本文深入解析线程间的等待唤醒机制，通过包子案例演示如何有效利用资源，同时讲解线程池的使用及其优势。此外，文章对比面向对象与函数式编程思想，详细介绍Lambda表达式的应用，包括其标准格式与省略格式，以及在多线程编程中的实践。
等待唤醒、线程池、Lambda
等待唤醒机制
线程间通信
概念：多个线程在处理同一个资源，但是处理的动作（线程的任务）却不相同
等待于唤醒机制：线程之间的通信
重点：有效的利用资源（生产一个包子，吃一个包子，再生成一个，在吃一个）
等待唤醒中的方法
等待唤醒机制就是用于解决线程间通信的问题的，使用到的3个方法的含义如下：
- wait：线程不再活动，不再参与调度，进入 wait set 中，因此不会浪费 CPU 资源，也不会去竞争锁了，这时
的线程状态即是 WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的动作，也即是“通知（notify）”在这个对象
上等待的线程从wait set 中释放出来，重新进入到调度队列（ready queue）中 - notify：则选取所通知对象的 wait set 中的一个线程释放；例如，餐馆有空位置后，等候就餐最久的顾客最先
入座。 - notifyAll：则释放所通知对象的 wait set 上的全部线程。
调用wait和notify方法需要注意的细节
- wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为：对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对
象调用的wait方法后的线程。 - wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为：锁对象可以是任意对象，而任意对象的所属类都是继
承了Object类的。 - wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用。因为：必须要通过锁对象调用这2个方
法。
等待唤醒机制分析（包子案例）
分析：需要那些类
资源类：包子类
设置包子的属性：皮、馅
包子的状态：有 true 没有 false
生产者（包子铺）类:是一个线程类，可以继承Thread
设置线程任务（run）：生成包子
对包子的状态进行判断
true：有包子
包子铺调用wait方法进入等待状态
false：没有包子
包子铺生产包子
增加一些趣味性：交替生产两种包子
有两种状态（i%2==0）
包子铺生产好了包子
修改包子的状态为true 有 唤醒吃货线程，让吃货线程吃包子
消费者（吃货）类：是一个线程类，可以继承Thread
设置线程任务（run）：吃包子
对包子的状态进行判断
false：没有包子
吃货线程调用wait方法进入等待状态
true：有包子
吃货吃包子
吃货吃玩包子
修改包子的状态为false 没有
吃货唤醒包子铺线程，生产包子
测试类
包含main方法，程序执行的入口，启动程序
创建包装对象：创建包子铺线程，开启；创建吃货线程，开启。
代码实现
首先创建包子类：
资源类：包子类
设置包子的属性：皮、馅
包子的状态：有 true 没有 false
public class BaoZi {
//皮
String pi;
//馅
String xian;
//包子的状态：有true，没有false，设置初始值为false没有包子
boolean flag=false;
}
创建包子铺这个类：
生产者（包子铺）类:是一个线程类，可以继承Thread
设置线程任务（run）：生成包子
对包子的状态进行判断
true：有包子
包子铺调用wait方法进入等待状态
false：没有包子
包子铺生产包子
增加一些趣味性：交替生产两种包子
有两种状态（i%2==0）
包子铺生产好了包子
修改包子的状态为true 有 唤醒吃货线程，让吃货线程吃包子
注意：
包子铺线程和包子线程关系——>通信（互斥）
必须使用同步技术保证两个线程只能有一个在执行
锁对象必须保证唯一，可以使用包子对象作为锁对象
包子铺的类和吃货的类就需要把包子对象作为参数传递进来
1.需要在成员位置创建一个包子变量
2.使用带参数构造方法，对包子变量赋值
public class BaoZiPu extends Thread {
//1.需要在成员位置创建一个包子变量
private BaoZi bz;
//2.使用带参数构造方法，对包子变量赋值
public BaoZiPu(BaoZi bz) {
this.bz = bz;
}
//设置线程任务（run）：生成包子
@Override
public void run() {
//定义一个变量
int count=0;
//让包子铺一直做包子
while (true){
//必须使用同步技术保证两个线程只能有一个在执行
synchronized (bz){
//对包子的状态进行判断
if (bz.flag==true){
// 包子铺调用wait方法进入等待状态
try {
bz.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//被唤醒之后执行，包子铺生产包子，增加一些趣味性；交替生产两种包子
if (count%2==0){
//生产 薄皮三鲜馅包子
bz.pi="薄皮";
bz.xian="三鲜馅";
}else {
//生产 冰皮 牛肉馅
bz.pi="冰皮";
bz.xian="牛肉馅";
}
count++;
System.out.println("包子铺正在生产："+bz.pi+bz.xian+"包子");
//生产需要时间——>三秒钟
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//修改包子的状态为true 有
bz.flag=true;
//唤醒吃货线程，让吃货线程吃包子
bz.notify();
System.out.println("包子铺已经生产好了："+bz.pi+bz.xian+"包子，吃货可以开始吃了");
}
}
}
}
消费者（吃货）类：是一个线程类，可以继承Thread
设置线程任务（run）：吃包子
对包子的状态进行判断
false：没有包子
吃货线程调用wait方法进入等待状态
true：有包子
吃货吃包子
吃货吃玩包子
修改包子的状态为false 没有
吃货唤醒包子铺线程，生产包子
public class ChiHuo extends Thread {
//1.需要在成员位置创建一个包子变量
private BaoZi bz;
//2.使用带参数构造方法，对包子变量赋值
public ChiHuo(BaoZi bz) {
this.bz = bz;
}
//设置线程任务（run）：吃包子
@Override
public void run() {
//使用死循环，让吃货一直吃包子
while (true){
//必须只有一个线程在执行
synchronized (bz){
//对包子状态进行判断
