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9.java之多线程

时光已翩然轻擦 2022-04-06 阅读 158
java

1.基本概念:程序、进程、线程

1.1 程序、进程、线程

  • 程序(program)是为完成特定任务、用某种语言编写的一组命令的集合。即指一段静态的代码,静态的对象
  • 进程(process)是程序的一次执行过程,或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程:有它自身的产生、存在和消亡的过程——生命周期 ( 进程作为资源分配的单位,)系统在运行时回味每个进程分配不同的内存区域
  • 线程(thread)是一个程序内部的一条执行路径。线程作为调度和执行的单位,每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器(pc)。一个进程中的多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间,可能带来安全隐患

1.2 单核cpu和多核cpu的理解

  • 单核cpu,其实是一种假的多线程,因为在一个时间单元内,也只能执行一个线程的任务。
  • 多核cpu,能更好的发挥多线程的效率。

一个java应用程序,至少有三个线程:main()主线程,gc()垃圾回收线程,异常处理线程。

1.3 并行与并发

  • 并行:多个cpu同时执行多个任务
  • 并发:一个cpu(采用时间片)用时执行多个任务。

1.4 使用多线程的优点

1)提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义,可增强用户体验。
2)提高计算机系统cpu的利用率
3)改善程序结构、将即长又复杂的进程分为多个线程,独立运行。利于理解和修改

1.5 何时需要多线程

  • 程序需要执行两个或多个任务。
  • 程序需要实现一些需要等待的任务时,如用户输入、文件读写操作、网络操作、搜索等。
  • 需要一些后台运行的程序时。

2.线程的创建和使用

2.1多线程的创建,方式一:继承于Thread类

1)创建一个继承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类的子类对象
4)通过此对象调用start()

例子:遍历100以内的所有偶数

package exer;

/**
 * 练习:创建一个分线程,其中一个线程遍历100以内的偶数,另一个线程遍历100以内的奇数
 */

public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
//        Mythread1 m1 = new Mythread1();
//        Mythread2 m2 = new Mythread2();
//
//        m1.start();
//        m2.start();

        //创建Thread类的匿名子类的方式
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0;i < 100;i++){
                    if(i % 2 == 0){
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
                    }
                }
            }
        }.start();

        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0;i < 100;i++){
                    if(i % 2 != 0){
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
                    }
                }
            }
        }.start();

    }
}

class Mythread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0;i < 100;i++){
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}

class Mythread2 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0;i < 100;i++){
            if(i % 2 == 1){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}

2.1.1 练习

package exer;

/**
 * 练习:创建一个分线程,其中一个线程遍历100以内的偶数,另一个线程遍历100以内的奇数
 */

public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Mythread1 m1 = new Mythread1();
        Mythread2 m2 = new Mythread2();

        m1.start();
        m2.start();

    }
}

class Mythread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0;i < 100;i++){
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}

class Mythread2 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0;i < 100;i++){
            if(i % 2 == 1){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}

2.2 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():获取当前线程名字
5)setName():设置当前线程名字
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”执行的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


public class ThreadMethodTest {
    public static void main(String[] args) {
        HellowThread h1 = new HellowThread("Thread_1");

//        h1.setName("线程一");

        h1.start();

        System.out.println(Thread.currentThread().getName());

        //给主线程命名
        Thread.currentThread().setName("主线程");
        for(int i = 0;i < 100;i++){
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
            if(i == 20){
                try {
                    h1.join();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

        System.out.println(h1.isAlive());
    }
}
class HellowThread extends Thread{
    public HellowThread(String name){
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        for(int i = 0;i < 100;i++){
            if(i % 2 == 0){
//                try {
//                    sleep(1000);
//                } catch (InterruptedException e) {
//                    e.printStackTrace();
//                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
//            if(i % 20 == 0){
//                this.yield();
//            }
        }
    }
}

