {
System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()
+ " 进入了B实例的bar方法"); // ②
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()
+ " 企图调用A实例的last方法"); // ④
a.last();
}
public synchronized void last() {
System.out.println("进入了B类的last方法内部");
}
}
public class DeadLock implements Runnable {
A a = new A();
B b = new B();
public void init() {
Thread.currentThread().setName("主线程");
// 调用a对象的foo方法
a.foo(b);
System.out.println("进入了主线程之后");
}
public void run() {
Thread.currentThread().setName("副线程");
// 调用b对象的bar方法
b.bar(a);
System.out.println("进入了副线程之后");
}
public static void main(String[] args) {
DeadLock dl = new DeadLock();
new Thread(dl).start();
dl.init();
}
}
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* 解决线程安全问题的方式三:lock锁---》JDK5.0新增
*
* 注意:如果同步代码有异常,要将unlock()写入finally语句块
*
* 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())
*
* 2.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)
*
* 面试题:如何解决线程安全问题?有几种方式
*
* @author subei
* @create 2020-05-08 17:49
*/
class Windows implements Runnable{
private int ticket = 100;
//1.实例化ReentrantLock
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while(true){
try{
//调用锁定方法:lock()
lock.lock();
if(ticket > 0){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
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();
}
}
}
}
public class LockTest {
public static void main(String[] args) {
Windows w = new Windows();
Thread t1 = new Thread(w);
Thread t2 = new Thread(w);
Thread t3 = new Thread(w);
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
/**
* 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。
*
* 分析:
* 1.是否是多线程问题?是,两个储户线程
* 2.是否有共享数据?有,账户(或账户余额)
* 3.是否有线程安全问题?有
* 4.需要考虑如何解决线程安全问题?同步机制:有三种方式。
*
* @author subei
* @create 2020-05-08 18:23
*/
class Account{
private double balance;
public Account(double balance){
this.balance = balance;
}
//存钱
public synchronized void deposit(double amt){
if(amt > 0){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
balance += amt;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + "存钱成功,当前余额:" + balance);
}
}
}
class Customer extends Thread{
private Account acct;
public Customer(Account acct){
this.acct = acct;
}
@Override
public void run() {
for(int i = 0;i < 3;i++){
acct.deposit(1000);
}
}
}
public class AccountTest {
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();
}
}
/**
* 线程通信的例子:使用两个线程打印1-100。线程1, 线程2 交替打印
*
* 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。
*
* 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。
*
* @author subei
* @create 2020-05-08 18:50
*/
class Number implements Runnable{
private int number = 1;
public Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while (true){
synchronized (obj) {
obj.notify();
if(number <= 100){
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + number);
number++;
try {
//使得调用如下wait()方法的线程进入阻塞状态
obj.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}else{
break;
}
}
}
}
}
public class CommunicationTest {
public static void main(String[] args) {
Number number = new Number();
Thread t1 = new Thread(number);
Thread t2 = new Thread(number);
t1.setName("线程1");
t2.setName("线程2");
t1.start();
t2.start();
}
}
/**
* 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。
*
* @author shkstart
* @create 2019-02-15 下午 4:21
*/
/**
* 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.是否是多线程的问题?是,生产者的线程,消费者的线程
* 2.是否有共享数据的问题?是,店员、产品、产品数
* 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
*
* @author subei
* @create 2020-05-08 19:23
*/
class Clerk{
private int productCount = 0;
//生产产品
public synchronized void produceProduct() {
if(productCount < 20){
productCount++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 开始生产第" + productCount + "个产品");
notify();
}else{
//等待
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//消费产品
public synchronized void consumeProduct() {
if(productCount > 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":开始消费第" + productCount + "个产品");
productCount--;
notify();
}else{
//等待
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
class Producer extends Thread{//生产者
private Clerk clerk;
public Producer(Clerk clerk){
this.clerk = clerk;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(getName() + ": 开始生产产品......");
while(true){
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
clerk.produceProduct();
}
}
}
class Consumer extends Thread{ //消费者
private Clerk clerk;
public Consumer(Clerk clerk){
this.clerk = clerk;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(getName() + ": 开始消费产品......");
while(true){
try {
Thread.sleep(20);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
clerk.consumeProduct();
}
}
}
public class ProductTest {
public static void main(String[] args) {
Clerk clerk = new Clerk();
Producer p1 = new Producer(clerk);
p1.setName("生产者1");
Consumer c1 = new Consumer(clerk);
c1.setName("消费者1");
Consumer c2 = new Consumer(clerk);
c2.setName("消费者2");
p1.start();
c1.start();
c2.start();
}
}
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
/**
* 创建多线程的方式三:实现Callable接口 ---> JDK 5.0新增
*
* 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
* 4.需要借助FutureTask类,比如获取返回结果
*
* @author subei
* @create 2020-05-08 20:31
*/
//1.创建一个实现Callable的实现类
class NumThread implements Callable{
//2.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 = 1;i <= 100;i++){
if(i % 2 == 0){
System.out.println(i);
sum += i;
}
}
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 {
//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。
Object sum = futureTask.get();
System.out.println("总和为:" + sum);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
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
- …
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
/**
* 创建多线程的方式四: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
*
* 面试题:创建多线程有几种方式?四种!
*
* @author subei
* @create 2020-05-08 21:05
*/
class NumberThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
for(int i = 0;i <= 100;i++){
if(i % 2 == 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
}
}
}
}
class NumberThread1 implements Runnable{
@Override
public void run() {
for(int i = 0;i <= 100;i++){
if(i % 2 != 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + 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 service1 = (ThreadPoolExecutor) service;
//设置线程池的属性
// System.out.println(service.getClass());
// service1.setCorePoolSize(15);
// service1.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
service.execute(new NumberThread()); //适合适用于Runable
service.execute(new NumberThread1()); //适合适用于Runable
// service.submit(Callable callable); //适合适用于Callable
//3.关闭连接池
service.shutdown();
}
}
线程池相关API
ExecutorService:真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
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
整个Java全栈系列都是笔者自己敲的笔记。写作不易,如果可以,点个赞呗!✌