if (bz.flag==false){
//吃货调用wait方法进入等待状态
try {
bz.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//被唤醒之后执行的代码，吃包子
System.out.println("吃货正在吃："+bz.pi+bz.xian+"的包子");
/*吃货吃玩包子
修改包子的状态为false 没有*/
bz.flag=false;
bz.notify();
System.out.println("吃货已经把"+bz.pi+bz.xian+"的包子吃完了，包子铺开始生产包子");
System.out.println("==================");
}
}
}
}
测试类：
包含main方法，程序执行的入口，启动程序
创建包装对象：创建包子铺线程，开启；创建吃货线程，开启。
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
//创建包子对象
BaoZi bz=new BaoZi();
//创建包子铺线程，开启，生产包子；
new BaoZiPu(bz).start();
//创建吃货线程，开启，吃包子
new ChiHuo(bz).start();
}
}
线程池
线程池：其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作，无需反复创建线程而消耗过多资源。
好处：
1.降低资源消耗。
2.提高响应速度。
3.提高线程的可管理性。
线程池的使用
线程池:JDK1.5之后提供的
java.util.concurrent.Executors:线程池的工厂类,用来生成线程池
Executors类中的静态方法:
static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) 创建一个可重用固定线程数的线程池
参数:
int nThreads:创建线程池中包含的线程数量
返回值:
ExecutorService接口,返回的是ExecutorService接口的实现类对象,我们可以使用ExecutorService接口接收(面向接口编程)
java.util.concurrent.ExecutorService:线程池接口
用来从线程池中获取线程,调用start方法,执行线程任务
submit(Runnable task) 提交一个 Runnable 任务用于执行
关闭/销毁线程池的方法
void shutdown()
线程池的使用步骤:
1.使用线程池的工厂类Executors里边提供的静态方法newFixedThreadPool生产一个指定线程数量的线程池
2.创建一个类,实现Runnable接口,重写run方法,设置线程任务
3.调用ExecutorService中的方法submit,传递线程任务(实现类),开启线程,执行run方法
4.调用ExecutorService中的方法shutdown销毁线程池(不建议执行)
1.使用线程池的工厂类Executors里边提供的静态方法newFixedThreadPool生产一个指定线程数量的线程池
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
2.创建一个类,实现Runnable接口,重写run方法,设置线程任务
public class RunnableImpl implements Runnable{
@Override
public void run() {
//获取线程的名字
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"创建了一个新的线程执行");
}
}
3.调用ExecutorService中的方法submit,传递线程任务(实现类),开启线程,执行run方法
es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-1创建了一个新的线程执行
//线程池会一直开启,使用完了线程,会自动把线程归还给线程池,线程可以继续使用
es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-1创建了一个新的线程执行
es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-2创建了一个新的线程执行
4.调用ExecutorService中的方法shutdown销毁线程池(不建议执行)
es.shutdown();
es.submit(new RunnableImpl());//抛异常,线程池都没有了,就不能获取线程了
Lambda表达式
函数式编程思想概述
面向对象的思想：
做一件事情，找一个能解决这个事情的对象，调用对象的方法，完成事情。
函数式编程思想：
只要能获取到结果，谁去做的，怎么做到都不重要，重视的是结果，不重视过程。
冗余的Runnable代码
使用实现Runnable接口的方式实现多线程程序
public class Demo01Runnable {
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable接口的实现类对象
RunnableImpl run = new RunnableImpl();
//创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类
Thread t = new Thread(run);
//调用start方法开启新线程,执行run方法
t.start();
//简化代码,使用匿名内部类,实现多线程程序
Runnable r = new Runnable(){
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
}
};
new Thread(r).start();
//简化代码
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
}
}).start();
}
}
Lambda代码更优
Lambda表达式的标准格式:
由三部分组成:
a.一些参数
b.一个箭头
c.一段代码
格式:
(参数列表) -> {一些重写方法的代码};
解释说明格式:
():接口中抽象方法的参数列表,没有参数,就空着;有参数就写出参数,多个参数使用逗号分隔
->:传递的意思,把参数传递给方法体{}
{}:重写接口的抽象方法的方法体
public class Demo02Lambda {
public static void main(String[] args) {
//使用匿名内部类的方式,实现多线程
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
}
}).start();
//使用Lambda表达式,实现多线程