2.3 线程的调度

调度策略:抢占式:高优先级的线程抢占cpu

java的调度方法

  • 同优先级线程组成先进先出队列(先到先服务),使用时间片策略
  • 对高优先级,使用有线调度的抢占式策略

2.3.1 线程的优先级

1)
MAX_PRIORITY:10
MIN_PRIORITY:10
NORM_PRIORITY:10
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(个人认为在资源充足的情况下,优先级没有起到效果,而当资源紧张时,高优先级的线程会优先执行)


public class ThreadMethodTest {
    public static void main(String[] args) {
        HellowThread h1 = new HellowThread("Thread_1");

//        h1.setName("线程一");

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

        h1.start();

        System.out.println(Thread.currentThread().getName());

        //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());
    }
}
class HellowThread extends Thread{
    public HellowThread(String name){
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        for(int i = 0;i < 100;i++){
            if(i % 2 == 0){
//                try {
//                    sleep(1000);
//                } catch (InterruptedException e) {
//                    e.printStackTrace();
//                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + Thread.currentThread().getPriority() + " "+ i);
            }
//            if(i % 20 == 0){
//                this.yield();
//            }
        }
    }
}

例子:创建三个窗口卖票,总票数100张

/**
 * 例子:创建三个窗口卖票,总票数100张
 * 存在线程安全问题待解决
 * @author wang
 * @data 2022-04-06 16:20
 */
public class WindowTest {
    public static void main(String[] args) {
        Window w1 = new Window();
        Window w2 = new Window();
        Window w3 = new Window();

        w1.setName("窗口1");
        w2.setName("窗口2");
        w3.setName("窗口3");

        w1.start();
        w2.start();
        w3.start();
    }
}

class Window extends Thread{
    private static int ticket = 100;

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            if(ticket > 0){
                System.out.println(getName() + ":卖票,票号为:" + ticket);
                ticket--;
            }else{
                break;
            }
        }
    }
}

2.4 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()

/**
 * 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()
 */

//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);

        //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.start();
    }
}

例子:创建三个窗口卖票,总票数为100张,使用Runnable接口的方式

/**
 * 例子:创建三个窗口卖票,总票数为100张,使用Runnable接口的方式
 *
 * 存在线程的安全问题待解决
 *
 * @author wang
 * @data 2022-04-06 16:41
 */

class Window1 implements Runnable{
    private int ticket = 100;

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            if(ticket > 0){
                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();
    }
}

2.5 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.实现的方式更适合用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(),将线程的执行逻辑声明在run()中

2.6 补充:线程的分类

线程通信:wait() / notify() / notifyAll() :此三个方法定义在Object类中的
java中线程分为两类:守护线程和用户线程
在start()方法前调用thread.setDaemon(true)可以把一个用户线程变为一个守护线程
JAVA垃圾回收就是一个典型的守护线程。
若JVM中都是守护线程,当前JVM将退出。

3.线程的生命周期

JDK中用Thread.State类定义了线程的几种状态
一个完整的生命周期中通常要经历一下五种状态:

  • 新建:当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时,新生的线程对象处于新建状态
  • 就绪:处于新建状态的线程被start()后,将进入线程队列等待CPU时间片,此时它已具备了运行的条件,只是没分配到CPU资源
  • 运行:当就绪的线程被调度并获得CPU资源时,便进入运行状态,run()方法定义了线程的操作和功能
  • 阻塞:在某种特殊情况下,被人为挂起或执行输入输出操作时,让CPU并临时中止自己的执行,进入阻塞状态
  • 死亡:线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性地中止或出现异常导致结束

请添加图片描述

4.线程的同步

4.1 问题的提出

多线程执行的不确定性引起执行结果的不稳定
多个线程对账本的共享,会造成操作的不完整性,会破坏数据

4.2 例子:创建三个窗口卖票,总票数为100张

1.问题:卖票过程中,出现了重票、错票 --> 出现线程安全问题
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,其他线程才能开始操作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,通过同步机制,来解决线程的安全问题
5.采用同步的方式,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。

4.2.1 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,不能包含代码少了

2.共享数据:多个线程共同操作的变量,如ticket数据

3.同步监视器,俗称:锁。然和一个类的对象,都可以充当锁。
要求:多个线程必须要共用同一把锁。

补充:
在继承Thread类创建多线程的方式中,慎用this充当同步监视器,考虑使用当前类充当同步监视器
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

