多线程的实现和使用场景

一、多线程实现方式

1.1 Thread实现

继承Thread类并重写它的run方法。之后创建这个子类的对象并调用start()方法。下面直接上代码:

/**
*描述
* @author cy
* @date 2021-06-09
* @return
**/
public class TreadTest  extends  Thread{
    public static void main(String[] args) {
        //创建两个线程
        TreadTest thread1 = new TreadTest();
        TreadTest thread2 = new TreadTest();
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
    @Override
    public void run() {
       for (int i = 0;i < 100;i++){
           //分别打印线程名称和i
           System.out.println("threadName:"
           +Thread.currentThread()+"；i="+i);
       }
    }
}

输出结果可以看到两个线程交替打印。线程启动成功。

1.2 Runnable实现

Runnable的实现方式是实现其接口,下面请看具体的实现代码

/**
 * @author  cy
 * @date  2021-06-09
 *@deprecated  Runnable实现多线程
 */
public class RunnableDemoTest {

    public static void main(String[] args) {
        //新建两个线程
        RunnableDemoTest1 r =  
        new RunnableDemoTest1();
        new Thread(r).start();
        new  Thread(r).start();
    }

    /**
     * 通过runnable 方式实现多线程
      */
static class  RunnableDemoTest1  
                   implements  Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0 ;i < 5 ;i++)
            System.out.println("threadName:"
            +Thread.currentThread()+"；i="+i);
    }
}
}

从输出结果中我们可以看到两个线程交替打印。线程启动成功。

二、多线程的使用场景

1.多线程使用场景

1.1 多线程应该最多的场景：

web服务器本身； 各种专用服务器（如游戏服务器）；

1.2多线程的常见应用场景：

1、后台任务，例如：定时向大量（100w以上）的用户发送邮件； 2、异步处理，例如：发微博、记录日志等； 3、分布式计算

2.多线程小案列

2.1 多线程计算

计算一亿个数字之和，在没有学习多线程之前，也是可以实现的，我们可以通过循环一亿次进行累加，最后得出结果。
代码如下：

package trhead;

import java.util.Random;

/**
 * 计算一亿个数之和
 */
public class SumThreadDemo {

    private static double [] nums = new double[1_0000_0000];
    private static Random r  =  new Random();
    private static  double  result = 0.0,result1 = 0.0,result2 = 0.0;

    static {
        for (int i =0;i < nums.length ; i++){
            nums[i] = r.nextDouble();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SumThreadDemo.m1();
        SumThreadDemo.m2();
    }

    /**
     * 使用单线程计算
     */
    private  static  void m1(){
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0;i < nums.length;i++){
            result += nums[i];
        }
        System.out.println(result);
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        long countTime = endTime - startTime;
        System.out.println("m1耗时:"+countTime);
    }

    /**
     * 使用多线程计算
     */
    private  static  void m2() throws InterruptedException {


        Thread thread1 =   new Thread(()->{
            for (int i = 0;i < nums.length/2;i++){
                result1 += nums[i];
            }
        });

        Thread thread2 =   new Thread(()->{
            for (int i = nums.length/2;i < nums.length;i++){
                result2 += nums[i];
            }
        });
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread1.join();
        thread2.join();
        System.out.println(result1+ result2);
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        long countTime = endTime - startTime;
        System.out.println("m2耗时:"+countTime);
    }



}

从输出结果中可以观察出，两个线程计算结果比单个线程快了将近两倍。如果实际应用中有这种场景，大家可以使用多线程实现。

2.2 多线程实现卖票小程序

某电影院正在上映某大片，共5张票，而他又有3个售票窗口售票，请设计一个程序模拟该电影院售票。

多线程实现方式1:

package trhead;

/**
*描述
 *  某电影院正在上映某大片，共5张票，
 * 而他又有3个售票窗口售票，请设计一个程序模拟该电影院售票。
* @author cy
* @date 2021-06-09
* @return
**/
public class TicketTreadTest extends  Thread{
    //设置票数
    private  int ticket = 5;
    public static void main(String[] args) {
        //创建两个线程
        TicketTreadTest thread1 
              = new TicketTreadTest();
        TicketTreadTest thread2 
              = new TicketTreadTest();
        TicketTreadTest thread3 
              = new TicketTreadTest();
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();
    }
    @Override
    public void run() {
        while(true){
           //分别打印线程名称 和 ticket 数
           System.out.println("threadName:"
           +Thread.currentThread()+"；
           ticket="+ticket--);
           if(ticket < 0){
               break;
            }
       }
    }
}

结果分析:从下图输出结果中可以分析，使用继承Thread类实现卖票，导致每个窗口都卖了五张票，而这个电影院总共才五张票，多线程出现了超卖现象。原因是继承Thread方式,是多线程多实例，无法实现资源的共享。

2.3多线程卖票小程序优化

在2.2的小程序案列中，我们发现了在多线程的环境下, 由于公共资源可能会被多个线程共享, 也就是多个线程可能会操作同一资源. 当多个线程操作同一块资源时, 很容易导致数据错乱或发生数据安全问题,
即: 数据有可能丢失, 有可能增加, 有可能错乱.

我们如何避免这种现象呢？具体看代码:

package trhead;

/**
 * @author  cy
 * @date  2021-06-09
 *@deprecated  Runnable实现多线程卖票
 */
public class TicketRunnableDemoTest {
    //设置票数
    private  static int ticket = 5;

    public static void main(String[] args) {
        //新建两个线程
        RunnableDemoTest1 r 
               =  new RunnableDemoTest1();
        new Thread(r).start();
        new  Thread(r).start();
    }

    /**
     * 通过runnable 方式实现多线程
      */
static class  RunnableDemoTest1  
                    implements  Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while (ticket > 0){
            saleTicket();
        }
    }

        /**
         * 实现卖票方法
         */
    public  void  saleTicket(){
        if(ticket>0){
            System.out.println("threadName:"
            +Thread.currentThread()
            + "正在出票，余票剩余:"+ticket-- +"张");
        }
    }
}
}

结果分析:从下图输出结果中可以分析，实现Runnable接口进行卖票，电影院总共才五张票，多线程卖票正常。原因是实现Runnable方式，是多线程单实例，可实现资源的共享。

2.4多线程卖票小程序优化升级

细心的小伙伴可能会发现，怎么在2.3输出打印的票数不是从大到小排序的，这跟现实中的卖票场景不一样呐。如果想解决这样的问题,就必须使用同步,所谓的同步就是指多个操作在同一个时间段内只有一个线程进行,其他线程要等待此线程完成之后才可以继续执行。
下面我们通过对2.3代码进行继续优化，实现真实卖票场景。

 /**
* 通过synchronized实现线程同步
  * 实现卖票方法
  */ public synchronized   void   saleTicket1(){
      if(ticket>0){
          System.out.println("threadName:"
          +Thread.currentThread()
                  + "正在出票，余票剩余:"
                  + +ticket-- +"张");
      }
  }

结果分析:从下图输出结果中可以分析，通过同步代码的方法进行代码的加锁操作，实现了卖票场景。

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总结

这节主要给大家介绍了多线程的实现以及相应的一些使用场景，并且引入了同步的知识点，下一节主要介绍synchronized关键字的使用。
另外，码字不容易，如果发现小编描述有误，麻烦指摘。