new Thread(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
}
).start();
//优化省略Lambda
new Thread(()->System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了")).start();
}
}
练习：使用Lambda标准格式（无参无返回）
需求:
给定一个厨子Cook接口，内含唯一的抽象方法makeFood，且无参数、无返回值。
使用Lambda的标准格式调用invokeCook方法，打印输出“吃饭啦！”字样
定一个厨子Cook接口，内含唯一的抽象方法makeFood
public interface Cook {
//定义无参数无返回值的方法makeFood
public abstract void makeFood();
}
public class Demo01Cook {
public static void main(String[] args) {
//调用invokeCook方法,参数是Cook接口,传递Cook接口的匿名内部类对象
invokeCook(new Cook() {
@Override
public void makeFood() {
System.out.println("吃饭了");
}
});
//使用Lambda表达式,简化匿名内部类的书写
invokeCook(()->{
System.out.println("吃饭了");
});
//优化省略Lambda
invokeCook(()-> System.out.println("吃饭了"));
}
//定义一个方法,参数传递Cook接口,方法内部调用Cook接口中的方法makeFood
public static void invokeCook(Cook cook){
cook.makeFood();
}
}
Lambda表达式有参数有返回值的练习
需求:
使用数组存储多个Person对象
对数组中的Person对象使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序排序
public class Demo01Arrays {
public static void main(String[] args) {
//使用数组存储多个Person对象
Person[] arr = {
new Person("柳岩",38),
new Person("迪丽热巴",18),
new Person("古力娜扎",19)
};
//对数组中的Person对象使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序(前边-后边)排序
/*Arrays.sort(arr, new Comparator<Person>() {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
return o1.getAge()-o2.getAge();
}
});*/
//使用Lambda表达式,简化匿名内部类
Arrays.sort(arr,(Person o1, Person o2)->{
return o1.getAge()-o2.getAge();
});
//优化省略Lambda
Arrays.sort(arr,(o1, o2)->o1.getAge()-o2.getAge());
//遍历数组
for (Person p : arr) {
System.out.println(p);
}
}
}
练习：使用Lambda标准格式（有参有返回）
需求:
给定一个计算器Calculator接口，内含抽象方法calc可以将两个int数字相加得到和值
使用Lambda的标准格式调用invokeCalc方法，完成120和130的相加计算
给定一个计算器Calculator接口，内含抽象方法calc可以将两个int数字相加得到和值
public interface Calculator {
//定义一个计算两个int整数和的方法并返回结果
public abstract int calc(int a,int b);
}
public class Demo01Calculator {
public static void main(String[] args) {
//调用invokeCalc方法,方法的参数是一个接口,可以使用匿名内部类
invokeCalc(10, 20, new Calculator() {
@Override
public int calc(int a, int b) {
return a+b;
}
});
//使用Lambda表达式简化匿名内部类的书写
invokeCalc(120,130,(int a,int b)->{
return a + b;
});
//优化省略Lambda
invokeCalc(120,130,(a,b)-> a + b);
}
/*
定义一个方法
参数传递两个int类型的整数
参数传递Calculator接口
方法内部调用Calculator中的方法calc计算两个整数的和
*/
public static void invokeCalc(int a,int b,Calculator c){
int sum = c.calc(a,b);
System.out.println(sum);
}
}
Lambda表达式的省略格式
Lambda表达式:是可推导,可以省略
凡是根据上下文推导出来的内容,都可以省略书写
可以省略的内容:
1.(参数列表):括号中参数列表的数据类型,可以省略不写
2.(参数列表):括号中的参数如果只有一个,那么类型和()都可以省略
3.{一些代码}:如果{}中的代码只有一行,无论是否有返回值,都可以省略({},return,分号)
注意:要省略{},return,分号必须一起省略
//JDK1.7版本之前,创建集合对象必须把前后的泛型都写上
ArrayList< String> list01 = new ArrayList< String>();
//JDK1.7版本之后,=号后边的泛型可以省略,后边的泛型可以根据前边的泛型推导出来
ArrayList< String> list02 = new ArrayList<>();
Lambda的语法非常简洁，完全没有面向对象复杂的束缚。但是使用时有几个问题需要特别注意：
- 使用Lambda必须具有接口，且要求接口中有且仅有一个抽象方法。
无论是JDK内置的 Runnable 、 Comparator 接口还是自定义的接口，只有当接口中的抽象方法存在且唯一
时，才可以使用Lambda。 - 使用Lambda必须具有上下文推断。
也就是方法的参数或局部变量类型必须为Lambda对应的接口类型，才能使用Lambda作为该接口的实例。
备注：有且仅有一个抽象方法的接口，称为“函数式接口”。
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