02.Java多线程并发库API使用

1.        传统线程技术回顾

继承线程与实现Runnable的差异？为什么那么多人都采取第二种方式？

因为第二种方式更符合面向对象的思维方式。创建一个线程，线程要运行代码，而运行的代码都封装到一个独立的对象中去。一个叫线程，一个叫线程运行的代码，这是两个东西。两个东西一组合，就表现出了面向对象的思维。如果两个线程实现数据共享，必须用Runnable的方式。

查看Thread类的run()方法的源代码，可以看到其实这两种方式都是在调用Thread对象的run方法，如果Thread类的run方法没有被覆盖，并且为该Thread对象设置了一个Runnable对象，该run方法会调用Runnable对象的run方法。

问题：如果在Thread子类覆盖的run方法中编写了运行代码，也为Thread子类对象传递了一个Runnable对象，那么，线程运行时的执行代码是子类的run方法的代码？还是Runnable对象的run方法的代码？子类的run方法。

示例代码

    new Thread(new Runnable() {
        public void run() {
            while (true) {
                System.out.println("run:runnable");
            }
        }
    }) {
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (Exception e) {
                }
                System.out.println("run:thread");
            }
        }
    }.start();

该线程会运行重写的Thread中的run方法，而不是Runnable中的run方法，因为在传统的Thread的run方法是：

    public void run() {
        if (target != null) {
            target.run();
        }   
    }

如果想要运行Runnable中的run方法，必须在Thread中调用，但是此时我重写了Thread中的run方法，导致if (target != null) {  target.run();     }不存在，所以调用不了Runnable中的run方法。

注意：多线程的执行，会提高程序的运行效率吗？为什么会有多线程下载？

不会，有时候还会降低程序的运行效率。因为CPU只有一个，在CPU上下文切换的时候，可能还会耽误时间。

多线程下载：其实你的机器没有变快，而是你抢了服务器的带宽。如果你一个人下载，服务器给你提供的是20K的话，那么10个人的话，服务器提供的就是200K。这个时候你抢走200k，所以感觉变快了。

2.        传统定时器技术回顾（jdk1.5以前）Timer、TimerTask

Timer：一种工具，线程用其安排以后在后台线程中执行的任务。可安排任务执行一次，或者定期重复执行。

scheduleAtFixedRate(TimerTask task, Date firstTime, long period)：

安排指定的任务在指定的时间开始进行重复的固定速率执行。

schedule(TimerTask task, long delay, long period)： 安排指定的任务从指定的延迟后开始进行重复的固定延迟执行。

作业调度框架 Quartz（专门用来处理时间时间的工具）。你能够用它来为执行一个作业而创建简单的或复杂的调度。{ http://www.oschina.net/p/quartz}

问题：每天早晨3点来送报纸。

问题：每个星期周一到周五上班，周六道周日不上班。

示例代码：（间隔不同时间，执行不同事件）

package com.chunjiangchao.thread;

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
/**
 * 重复执行某项任务，但是时间间隔性不同是2，4这种状态
 * @author chunjiangchao
 *
 */
public class TimerDemo02 {
    
    private static long count = 1;
    public static void main(String[] args) {
        Timer timer =  new Timer();
        timer.schedule(new Task(), 1000);
        /*
             测试打印结果如下：
             执行任务，当前时间为：1460613231
            执行任务，当前时间为：1460613235
            执行任务，当前时间为：1460613237
            执行任务，当前时间为：1460613241
         */
        
    new Thread(new Runnable() {
        public void run() {
            while (true) {
                System.out.println("run:runnable");
            }
        }
    }) {
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (Exception e) {
                }
                System.out.println("run:thread");
            }
        }
    }.start();

        
    }
    
    static class Task extends TimerTask{

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("执行任务，当前时间为："+System.currentTimeMillis()/1000);
            new Timer().schedule(new Task(), 2000*(1+count%2));
            count++;
        }
        
    }

}

3.        传统线程互斥技术

本道例题：关键在于说明：要想实现线程间的互斥，线程数量必须达到两个或者两个以上，同时，访问资源的时候要用同一把锁（这个是必须的）。如果两个线程都访问不同的同步代码块，而且它们的锁对象都不相同，那么这些线程就没有达到同步的目的。