/**
 * 例子:创建三个窗口卖票,总票数为100张,使用Runnable接口的方式
 *
 * 1.问题:卖票过程中,出现了重票、错票 --> 出现线程安全问题
 * 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。
 *
 * @author wang
 * @data 2022-04-06 16:41
 */

class Window1 implements Runnable{
    private int ticket = 100;
    Object obj = new Object();
    @Override
    public void run() {
        while(true){
//            synchronized(obj) {
            synchronized (this){
                if (ticket > 0) {
                    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();
    }
}

/**
 * 例子:创建三个窗口卖票,总票数100张,使用继承Thread类的方式
 *
 * @author wang
 * @data 2022-04-06 16:20
 */
public class WindowTest {
    public static void main(String[] args) {
        Window w1 = new Window();
        Window w2 = new Window();
        Window w3 = new Window();

        w1.setName("窗口1");
        w2.setName("窗口2");
        w3.setName("窗口3");

        w1.start();
        w2.start();
        w3.start();
    }
}

class Window extends Thread{
    private static int ticket = 100;
    private static Object obj = new Object();
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            //正确的
//            synchronized (obj) {
            synchronized (Window.class){//Class class = Window.class,Window只会加载一次
            //错误的
//            Synchronized (this){
                if (ticket > 0) {
                    System.out.println(getName() + ":卖票,票号为:" + ticket);
                    ticket--;
                } else {
                    break;
                }
            }
        }
    }
}

4.2.2 方式二:同步方法

如果操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中,不放将此方法声明为同步方法

使用同步方法实现Runnable接口解决线程安全问题


class Window2 implements Runnable{
    private int ticket = 100;

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            show();
            if(ticket == 0 )break;
        }
    }
    private synchronized void show(){//同步监视器:this

        if (ticket > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票,票号为:" + ticket);
            ticket--;
        }
    }
}

public class WindowTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        Window2 w = new Window2();

        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();
    }
}

使用同步方法解决继承Thread类的方式中的线程安全问题


public class WindowTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        Window3 w1 = new Window3();
        Window3 w2 = new Window3();
        Window3 w3 = new Window3();

        w1.setName("窗口1");
        w2.setName("窗口2");
        w3.setName("窗口3");

        w1.start();
        w2.start();
        w3.start();
    }
}

class Window3 extends Thread{
    private static int ticket = 100;
    private static Object obj = new Object();
    @Override
    public void run() {
        while(true){

            show();
            if(ticket == 0)break;
        }
    }

    private static synchronized void show(){//同步监视器:Window3.class
//    private synchronized void show(){//错误的

        if (ticket > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票,票号为:" + ticket);
            ticket--;
        }
    }
}

关于同步方法的总结:
1.同步方法仍然涉及到同步监视器,只是不需要显示的声明
2.非静态的同步方法,同步监视器:this
静态的同步方法,同步监视器:当前类本身

4.3 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 java1;

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

    }
}

class Bank{

    private Bank(){}

    private static Bank instance = null;
    public static Bank getInstance(){

        if(instance == null) {
            synchronized (Bank.class) {
                if(instance == null) {
                    instance = new Bank();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

4.4 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。

解决办法:
专门的算法、原则
尽量减少同步资源的定义
尽量避免嵌套同步

package java1;

/**
 * @author wang
 * @description 1
 * @data 2022-04-06 20:56
 */
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();
    }
}

4.5 解决线程安全问题的方式三:锁(Lock) — JDK5.0新增

1.面试题:synchronized 与 Lock的异同?
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())

package java1;

import java.sql.SQLOutput;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @author wang
 * @description 1
 * @data 2022-04-06 21:10
 */
public class LockTest {
    public static void main(String[] args) {
        Window w = new Window();

        Thread h1 = new Thread(w);
        Thread h2 = new Thread(w);
        Thread h3 = new Thread(w);

        h1.start();
        h2.start();
        h3.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.调用锁定方法lock()
                lock.lock();
                if (ticket > 0) {
                    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();
            }
        }
    }
}

5.线程的通信

5.1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
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和同步方法中。
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,否则报错。
3…wait()、notify()、notifyAll()三个方法定义在java.lang.Object类中。

package java2;

/**
 * @author wang
 * @description 1
 * @data 2022-04-06 21:25
 */
public class CommunicationTest {
    public static void main(String[] args) {
        Number number = new Number();

        Thread t1 = new Thread(number);
        Thread t2 = new Thread(number);

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

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 {
                        //使得调用如下wait()方法的线程进入阻塞状态
                        wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                } else {
                    break;
                }
            }
        }
    }
}

5.2 面试题:sleep() 和 wait()的异同?

