Java语言进阶 #多线程 #Day17~18 #多线程 #多线程安全 #线程状态 #线程通信 #线程池 #lambda
文章目录
- 一、多线程安全
- 1. Demo：卖票
- 1.1 发生线程安全问题
- 1.2 线程安全问题原理
- 2. 同步机制
- 2.1 方法1：同步代码块
- 2.2 同步技术原理
- 2.3 方法2：同步方法
- 2.4 静态同步方法
- 2.5 方法3：Lock锁
- 3. 线程状态
- 3.1 无限等待状态
- 3.2 notifyAll
- 4. 线程间通讯
- 4.1 Demo：服务器返回一个网页
- 二、线程池
- 1. 线程池原理
- 2. 线程池使用
- 3. 代码
- 三、Lambda
- 1. 函数式编程思想
- 2. Lambda标准格式
- 2.1 无参的示例
- 2.2 有参无返回
- 2.3 有参有返回
- 3. Lambda极简式
一、多线程安全
当多个线程之间，访问了共享的数据，就会产生线程安全问题
1. Demo：卖票
我们以一个售票厅的例子举例说明：
- 总共100张票，作为共享数据
- 三个售票厅，一起售卖票，作为三个线程
1.1 发生线程安全问题
结果：
会发现：
- 卖出了重复的票
- 卖出了不存在的票
1.2 线程安全问题原理
- 多个线程抢夺CPU的执行权
- 当执行到睡眠 时，线程把抢到的CPU执行权交出
- 当一个线程已经判断完毕（无论如何，这部分函数体会执行），另一个线程改变了判断条件也无济于事，这时会出现条件外的值（不存在）
- 因为多个线程共享资源，判断依据相同，就会出现重复的情况
- 总结： 所以，安全问题 的实质就是共享数据 时，一个线程读时，另一个线程进行写的操作，这个写操作，改变之前线程读的结果
所以，如果数据共享 ，但线程中只进行读 ，是不会存在安全问题的。
- 解决方法： 一个线程失去对
CPU的控制权时，其它线程只能等待其执行完
2. 同步机制
同一时间，只能执行一件事，就叫同步
同步有三种方式：
- 同步代码块
- 同步方法
- 锁机制
2.1 方法1：同步代码块
同步代码块 里放可能会产生线程安全的代码（访问了共享数据的代码），表示只对这个区块的资源进行互斥访问
synchronized(同步锁){
// 需要同步操作的代码
}
注意：
- 同步代码块中的对象，可以是任意对象
- 多个线程的锁对象 必须是同一个
- 锁对象作用： 把同步代码块锁住，只让一个线程在同步代码块中执行
其它部分代码不变，使用代码块包住需要锁的部分
2.2 同步技术原理
使用了一个锁对象 ，这个锁对象叫同步锁 ，也叫对象锁、对象监视器
t0抢到了CPU的执行权，执行run()方法，遇到synchronized代码块- 检查该代码块是否有锁对象
- 如果有，就会获取该锁对象，进入代码块中执行
t1抢到了CPU的执行权，执行run()方法，遇到synchronized代码块- 检查该代码块是否有锁对象，发现没有
t1进入阻塞状态，直到t0归还锁对象（t0要执行完同步代码块中内容，会把锁对象归还给同步代码块 ）
总结： 同步中的线程，没有执行完，不会释放锁。同步外的线程，没有锁，进不去同步。
同步保证了，只有一个线程在同步中执行共享数据，保证了安全
程序频繁判断锁、获取锁、释放锁 ，程序的效率会降低
2.3 方法2：同步方法
把同步代码块中的内容，放在同步方法中，调用该方法即可
修饰符 synchronized 返回值类型 函数名() {}
例： public synchronized void method() {}
同步方法使用的锁对象，就是Runnable的实现类对象，就是这个：
2.4 静态同步方法
在同步方法前加static修饰，访问的共享数据也用static修饰
// 访问的必须是静态共享
修饰符 static synchronized 返回值类型 函数名() {}
例： public static synchronized void method() {}
静态同步方法使用的锁对象，是本类的class属性–>class文件对象(反射)
（之所以不用this, 因为this是创建对象时产生的。静态方法的创建优先于对象创建。）
2.5 方法3：Lock锁
JDK1.5后有一个新的解决线程安全问题的方法，叫做Lock锁。
Lock接口，比 synchronized更加好用
- 我们主要使用它的两个方法
void lock()获取锁和void unlock()释放锁 - 它有一个实现类
ReentrankLock
步骤：
- 在成员位置，创建一个
ReentrankLock对象 - 在可能出现线程安全的地方，获取锁
- 在这段代码结束时，释放锁
提示： 最好把代码放在try...catch中，并且把释放锁 放在finally中，这样无论有没有异常，都会释放锁。
3. 线程状态
Thread中有一个嵌套类（内部类）Thread.State，记录着线程的状态
3.1 无限等待状态
下面，以线程通信案例 来进行说明
- 创建一个线程，等待另一个线程的执行结果，调用
wait();方法，进入无限等待状态 - 另一个线程调用
notify();，退出无限等待状态