示例代码：（访问同一个资源对象，但是锁对象不同，同样没有达到同步的目的）

package com.chunjiangchao.thread;
/**
 * 线程间同步与互斥
 * @author chunjiangchao
 * 因为print1方法与print3方法锁对象相同，所以在调用的时候，会产生互斥的现象，而print2的锁是当前正在执行对象print2方法的对象，
 * 与print1和print3同时执行，打印结果就不是期望的结果
 *
 */
public class TraditionalThreadSynchronizedDemo {

    public static void main(String[] args) {
        final MyPrint myPrint = new MyPrint();
        //A
        new Thread(new Runnable() {
            
            @Override
            public void run() {
                myPrint.print1("chunjiangchao");
            }
        }).start();
        //B
//        new Thread(new Runnable() {
//            
//            @Override
//            public void run() {
//                myPrint.print2("fengbianyun");
//            }
//        }).start();
        //C
        new Thread(new Runnable() {
            
            @Override
            public void run() {
                myPrint.print3("liushaoyue");
            }
        }).start();
    }
    static class MyPrint{
        public void print1(String str){
            synchronized (MyPrint.class) {
                for(char c :str.toCharArray()){
                    System.out.print(c);
                    pSleep(200);
                }
                System.out.println("print1当前已经打印完毕");
            }
            
        }
        public synchronized void print2(String str){
            for(char c :str.toCharArray()){
                System.out.print(c);
                pSleep(200);
            }
            System.out.println("print2当前已经打印完毕");
        }
        public synchronized static void print3(String str){
            for(char c :str.toCharArray()){
                System.out.print(c);
                pSleep(200);
            }
            System.out.println("print3当前已经打印完毕");
        }
        private static void pSleep(long time){
            try {
                Thread.sleep(time);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        
    }

}

4.        传统线程同步通信技术

在设计的时候，最好将相关的代码封装到一个类中，不仅可以方便处理，还可以实现内部的高耦合。

问题示例图

 

经验总结：要用到共同数据（包括同步锁）或共同算法的若干个方法应该归在同一个类身上，这种设计正好体现了高类聚和程序的健壮性。

同步通信，互斥的问题不是写在线程上面的，而是直接写在资源里面的，线程是直接拿过来使用就可以了。好处就是，以后我的类，交给任何一个线程去访问，它天然就同步了，不需要考虑线程同步的问题。如果是在线程上面写，明天又有第三个线程来调用我，还得在第三个线程上面写互斥写同步。（全部在资源类的内部写，而不是在线程的代码上面去写）

示例代码：（子线程循环10次，接着主线程循环100，接着又回到子线程循环10次，接着再回到主线程又循环100， 如此循环50次，请写出程序。）

package com.chunjiangchao.thread;

public class TraditionalThreadCommunication {
    /**
     * 经验：涉及到线程互斥共享，应该想到将同步方法写在资源里面，而不是写在线程代码块中 在资源中判断标记的时候，最好用while语句
     */
    public static void main(String[] args) {
        final Output output = new Output();
        new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 50; i++) {
                    output.sub(10);
                }
            }
        }).start();
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            output.main(i);
        }
    }
}

class Output {
    private boolean flag = true;

    public synchronized void sub(int i) {
        while (!flag) {// 用while比用if更加健壮，原因是即使线程被唤醒了，也判断一下是不是真的该它执行了
                        // 防止伪唤醒的事件发生。
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
        for (int j = 0; j < 10; j++) {
            System.out.println(i + "子线程运行" + j);
        }
        flag = false;// 记得要改变一下标记的状态
        this.notify();// 最后要唤醒其他要使用该锁的线程
    }

    public synchronized void main(int i) {
        while (flag) {
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
        }
        for (int j = 0; j < 100; j++) {
            System.out.println(i + "主线程运行" + j);
        }
        flag = true;
        this.notify();
    }
}