相同:一旦执行方法,都可以使得当前的进程进入阻塞状态。
不同: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和同步方法中
   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

5.3 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(或商品)
3.如何解决多线程安全问题?同步机制,有三种方法
4.是否涉及线程的通信?是

package java2;

/**
 * @author wang
 * @description 生产者/消费者问题
 * @data 2022-04-06 21:48
 */
public class ProductTest {
    public static void main(String[] args) {
        Clerk clerk = new Clerk();

        Producer producer = new Producer(clerk);
        producer.setName("生产者1");
        Consumer consumer = new Consumer(clerk);
        consumer.setName("消费者2");
        
        producer.start();
        consumer.start();
    }
}

class Clerk{
    private int sum = 0;

    public synchronized void produceProduct() {
        //生产产品
        if(sum < 20){
            sum++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":开始生产第" + sum + "个产品");
            notify();
        }else{
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public synchronized void resumeProduct() {
        //消费产品
        if(sum > 0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":开始消费第" + sum + "个产品");
            sum--;
            notify();
        }else{
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

class Consumer extends Thread{//消费者
    private Clerk clerk;

    public Consumer(Clerk clerk){
        this.clerk = clerk;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(getName() + ":开始消费产品...");

        while(true){
            try {
                Thread.sleep(20);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            clerk.resumeProduct();
        }
    }
}

class Producer extends Thread{//生产者
    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(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            
            clerk.produceProduct();
        }
    }
}

6.JDK5.0新增线程创建方式

6.1 新增方式一:实现Callable接口

与使用Runnable相比,Callable功能更强大些

  • 相比run()方法,可以有返回值
  • 方法可以抛出异常
  • 支持泛型的返回值
  • 需要借助FutureTask类,比如获取返回值

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接口的唯一的实现类
  • 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

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
2.call()可以抛出异常,被外面操作捕获,获取异常的信息
3.Callable是支持泛型的

package java2;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

/**
 * @author wang
 * @description 1
 * @data 2022-04-06 22:03
 */
public class ThreadNew {
    public static void main(String[] args) {
        // 3.创建Callable接口实现类的对象
        NumThread number = 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对象
        FutureTask futureTask = new FutureTask(number);

        // 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();
        }

    }
}

// 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){
                sum += i;
                System.out.println(i);
            }
        }
        return sum;
    }
}

6.2 新增方式二:使用线程池

背景:经常创建和销毁、使用量特别大的资源,比如并发情况下的线程,对性能影响很大。

思路:提前创建好多个线程,放入线程池中,使用时直接获取,使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。

好处:

  • 提高响应速度(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
    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

线程池相关API

  • JDK 5.0起提供了线程池相关API:ExecutorService 和 Executors
  • ExecutorService:真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
    void execute(Runnable command) :执行任务/命令,没有返回值,一般用来执行Runnable
    Future submit(Callable task):执行任务,有返回值,一般又来执行Callable
    void shutdown() :关闭连接池
  • Executors:工具类、线程池的工厂类,用于创建并返回不同类型的线程池
    Executors.newCachedThreadPool():创建一个可根据需要创建新线程的线程池
    Executors.newFixedThreadPool(n); 创建一个可重用固定线程数的线程池
    Executors.newSingleThreadExecutor() :创建一个只有一个线程的线程池
    Executors.newScheduledThreadPool(n):创建一个线程池,它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。

面试题:创建多线程有几种方式?四种!

package java2;

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

/**
 * @author wang
 * @description 1
 * @data 2022-04-06 22:26
 */
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);

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

        // 3.关闭线程池
        service.shutdown();
    }
}

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);
            }
        }
    }
}
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