注意事项：
- 两个线程必须得用同步代码块包裹起来，以保证等待和唤醒，只有一个在执行
- 同步使用的锁对象，必须保证唯一
- 只有锁对象才能调用
wait()和notify()（这两个都是Object类中的方法）
两个方法：
- wait() 在其它线程调用此对象的notify()和notifyall()方法前，将导致线程等待
- notify()唤醒在此对象监视器上等待的单个线程，会继续执行wait方法之后的代码
-
代码：
-
结果：
注意： obj.wait()如果不加参数，就是无限等待。但它可以接收一个毫秒值做参数，等到时间走完，还没有得到唤醒，会自动醒来 ，此时相当于Thread.sleep()方法
3.2 notifyAll
notify()如果有多个等待线程，随机唤醒一个
notifyAll()如果有多个等待线程，全部唤醒
可以发现，一次只唤醒一个线程（随机的）
把notify()变为notifyall()会得到如下结果
4. 线程间通讯
线程间通讯： 多个线程在处理同一资源，但线程的任务不同
多个线程操作同一份数据，就会发生数据的抢夺，通过等待唤醒机制 可以避免这种争夺发生
注意： 被通知（notify)后，只是进入了可运行 状态，不是立即执行的（因为还在同步代码块那，还要抢锁）
4.1 Demo：服务器返回一个网页
分析：
- 页面数据： 请求，响应
- 服务器： 接收请求，发送响应
- 客户端： 发送请求，接收响应
两个线程的状态是通信（互斥）状态，必须保证两个线程只有一个在执行
-
定义一个页面准备的类，这个页面需要文件，还需要资料渲染，还要请求响应状态
-
定义一个服务器：当有请求时，如果有响应，返回响应。如果没响应，就进行响应。如果没请求，就休息等待请求。
-
定义一个客户端：当无请求时，发送请求，当有请求时，请求响应。请求响应时，无限等待。
-
定义一个运行用的主文件（我是用同级类的写法）
-
结果
注：
- 可以在服务器和客户端类中，添加死循环
- 现实业务中，服务器做的是沟通连接的工作，处理页面的工作交给应用框架
二、线程池
线程池： 容纳多个线程的容器，其中的线程可以复用，无需反复创建线程而消耗过多的资源
1. 线程池原理
线程池是一个容器 ，也即一个集合（LinkedList)
步骤：
- 程序开始的时候，创建多个线程，放进一个集合中
- 取出线程：
Thread t = List.remove(index)、Thread t = LinkedList.removeFirst()（线程只能被一个任务使用） - 放回线程：
List.add(t)、LinkedList.addLast(t)
JDK1.5后，JDK内置了线程池，可以直接使用。
线程池的好处：
- 降低资源消耗： 减少了创建和销毁线程的次数，使得线程可以复用。
- 提高响应速度： 因为线程在任务开始前就已经创建好了，所以在任务开始时，可以立即响应。
- 提高可管理性： 一个线程所占内存约为1M，可以根据系统的承受能力，来限定线程数量
2. 线程池使用
java.util.concurrent.Executors是线程池的工厂类，用来生成线程池
static ExecutorService newFixedThreadPool(int 线程数目)
参数：线程数目
返回值：ExecutorService接口的实现类对象（可以使用接口类型来接收，这叫多态。这是一种【面向接口编程】）
java.util.concurrent.ExecutorService线程池接口
// 用来从线程池中获取线程，调用start方法，执行线程任
submit(Runnable task) // 提交一个Runnable任务用于执行
// 销毁线程池（不建议执行）
void shutdown()
3. 代码
- 代码：
- 结果：
三、Lambda
1. 函数式编程思想
函数式编程思想： 强调做什么，而不是以某种形式做（面向对象强调通过对象来做）
- 使用面向对象思想：
- 函数式思想： 外卖的核心需求是为了创建中国对象嘛？不，我们是为了将
run()体内的代码让Thread()知晓。把怎么做 转向做什么 的本质上，而不在乎过程与实质 ，我们只是为了一个结果 。JDK1.8中加入了Lambda表达式
2. Lambda标准格式
匿名内部类的好处是省去了实现类的定义 ， 缺点是语法复杂
// Lambda的标准格式
(参数类型 参数名称) -> {代码体}
() : 接口中抽象方法的参数列表
-> : 传递的意思
{} : 重写接口的参数方法
2.1 无参的示例
2.2 有参无返回
2.3 有参有返回
标准形式： 
3. Lambda极简式
凡是可根据上下文推导的，都可以省略
- (参数列表) : 括号中参数列表的数据类型，可以省略不写
- (参数列表) : 括号中的参数只有一个，类型和括号都可省略
- {代码体} ：如果代码体只有一行，可以省略{}、return 、分号（这三个必须一起省略，要么一起保留）
一些案例：
- 使用Lambda表达式，必须要有一个接口，且该接口只有一个抽象方法
- 必须具备上下文推断
注： 只有一个抽象方法的接口叫函数式接口