5.        线程范围内共享变量的概念与作用

线程范围内的数据共享：不管是A模块，还B模块，如果他们在同一个线程上运行，那么他们操作的数据应该是相同。而不应该是不管A模块和B模块在哪个线程上面运行他们的数据在每个线程中的数据是一样的。（应该是各自线程上的数据是独立的）

线程间的事务处理：

如图：

不能出现这样的情况：thread1转入的data，还没有来得及操作。CPU时间片转入到thread2，该thread2来执行，转入、转出，最后直接提交事务。导致thread1的数据出现错误。

线程范围内的变量有什么用？

我这件事务在线程范围内搞定，不要去影响别的线程的事务。但是我这个线程内，几个模块之间是独立的，这几个模块又要共享同一个对象。它们既要共享又要独立，在线程内共享，在线程外独立。【对于相同的程序代码，多个模块在同一个线程中运行时要共享一份数据，而在另外线程中运行时又共享另外一份数据。】

示例代码（不同线程之间共享同一个Map对象，但是Map中的每个元素表示的是不同线程的数据）

package com.chunjiangchao.thread;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Random;

/**
 * 线程范围内共享数据
 * @author chunjiangchao
 *
 */
public class ThreadScopeShareDataDemo {
    //所有线程共享的数据是datas，但是datas中的每个元素key是Thread，每个元素针对每个线程来说是独立的，value代表不同线程处理的数据
    private static Map<Thread,Integer> datas = new HashMap<Thread,Integer>();
    public static void main(String[] args) {
        for(int i=0;i<2;i++){
            new Thread(new Runnable() {
                
                @Override
                public void run() {
                    int nextInt = new Random().nextInt();
                    datas.put(Thread.currentThread(), nextInt);
                    ///A模块与B模块是独立的，但是A与B共享当前当前线程中的数据
                    new ModuleA().getThreadData();
                    new ModuleB().getThreadData();
                }
            }).start();
        }
        /*
             打印的结果为
             Thread-1的ModuleA获取的变量为：-918049793
            Thread-0的ModuleA获取的变量为：-1424853148
            Thread-0的ModuleB获取的变量为：-1424853148
            Thread-1的ModuleB获取的变量为：-918049793
 
         */
    }
    static class ModuleA{
        public void getThreadData(){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"的ModuleA获取的变量为："+datas.get(Thread.currentThread()));
        }
    }
    static class ModuleB{
        public void getThreadData(){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"的ModuleB获取的变量为："+datas.get(Thread.currentThread()));
        }
    }

}

6.        ThreadLocal类及应用技巧

ThreadLocal就相当于一个Map。

一个ThreadLocal代表一个变量，故其中只能放一个数据，你有两个变量都要线程范围内共享，则要定义两个ThreadLocal对象，如果有一个一百个变量要线程共享？那么就应该定义一个对象来装着一百个变量，然后在ThreadLocal中存储这一个对象。

问题：怎么在线程结束的时候得到通知？提示：监听虚拟机结束（只是一种思路）。就我目前所学的知识来说，还没找到这个方法。

最重要的一点，就是里面涉及到的设计方法。

示例代码（演示ThreadLocal的使用，不同线程中使用相同类型对象的设计）

package com.chunjiangchao.thread;

import java.util.Random;

/**
 * 使用ThreadLocal
 * @author chunjiangchao
 *
 */
public class ThreadLocalDemo {
    private static ThreadLocal<Integer > localInteger = new ThreadLocal<Integer>();
    public static void main(String[] args) {
        //创建两个线程
        for(int i=0;i<2;i++){
            new Thread(new Runnable() {
                
                @Override
                public void run() {
                    int randomInt = new Random().nextInt();
                    localInteger.set(randomInt);
                    new ModuleA().getDataShareData();
                    new ModuleB().getDataShareData();
                    
                    //给线程中的变量进行赋值
                    ThreadScopeData threadInstance = ThreadScopeData.getThreadInstance();
                    threadInstance.setName("每个线程里面都有不同的ThreadScopeData对象---"+randomInt);
                    threadInstance.setHabbies("每个线程里面都有不同的ThreadScopeData对象---设置不同对象的成员变量"+randomInt);
                    //取出数据
                    new ModuleC().getDataShareData();
                    new ModuleD().getDataShareData();
                    
