Java基础08多线程

Java语言的JVM允许程序运行多个线程，它通过java.lang.Thread 类来体现。

Thread类的特性

每个线程都是通过某个特定Thread对象的run()方法来完成操作的，经常 把run()方法的主体称为线程体。

通过该Thread对象的start()方法来启动这个线程，而非直接调用run()。

线程创建示意图

package atguigu.java;

/**
 * 测试Thread中的常用方法：
 * 1. start():启动当前线程；调用当前线程的run()
 * 2. run(): 通常需要重写Thread类中的此方法，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中
 * 3. currentThread():静态方法，返回执行当前代码的线程
 * 4. getName():获取当前线程的名字
 * 5. setName():设置当前线程的名字
 * 6. yield():释放当前cpu的执行权
 * 7. join():在线程a中调用线程b的join(),此时线程a就进入阻塞状态，直到线程b完全执行完以后，线程a才
 *           结束阻塞状态。
 * 8. stop():已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程。
 * 9. sleep(long millitime):让当前线程“睡眠”指定的millitime毫秒。在指定的millitime毫秒时间内，当前
 *                          线程是阻塞状态。
 * 10. isAlive():判断当前线程是否存活
 *
 *
 * 线程的优先级：
 * 1.
 * MAX_PRIORITY：10
 * MIN _PRIORITY：1
 * NORM_PRIORITY：5  -->默认优先级
 * 2.如何获取和设置当前线程的优先级：
 *   getPriority():获取线程的优先级
 *   setPriority(int p):设置线程的优先级
 *
 *   说明：高优先级的线程要抢占低优先级线程cpu的执行权。但是只是从概率上讲，高优先级的线程高概率的情况下
 *   被执行。并不意味着只有当高优先级的线程执行完以后，低优先级的线程才执行。
 *
 *
 */
class HelloThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){

//                try {
//                    sleep(10);
//                } catch (InterruptedException e) {
//                    e.printStackTrace();
//                }

                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + Thread.currentThread().getPriority() + ":" + i);
            }

//            if(i % 20 == 0){
//                yield();
//            }

        }

    }

    public HelloThread(String name){
        super(name);
    }
}


public class ThreadMethodTest {
    public static void main(String[] args) {

        HelloThread h1 = new HelloThread("Thread：1");

//        h1.setName("线程一");
        //设置分线程的优先级
        h1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);

        h1.start();

        //给主线程命名
        Thread.currentThread().setName("主线程");
        Thread.currentThread().setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + Thread.currentThread().getPriority() + ":" + i);
            }

//            if(i == 20){
//                try {
//                    h1.join();
//                } catch (InterruptedException e) {
//                    e.printStackTrace();
//                }
//            }

        }

//        System.out.println(h1.isAlive());

    }
}

有4种创建方式：一，继承Thread类的方式   二，实现Runnable接口的方式  三，实现Callable接口  四，使用线程池

package atguigu.java;

/**
 * 多线程的创建，方式一：继承于Thread类
 * 1. 创建一个继承于Thread类的子类
 * 2. 重写Thread类的run() --> 将此线程执行的操作声明在run()中
 * 3. 创建Thread类的子类的对象
 * 4. 通过此对象调用start()
 * <p>
 * 例子：遍历100以内的所有的偶数
 *
 */

//1. 创建一个继承于Thread类的子类
class MyThread extends Thread {
    //2. 重写Thread类的run()
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}


public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        //3. 创建Thread类的子类的对象
        MyThread t1 = new MyThread();

        //4.通过此对象调用start():①启动当前线程 ② 调用当前线程的run()
        t1.start();
        //问题一：我们不能通过直接调用run()的方式启动线程。
//        t1.run();

        //问题二：再启动一个线程，遍历100以内的偶数。不可以还让已经start()的线程去执行。会报IllegalThreadStateException
//        t1.start();
        //我们需要重新创建一个线程的对象
        MyThread t2 = new MyThread();
        t2.start();


        //如下操作仍然是在main线程中执行的。
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i + "***********main()************");
            }
        }
    }

}

package atguigu.java;

/**
 * 创建多线程的方式二：实现Runnable接口
 * 1. 创建一个实现了Runnable接口的类
 * 2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()
 * 3. 创建实现类的对象
 * 4. 将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
 * 5. 通过Thread类的对象调用start()
 *
 *
 * 比较创建线程的两种方式。
 * 开发中：优先选择：实现Runnable接口的方式
 * 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有共享数据的情况。
 *
 * 联系：public class Thread implements Runnable
 * 相同点：两种方式都需要重写run(),将线程要执行的逻辑声明在run()中。
 *
 * @author shkstart
 * @create 2019-02-13 下午 4:34
 */
//1. 创建一个实现了Runnable接口的类
class MThread implements Runnable{

    //2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }

        }
    }
}


public class ThreadTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        //3. 创建实现类的对象
        MThread mThread = new MThread();
        //4. 将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
        Thread t1 = new Thread(mThread);
        t1.setName("线程1");
        //5. 通过Thread类的对象调用start():① 启动线程 ②调用当前线程的run()-->调用了Runnable类型的target的run()
        t1.start();

        //再启动一个线程，遍历100以内的偶数
        Thread t2 = new Thread(mThread);
        t2.setName("线程2");
        t2.start();
    }

}

package com.atguigu.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。 --- JDK 5.0新增
 *
 *
 * 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()可以有返回值的。
 * 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
 *
 */
//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();
        }
    }

}

package com.atguigu.java2;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;

/**
 * 创建线程的方式四：使用线程池
 *
 * 好处：
 * 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：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
 *
 *
 * 面试题：创建多线程有几种方式？四种！
 * @author shkstart
 * @create 2019-02-15 下午 6:30
 */

