【学习打卡】Java高级（二）
学习目标：
Java 高级编程 学习打卡 第二天
学习内容：
1、画图说明线程的生命周期，以及各状态切换使用到的方法等
2、同步代码块中涉及到同步监视器和共享数据，谈谈你对同步监视器和共享数据的理解，以及注意点。
3、sleep()和wait()的区别
4、写一个线程安全的懒汉式
//使用同步机制将单例模式中的懒汉式改写为线程安全的。
class Bank{
private Bank(){
}
private static Bank instance = null;
public static Bank getInstance(){
//方式一：效率稍差
/*
synchronized (Bank.class) {
if(instance == null){
instance = new Bank();
}
return instance;
}
*/
//方式二：效率更高
if(instance == null){
synchronized (Bank.class) {
if(instance == null){
instance = new Bank();
}
}
}
return instance;
}
}
//面试题：写一个线程安全的单例模式。饿汉式；线程安全的懒汉式
5、创建多线程有哪几种方式：
继承Thread类
实现Runnable接口
实现Callable接口
线程池（响应速度提高了，提高了资源的重用率，便于管理）
学习时间：
2021年04月26日
学习产出：
【学习打卡】Java高级 第一天
【学习打卡】Java高级 第二天
学习总结：
Thread的生命周期
1、生命周期关注两个概念：状态、相应的办法
2、关注：状态a——>状态b：哪些方法执行了(回调方法)；某个方法主动调用：状态a——>状态b
3、阻塞：临时状态，不可以作为最终状态；死亡：最终状态
线程的同步机制
背景
例子：创建个窗口卖票，总票数为100张.使用实现Runnable接口的方式
1、问题：卖票过程中，出现了重票、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。
public class ThreadSynchronizationTest {
public static void main(String[] args) {
TicketWindow ticketWindow = new TicketWindow();
Thread t1 = new Thread(ticketWindow);
Thread t2 = new Thread(ticketWindow);
Thread t3 = new Thread(ticketWindow);
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class TicketWindow implements Runnable{
private int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while(true){
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;
}
}
}
}
3、如何解决：当一个线程a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，其他线程才可以开始操作ticket。这种情况即使线程a出现了阻塞，也不能被改变。
Java解决方案：同步机制
在Java中，我们通过同步机制，来解决线程的安全问题。
一、同步代码块
synchronized(同步监视器){
//需要被同步的代码
}
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。
class TicketWindow implements Runnable{
private int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while(true){
synchronized (this){
//此时的this：唯一的TicketWindow的对象
if (ticket>0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":卖票，票号为："+ticket);
ticket--;
}else{
break;
}
}
}
}
}
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，都可以充当锁。
class TicketWindow implements Runnable{
private int ticket = 100;
//Dog dog = new Dog();
private Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while(true){
//synchronized (dog){
synchronized (obj){
if (ticket>0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":卖票，票号为："+ticket);
ticket--;
}else{
break;
}
}
}
}
}
class Dog{
}
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。在继承Thread类创建多线程的方式中，慎用this充当同步监视器，考虑使用当前类充当同步监视器。
class TicketWindow extends Thread{
private static int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while(true){
Class clazz = TicketWindow.class,TicketWindow.class只会加载一次
//不能使用synchronized (this){}，this代表着t1,t2,t3三个对象
synchronized (TicketWindow.class) {
if (ticket > 0) {
System.out.println(getName() + "：卖票，票号为：" + ticket);
ticket--;
} else {
break;
}
}
}
}
}
class TicketWindow extends Thread{
private static int ticket = 100;
private static Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while(true){
synchronized (obj) {
if (ticket > 0) {
System.out.println(getName() + "：卖票，票号为：" + ticket);
ticket--;
} else {
break;
}
}
}
}
}
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。
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。
非静态的同步方法，同步监视器是：this；
class TicketWindow implements Runnable {
private int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (true) {
show();
}
}
private 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--;
}
//}
}
}
静态的同步方法，同步监视器是：当前类本身
class TicketWindow 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--;
}
}
}
三、Lock锁 ——> JDK5.0新增
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()）
class TicketWindow implements Runnable{
private int ticket = 100;
//1.实例化ReentrantLock
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while(true){
try{
//2.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();
}
}
}
}
使用的优先顺序：
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)
利弊
优点：同步的方式，解决了线程的安全问题。
缺点：操作同步代码时，只能一个线程参与，其他线程等待。相当于是一个单线程的过程，效率低。
面试题1、Java是如何解决线程安全问题的，有几种方式？并对比几种方式的不同
面试题2、synchronized和Lock方式解决线程安全问题的对比
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、出现死锁后，不会出现异常，不会出现提示，只是所的线程都处于阻塞状态，无法继续
3、我们使用同步时，要避免出现死锁。
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();
}
线程通信
1、线程通信涉及到的三个方法：
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。
2、wait()，notify()，notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。
3、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
4、wait()，notify()，notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。
面试题：sleep() 和 wait()的异同？
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。
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。
5、释放锁的操作：
6、不会释放锁的操作：
JDK5.0新增线程创建的方式
一、实现Callable接口。 — JDK 5.0新增
//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();
}
}
}
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
二、使用线程池
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Runnable
service.execute(new NumberThread1());//适合适用于Runnable
//service.submit(Callable callable);//适合使用于Callable
//3.关闭连接池
service.shutdown();
}
}
优点：
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：线程没任务时最多保持多长时间后会终止
面试题：Java中多线程的创建有几种方式？四种。