                }
            }).start();
        }
        //测试的结果为：
        /*
             Thread-0在ModuleA中访问的数据为：-1711153118
            Thread-1在ModuleA中访问的数据为：532928477
            Thread-1在ModuleB中访问的数据为：532928477
            Thread-0在ModuleB中访问的数据为：-1711153118
            Thread-1在ModuleC中访问的数据为：
            每个线程里面都有不同的ThreadScopeData对象---532928477
            每个线程里面都有不同的ThreadScopeData对象---设置不同对象的成员变量532928477
            Thread-0在ModuleC中访问的数据为：
            每个线程里面都有不同的ThreadScopeData对象----1711153118
            每个线程里面都有不同的ThreadScopeData对象---设置不同对象的成员变量-1711153118
            Thread-1在ModuleD中访问的数据为：
            每个线程里面都有不同的ThreadScopeData对象---532928477
            每个线程里面都有不同的ThreadScopeData对象---设置不同对象的成员变量532928477
            Thread-0在ModuleD中访问的数据为：
            每个线程里面都有不同的ThreadScopeData对象----1711153118
            每个线程里面都有不同的ThreadScopeData对象---设置不同对象的成员变量-1711153118
         * */
    }
    static class ModuleA{
        public void getDataShareData(){
            int data = localInteger.get();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"在ModuleA中访问的数据为："+data);
        }
    }
    static class ModuleB{
        public void getDataShareData(){
            int data = localInteger.get();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"在ModuleB中访问的数据为："+data);
        }
    }
    static class ModuleC{
        public void getDataShareData(){
            ThreadScopeData data = ThreadScopeData.getThreadInstance();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"在ModuleC中访问的数据为：");
            System.out.println(data.getName());
            System.out.println(data.getHabbies());
        }
    }
    static class ModuleD{
        public void getDataShareData(){
            ThreadScopeData data = ThreadScopeData.getThreadInstance();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"在ModuleD中访问的数据为：");
            System.out.println(data.getName());
            System.out.println(data.getHabbies());
        }
    }
    
}

 不同线程中使用相同类型的对象设计：

package com.chunjiangchao.thread;
/**
 * 设计线程范围内共享的对象：我这个对象的实例是与每个线程都相关的，那么这个设计就交个我这个类去办，其他的用户在
 * 在任意的线程中调用我的方法，自然的就是与这个线程有关的实例。我们的类设计出来就是与线程绑定的，在线程的任意地
 * 方调用我的方法，我就会返回与这个线程有关的实例对象，这个实例对象不需要用户去创建。
 * struts2就是这个思想：每一个请求来了，就激活一个线程（一个请求就是一个容器），这个线程就会有一个容器对象，
 * 这个容器对象就会将这个请求相关的所有东西都装载容器里面，这个容器里面装的东西只对这个请求有效。即使来了另外一
 * 个请求，那也会有另外一个容器，与当前的容器没有关系。
 * 隐藏了ThreadLocal这个变量，不用对外面暴露。外面可以直接调用我的方法就可获取与当前线程有关的数据
 * 这个模式与单例设计模式差不多，单例设计模式是无论在程序中的什么地方调用，返回的都是同一个对象。
 * 而这种设计是：无论在一个线程范围内的什么地方调用，返回的都是同一个对象。在不同范围内调用返回的是不同对象。
 * 
 */
class ThreadScopeData{
    //当前ThreadLocal成员变量隐藏起来
    private static ThreadLocal<ThreadScopeData> threadLocal = new ThreadLocal<ThreadScopeData>();
    private ThreadScopeData(){}
    public static ThreadScopeData getThreadInstance(){
        ThreadScopeData data = threadLocal.get();
        if(data==null){
            data = new ThreadScopeData();
            threadLocal.set(data);
        }
        return data;
    } 
    //设置成员变量
    private String name;
    private String habbies;
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getHabbies() {
        return habbies;
    }
    public void setHabbies(String habbies) {
        this.habbies = habbies;
    }
    
}

 未完待续……