Java基础--并发编程

JAVA并发程序设计第一步：了解Java虚拟机提供的API操作，以及线程基本概念的操作：

1：定义线程 -- 继承Thread类和实现Runnable方法

/**
     * 定义线程 1:继承Thread类，方法、形式如下
     */
    public static class T1 extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("Threads.T1.run()");
        }

        public static void main(String[] args) {
            /**
             * 启动线程：只需要使用new关键字创建一个线程对象，并且将它 start()起来即可。
             */
            T1 t1 = new T1();
            Thread thread = new Thread(t1);
            thread.start();
            T2 t2 = new T2();
            Thread thread2 = new Thread(t2);
            thread2.start();
        }
    }
    /**
     *定义线程 实现runnable接口，方法、形式如下
     */
    public static class T2 implements Runnable{

        public void run() {
            System.out.println("Threads.t2.run()");
        }

    }

2：线程终止--  不要用 API 提供的 stop（） ， stop太暴力，应自己写逻辑实现

public static class StopThread implements Runnable{
        volatile boolean stopme = false;
        public void stopeMe(){
            stopme = true;
        }
        public void run() {
            while (true) {
                if (stopme) {
                    System.out.println("exit by stop me");
                    break;
                }
            }
        }
    }

3：线程中断

    /**
     *  线程中断
     *  public void Thread.interrupt()   //中断线程
     *  Public void boolean Thread.isInterrupted()   //判断线程是否被中断
     *  Public static boolean Thread.interrupted()   //判断是否被中断，并请除当前中断状态
     */
    public static class InterrupThread implements Runnable{

        public void run() {
            while(true){
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
                System.out.println("Thread running");
            }
        }

        public static void main(String[] args) {
            /**
             * 启动线程：只需要使用new关键字创建一个线程对象，并且将它start()起来即可。
             */
            InterrupThread interrupThread = new InterrupThread();
            Thread thread =  new Thread(interrupThread);
            thread.start();
//            Thread.sleep(1000);
            /**
             * thread 会 产生中断，但是并没有处理中断，遇到 sleep 抛出异常
             * 当程序出现 wait 和sleep 的时候，中断会被忽略掉
             * 如果线程运行到了sleep()代码段，主程序中断线程，线程这这时候抛出异常，
             * 进入catch的异常处理。在catch代码段中，由于捕获到了中断，我们可以立即退出线程。
             * 在这里我们并没有这么做，因为也许在这段代码中，我们还必须进行后续处理，保证数据的一致性和完整性，
             * 因此，执行了Thread.interrupt()方法在次中断自己，设置中断标志位。
             */
            thread.interrupt();
            System.out.println(thread.isInterrupted());
        }
    }

4：等待和通知

public class WaitAndNotify {
    /**
     * JDK提供了两个非常重要的接口，线程等待wait()方法和线程通知方法notify()。这两个方法不是在Thread类中的
     * object.notifyAll()方法，他会唤醒等待队列中的所有线程。
     */
    final static Object object = new Object();
    public static class MyThread_1 extends Thread{
        @Override
        public void run(){
            synchronized (object) {
                System.out.println(System.currentTimeMillis()+"T1 start");
                try {
                    System.out.println(System.currentTimeMillis()+"T1 wait");
                    object.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(System.currentTimeMillis()+"T1 end");
            }
        }
    }
    public static class MyThread_2 extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            synchronized (object) {
                System.out.println(System.currentTimeMillis() + "T2 start and notify");
                object.notify();
                try {
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new MyThread_1();
        Thread t2 = new MyThread_2();
        t1.start();
        t2.start();

    }
}

5：volatile关键字解析

public class VolatileApp {
    /**
     * 这里的 ready  和 number 相当于 被 volatile 修饰的变量
     * volatile来声明一个变量时，就等于告诉了虚拟机，这个变量极有可能会被某些程序或者是线程修改。
     * 为了确保这个变量被修改后，应用程序范围内所有线程都能看到这个改动，虚拟机就必须采取一些特殊的手段，保证这个变量的可见性等特点。
     */
    private static boolean ready;
    private static int number;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread myThread =   new MyThread();
        Thread thread = new Thread(myThread);
        thread.start();
        thread.sleep(1000);
        ready = false;
        number = 100;
        thread.sleep(2000);
    }
    public static class MyThread implements Runnable{

        public void run() {
            while(!ready)
                System.out.println(number);
        }
    }
}

