Java基础——深入理解Java中的多线程(超级详细,值得你看)


开发中优先选择实现Runnable方式

原因:

  1. 实现的方式没有类的单继承性的局限性

  2. 实现的方式更适合来处理多个线程共享数据的情况

相同点:都需要重写run(),将线程要执行的代码声明在run()方法中

线程的生命周期


在这里插入图片描述

解决线程安全问题;

使用同步代码块

package com.haust.java;

/*出现线程安全问他的 解决方法:

  • 当一个线程a在操作ticket的时候,其他线程不能参与进来,直到线程参与进来,也操作完ticket时,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*/

/*在Java中,我们通过同步机制,来解决线程的安全问题

  • 方式1:同步代码块

*synchronized(同步监视器){//需要被同步的代码}

  • 说明:操作共享数据的代码,即为需要被同步的代码

  • 共享数据:多个线程共同操作的变量,比如:ticket就是共享数据

  • 同步监视器,俗称:锁。任何一个类的对象,都可以充当锁.

  • 要求:多个线程必须要共用同一把锁。

  • 方式2:同步方法

  • 同步的方式解决了线程安全问题——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

  • */

public class WindowTest1 {

public static void main(String[] args) {

Window1 w = new Window1();

Thread thread1 = new Thread(w);

thread1.setName(“窗口1”);

Thread thread2= new Thread(w);

thread2.setName(“窗口2”);

thread1.start();

thread2.start();

}

}

class Window1 implements Runnable{

private int ticket = 100;

Object obj = new Object();

@Override

public void run() {

while(true){

synchronized (obj){

if(ticket > 0){

try {

Thread.sleep(100);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “票号:” + ticket);

ticket–;

}

else

{

break;

}

}

}

}

}

使用同步方法

线程的死锁问题


死锁

  • 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

  • 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

解决方法

  • 专门的算法、原则

  • 进来减少同步资源的定义

  • 进来避免嵌套同步

解决线程安全问题方式三:


package com.haust.java1;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/*解决线程安全问题的方式三:Lock锁——JDK5.0新增

  • 面试题:synchronized与Lock的异同点

  • 相同点:二者都可以解决线程安全问题

  • 不同点: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())
    
  • 面试题:如何解决线程安全问题 */

public class LockTest {

public static void main(String[] args) {

Window w = new Window();

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 Window implements Runnable{

private int ticket = 100;

//1、实例化ReentrantLock

private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(true);

@Override

public void run() {

while(true){

try {

//2、调用Lock方法

lock.lock();

if(ticket > 0){

try {

Thread.sleep(100);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+“卖票:”+ticket);

ticket–;

}

else {

break;

}

}finally {

//3、调用解锁方法:unlock()

lock.unlock();

}

}

}

}

存钱案例


package com.haust.exer;

/*银行有一个账户

  • 有两个储户分别想同一个账户存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、是否需要考虑如何解决线程安全问题?同步机制:有三种方式

  • */

class Account{

private double balance;

public Account(double balance) {

this.balance = balance;

}

//存储

public synchronized void deposit(double amt){

if (amt > 0){

balance += amt;

try {

Thread.sleep(1000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+“存钱成功,账户余额为:” + balance);

}

}

}

class Customer extends Thread{

private Account account;

public Customer(Account account){

this.account = account;

}

@Override

public void run() {

for (int i = 0; i < 3; i++) {

account.deposit(1000);

}

}

}

public class AccountTest {

public static void main(String[] args) {

Account account = new Account(0);

Customer c1 = new Customer(account);

Customer c2 = new Customer(account);

c1.setName(“甲”);

c2.setName(“乙”);

c1.start();

c2.start();

}

}

线程通信的例子


package com.haust.java2;

/*线程通信的例子:使用两个线程打印1-100,线程A,线程B,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*/

class Number implements Runnable{

private int number = 1;

@Override

public void run() {

while (true){

synchronized (this){

notify();

if(number <= 100){

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+“:”+number);

number++;

try {

wait();//使得调用如下wait()方法的进程进入阻塞状态

} 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(“A”);

t2.setName(“B”);

t1.start();

t2.start();

}

}

面试题:sleep()方法和wait()方法的异同

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:

  • 两个方法声明的位置不同

  • Thread类中声明sleep(),Object类中声明wait()

  • 调用的要求不同:

  • sleep()可以用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

  • 关于是否释放同步监视器

  • 如果两个方法都是用在同步代码块或同步方法中,sleep()不会释放锁,wait()会释放锁

经典消费者与生产者案例


package com.haust.java2;

/*线程通信的应用

  • 分析:

  • 1、是否有多线程问题?是,生产者线程,消费者线程

  • 2、是否有共享数据?是店员

  • 3、如何解决线程的安全问题?同步机制三种方法

  • 4、是否涉及到线程的通信?是

  • */

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 {

try {

wait();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

//消费产品

public synchronized void consumeProduct() {

if (productCount > 0){

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+“开始销售第”+productCount+“个产品”);

productCount–;

notify();

}

else {

try {

wait();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

}

class Producer extends Thread{

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(100);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

clerk.produceProduct();

}

}

}

class Consumer extends Thread{

private Clerk clerk;

public Consumer(Clerk clerk){

this.clerk = clerk;

}

@Override

public void run() {

System.out.println(getName()+“:开始购买产品……”);

while(true){

try {

Thread.sleep(100);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

clerk.consumeProduct();

}

}

}

public class ProductTest {

public static void main(String[] args) {

Clerk c = new Clerk();

Producer p1 = new Producer©;

p1.setName(“生产者1”);

Consumer c1 = new Consumer©;

c1.setName(“消费者1”);

p1.start();

c1.start();

}

}

JDK5.0新增线程创建方式


新增方式一:实现Callable接口

与使用Runnable相比,Callable功能更强大一下

  • 相比run()方法,可以有返回值

  • 方法可以抛出异常

  • 支持范型的返回值

  • 需要借助FutureTask类,比如获取返回结果

Future接口

  • 可以对具体Runnable、Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果等

  • FutureTask是Future接口的唯一实现类

  • FutureTask同时实现了Runnable,Future接口,它既可以作为Runnable被线程执行,又可以作为Future得到Callable的返回值

package com.haust.java2;

import java.util.concurrent.Callable;

import java.util.concurrent.ExecutionException;

import java.util.concurrent.FutureTask;

/*创建线程的方式三:实现Callable接口。JDK5.0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 = 0; 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);

Thread thread = new Thread(futureTask);

thread.start();

try {

//get()返回值即为FutureTask构造参数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();

}

}

}

创建多线程的方式四


package com.haust.java2;

import java.util.concurrent.Executor;

import java.util.concurrent.ExecutorService;

import java.util.concurrent.Executors;

/创建多线程的方式四/

public class ThreadPool {

public static void main(String[] args) {

ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);

service.execute(new NumThread1());//适合适用于Runnable

service.execute(new NumThread2());//适合适用于Runnable

// service.submit(Callable callable);//适合用于Callable

}

}

class NumThread1 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 NumThread2 implements Runnable{

@Override

public void run() {

for (int i = 0; i <= 100 ; i++) {

if (i %2 != 0) {

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+“:”+i);

}

}

}

}

使用线程池的好处


  • 提升响应速度(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

/ service.submit(Callable callable);//适合用于Callable

}

}

class NumThread1 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 NumThread2 implements Runnable{

@Override

public void run() {

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