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();
    }

}

线程同步方法有3种

package com.atguigu.java;

/**
 * 例子：创建三个窗口卖票，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。
 * 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。
 *
 *
 * 4.在Java中，我们通过同步机制，来解决线程的安全问题。
 *
 *  方式一：同步代码块
 *
 *   synchronized(同步监视器){
 *      //需要被同步的代码
 *
 *   }
 *  说明：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。
 *       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。
 *          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。
 * 
 *
 *
 *  5.同步的方式，解决了线程的安全问题。---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。 ---局限性
 *
 */
class Window1 implements Runnable{

    private int ticket = 100;
//    Object obj = new Object();
//    Dog dog = new Dog();
    @Override
    public void run() {
//        Object obj = new Object();
        while(true){
            synchronized (this){//此时的this:唯一的Window1的对象   //方式二：synchronized (dog) {

                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;
                }
            }
        }
    }
}


public class WindowTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        Window1 w = new Window1();

        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 Dog{

}

package com.atguigu.java;

/**
 * 使用同步方法解决实现Runnable接口的线程安全问题
 *
 *
 *  关于同步方法的总结：
 *  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。
 *  2. 非静态的同步方法，同步监视器是：this
 *     静态的同步方法，同步监视器是：当前类本身
 *
 * @author shkstart
 * @create 2019-02-15 上午 11:35
 */


class Window3 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--;
            }
        //}
    }
}


public class WindowTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        Window3 w = new Window3();

        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();
    }

}

package com.atguigu.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
 *
 * 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()）
 *
 * 2.优先使用顺序：
 * 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）
 *
 *
 *  面试题：如何解决线程安全问题？有几种方式
 */
class Window 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();
            }

        }
    }
}

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();
    }
}

线程通信(必须使用在同步代码块或同步方法中)

package com.atguigu.java2;

/**
 * 线程通信的例子：使用两个线程打印 1-100。线程1, 线程2 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
 * 3.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？
 * 1.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。
 * 2.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。
 *
 * @author shkstart
 * @create 2019-02-15 下午 4:21
 */
class Number implements Runnable{
    private int number = 1;
    private Object obj = new Object();
    @Override
    public void run() {

        while(true){

            synchronized (obj) {

                obj.notify();

                if(number <= 100){

                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

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

                    try {
                        //使得调用如下wait()方法的线程进入阻塞状态
                        obj.wait();
                    } 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("线程1");
        t2.setName("线程2");

        t1.start();
        t2.start();
    }
}

package com.guigu04;


/**
 *  * 线程通信的应用：经典例题：生产者/消费者问题
 *
 * 生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk)，而消费者(Customer)从店员处取走产品，
 * 店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20），如果生产者试图生产更多的产品，店员
 * 会叫生产者停一下，如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产；如果店中没有产品
 * 了，店员会告诉消费者等一下，如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。
 *
 * 分析：
 * 1. 是否是多线程问题？是，生产者线程，消费者线程
 * 2. 是否有共享数据？是，店员（或产品）
 * 3. 如何解决线程的安全问题？同步机制,有三种方法
 * 4. 是否涉及线程的通信？是
 * Created by Zhuxiang on 2020/2/25.
 */
public class Thread05 {
    public static void main(String[] args) {
        Clerk clerk = new Clerk(0);
        Productor productor = new Productor(1, clerk);
        Thread p1 = new Thread(productor, "p1");
        Customer01 customer01 = new Customer01(1, clerk);
        Thread c1 = new Thread(customer01, "c1");
        p1.start();
        c1.start();
    }
}

class Clerk{
    int goods=0;
    public Clerk() {
    }
    public Clerk(int goods){
        this.goods=goods;
    }
    public void addgood(int addgoods){
        synchronized (Thread05.class){
            goods+=addgoods;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"加sum="+goods);
            if (goods<20){
                Thread05.class.notify();
            }else{
                System.out.println("拿不了了，等一会");
                try {
                    Thread05.class.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    public void buggood(int buygoods){
        synchronized (Thread05.class){
            goods-=buygoods;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"减sum="+goods);
            Thread05.class.notify();
            if (goods<1){
                System.out.println("没货了，等一会");
                try {
                    Thread05.class.wait();
                }catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
}}
class Productor implements Runnable{
    int addgoods;
    Clerk c;
    public Productor(int addgoods,Clerk c) {
        this.addgoods = addgoods;
        this.c=c;
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            c.addgood(addgoods);
            //同效果
//            synchronized (Thread05.class){
//                c.goods+=addgoods;
//                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"加sum="+c.goods);
//                if (c.goods<20){
//                    Thread05.class.notify();
//                }else{
//                    System.out.println("拿不了了，等一会");
//                    try {
//                        Thread05.class.wait();
//                    } catch (InterruptedException e) {
//                        e.printStackTrace();
//                    }
//                }
//            }
        }
    }

}
class Customer01 implements Runnable{
    int buygoods;
    Clerk c;
    public Customer01(int buygoods,Clerk c) {
        this.buygoods = buygoods;
        this.c=c;
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            c.buggood(buygoods);
        }
    }


}

线程的死锁问题(编程中尽量避免)

package com.atguigu.java1;

/**
 * 演示线程的死锁问题
 *
 * 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.说明：
 * 1）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
 * 2）我们使用同步时，要避免出现死锁。
 *
 */
public class ThreadTest {

    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();


    }


}

使用同步机制将单例模式中的懒汉式改写为线程安全的

package com.atguigu.java1;

/**
 * 使用同步机制将单例模式中的懒汉式改写为线程安全的
 *
 * @author shkstart
 * @create 2019-02-15 下午 2:50
 */
public class BankTest {

}

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;
    }

}