6：线程组概念

public class ThreadGroupApp {
    /**
     * 构造方法：
     *
     * ThreadGroup(String name)：以指定线程组名字来创建新线程组
     *
     * ThreadGroup(ThreadGroup parent,String name)：以指定的名字、指定的父线程组来创建一个新线程组。
     *
     * 常用操作方法：
     *
     * · int activeCount()：获取线程组中活动线程的数量
     *
     * · interrupt()：中断线程组中所有线程
     *
     * · isDaemon()：是否为后台线程组
     *
     * · setDaemon(boolean daemon)：设置为后台线程组
     *
     * · setMaxPriority(int pri)：设置线程组的最高优先级
     *
     *   线程都是在创造的同时加入线程组中，然后才start。上述代码展示了线程组的两个重要功能，
     *
     *   activeCount()可以获得活动线程的总数，但由于线程是动态的，所以这个值是一个预估值，
     *
     *   list()可以打印这个线程组中所有的线程信息，对调试有一定帮助。
     */
    public static void main(String[] args) {
        ThreadGroup threadGroup = new ThreadGroup("ThreadGroupApp");
        MyThread myThread_1 = new MyThread(threadGroup,"myThread_1");
        MyThread myThread_2 = new MyThread(threadGroup,"myThread_2");
        myThread_1.setDaemon(true);//设置守护线程 ，必须在start 之前执行
        myThread_1.setPriority(1);//设置线程优先级  1-10
        myThread_1.start();
        myThread_2.start();
        System.out.println(threadGroup.activeCount());
        threadGroup.list();
    }
    public static class MyThread extends Thread{
        public MyThread(String name){
            super(name);
        }
        public MyThread(ThreadGroup group,String name){
            super(group, name);
        }
        @Override
        public void run() {
            super.run();
        }
    }
}

7：synchronized 线程安全概念

/**
 * 线程安全 synchronized
 * 除了线程同步，确保线程安全， synchronized 确保线程之间可见、有序
 * 从可见性的角度上讲，synchronized完全可以代替volatile的功能，只是使用上没有那么方便。就有序性而言，
 * 由于synchronized每一次只有一个线程可以访问同步块，因此，无论同步块内的代码如何被乱序执行，只要保证串行语义一致，那么执行的结果总是一样的。
 * 换而言之，被synchronized限制的多个线程是串行执行的。
 */
public class ThreadSafeApp {
    public static int number;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        AddThread addThread_1 = new AddThread();
        AddThread addThread_2 = new AddThread();
        Thread thread_1 = new Thread(addThread_1);
        Thread thread_2 = new Thread(addThread_2);
        thread_1.start();
        thread_2.start();
        thread_1.join();
        thread_2.join(); // 等待线程结束
        System.out.println(number);
    }
    public static class AddThread implements  Runnable{
        /**
         * 牵扯到内存模型，每一个类 new 的时候会生成方法区，在堆中独立的空间所以声明synchronized 同步方法只是在这个类中构造独立，那么两个内存空间还是相互影响
         * 数据不一致 -- 解决办法为：设置成静态
         */
        public static synchronized  void add(){
            number++;
        }
        public void run() {
//            synchronized (AddThread.class) {
                for (int i = 0; i < 10000; i++) {
//                    number++;
                    add();
                }
            }
//        }
    }
}

8：重入锁

public class LockApp {
    public static ReentrantLock Lock = new ReentrantLock();
    public static int Count = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadLock t1 = new ThreadLock();
        ThreadLock t2 = new ThreadLock();
        t1.start();t2.start();
        t1.join();t2.join();
        System.out.println(Count);

    }
    public static class ThreadLock extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            for(int i=0;i<10000;i++) {
                /**
                 * 必须手动指定何时加锁 ，何时释放锁。也正是因为这样，
                 * 重入锁逻辑控制远远要好于synchronized。
                 * 但值得注意的是，在退出零界区时，必须记得要释放锁，否者永远没有机会再访问零界区了，会造成其线程的饥饿甚至是死锁。
                 * 针对 lock() 可以多次调用！ 但是必须释放
                 */
                Lock.lock();
                Count++;
                Lock.unlock();
            }
        }
    }
}

9：lockInterruptibly 重入锁的中断

/**
 * 重入锁的中断 lockInterruptibly
 * 优先考虑响应中断，而不是响应锁的普通获取或重入获取。
 */
public class ThreadInterruptibilyApp {
    public static ReentrantLock Lock1 = new ReentrantLock();
    public static ReentrantLock Lock2 = new ReentrantLock();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread t1 = new MyThread(1);
        MyThread t2 = new MyThread(2);
        t1.start();
        t2.start();
        Thread.sleep(3000);
        t2.interrupt();
        /**
         *   在t1和t2线程start后，主线程main进入休眠，此时t1和t2线程处于死锁状态，
         *   然后主线程main中断t2线程，
         *   故t2会放弃对lock1的请求，同时释放lock2。这个操作使得t1可以获得lock2从而继续执行下去。
         *   那么，完成工作的只有t1 ，t2 是直接放弃推出，释放资源
         */
    }

    public static class MyThread extends Thread{
        int flag;
        MyThread(int flag) {
            this.flag = flag;

        }

        @Override
        public void run() {
            try{
                if(flag == 1){
                    try {
                        Lock1.lockInterruptibly();
                        Thread.sleep(1000);
                        Lock2.lockInterruptibly();
                        System.out.println(flag+"号线程:完成工作");
                    } catch (InterruptedException e) {}
                }
                else if(flag == 2){
                    try {
                        Lock2.lockInterruptibly();
                        Thread.sleep(1000);
                        Lock1.lockInterruptibly();
                        System.out.println(flag+"号线程:完成工作");
                    } catch (InterruptedException e) {}
                }
            }finally{
                //中断响应
                if(Lock1.isHeldByCurrentThread()){
                    Lock1.unlock();
                    System.out.println(flag+":Lock1 interrupted unlock");
                }
                if(Lock2.isHeldByCurrentThread()){
                    Lock2.unlock();
                    System.out.println(flag+":Lock2 interrupted unlock");
                }
                System.out.println(flag+"号线程退出");
            }
        }
    }
}

10：Map、ArrayList、Vector、ConcurrenHashMap 线程安全测试

public class ThreadErrorApp {
    public static Map<String,String> threadMap = new HashMap<String, String>();
    public static ArrayList<Integer> threadArrayList = new ArrayList<Integer>();
    public static Vector<Integer> threadVector = new Vector<Integer>();
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//        MyThread myThread_1 = new MyThread();
//        MyThread myThread_2 = new MyThread();
//        Thread thread_1 = new Thread(myThread_1);
//        Thread thread_2 = new Thread(myThread_2);
//        thread_1.start();
//        thread_2.start();
//        thread_1.join();
//        thread_2.join();
//        System.out.println(threadVector.size());
        MyThreadMap myThread_1 = new MyThreadMap();
        MyThreadMap myThread_2 = new MyThreadMap();
        Thread thread_1 = new Thread(myThread_1);
        Thread thread_2 = new Thread(myThread_2);
        thread_1.start();
        thread_2.start();
        thread_1.join();
        thread_2.join();
        System.out.println(threadMap.size());
    }

    /**
     * 1: 报错java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException 因为内存一致性 遭到破坏，产生越界问题
     * 2：size 小于 20000
     * 解决办法 使用Vector
     */
    public static class MyThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            for (int i=0;i<10000;i++){
//                threadArrayList.add(i);
                threadVector.add(i);
            }
        }
    }

    /**
     * 程序正常结束，但结果不符合预期，而是一个小于100000的数字。
     * 使用 ConcurrenHashMap 代替
     */
    public  static class MyThreadMap extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            for (int i=0;i<10000;i++){
                threadMap.put(Integer.toString(i),Integer.toString(i));
            }
        }
    }
}