java线程
创建线程的两种方法:
- 继承Thread
class MyThread extends Thread{};
Thread myThread = new MyThread();
myThread.start();
例子:
public class TestThreadextends Thread{
public TestThread(String name) {
super(name);
}
publicvoid run() {
for(int i = 0;i<5;i++){
for(long k= 0; k <100000000;k++);
System.out.println(this.getName()+" :"+i);
}
}
publicstaticvoid main(String[] args) {
Thread t1 = new TestThread("阿三");
Thread t2 = new TestThread("李四");
t1.start();
t2.start();
}
}
执行结果:
阿三 :0
李四 :0
阿三 :1
李四 :1
阿三 :2
李四 :2
阿三 :3
阿三 :4
李四 :3
李四 :4
- 实现Runnable接口
class MyRunnable implements Runnable{}
Thread myRunnable = new Thread(new MyRunnable);
myRunnable.start();
例子:
public class DoSomethingimplements Runnable {
private String name;
public DoSomething(String name) {
this.name = name;
}
publicvoid run() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
for (long k = 0; k < 100000000; k++) ;
System.out.println(name + ": " + i);
}
}
}
public class TestRunnable {
publicstaticvoid main(String[] args) {
DoSomething ds1 = new DoSomething("阿三");
DoSomething ds2 = new DoSomething("李四");
Thread t1 = new Thread(ds1);
Thread t2 = new Thread(ds2);
t1.start();
t2.start();
}
}
执行结果:
李四: 0
阿三: 0
李四: 1
阿三: 1
李四: 2
李四: 3
阿三: 2
李四: 4
阿三: 3
阿三: 4
Thread启动后执行run()方法
若实现接口通过Thread.currentThread().getName()
方法获取当前线程名称,
继承Thread则getName()
方法获取当前线程。
Thread类的方法:
.getName()
返回线程的名字
.setName(String Name)
改变线程的名字
.start()
是该线程开始执行,java 虚拟机调用该线程的run方法。
.sleep(long millis)
在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠(暂停执行),此操作受到系统计时器和调度程序精度和准确性的影响。线程不丢失任何监视器的所有权
。
.currentThread()
返回对当前正在执行的线程对象的引用。(静态方法,返回Thread类型)
.join()
所有其他线程停止,等待当前线程执行。
线程的常用方法表
注意
注意:
1、线程睡眠是帮助所有线程获得运行机会的最好方法。线程睡眠,其他线程得到执行。
2、线程睡眠到期自动苏醒,并返回到可运行状态,不是运行状态。sleep()中指定的时间是线程不会运行的最短时间。因此,sleep()方法不能保证该线程睡眠到期后就开始执行。
3、sleep()是静态方法,只能控制当前正在运行的线程。
volatile的用法
volatile修饰线程类成员变量,保证了线程可以正确的读取其他线程写入的值。
首先考虑一个问题,为什么变量需要volatile来修饰呢?
要搞清楚这个问题,首先应该明白计算机内部都做什么了。比如做了一个i++操作,计算机内部做了三次处理:读取-修改-写入。
同样,对于一个long型数据,做了个赋值操作,在32系统下需要经过两步才能完成,先修改低32位,然后修改高32位。
假想一下,当将以上的操作放到一个多线程环境下操作时候,有可能出现的问题,是这些步骤执行了一部分,而另外一个线程就已经引用了变量值,这样就导致了读取脏数据的问题。
通过这个设想,就不难理解volatile
关键字了。
volatile
可以用在任何变量前面,但不能用于final变量前面,因为final型的变量是禁止修改的。也不存在线程安全的问题。
线程状态的转换
线程状态一共分为五种:生、死、可运行、运行、等待/阻塞/睡眠。
1、生状态:线程对象已经创建,还没有在其上调用start()方法。
2、可运行状态:当线程有资格运行,但调度程序还没有把它选定为运行线程时线程所处的状态。当start()方法调用时,线程首先进入可运行状态。在线程运行之后或者从阻塞、等待或睡眠状态回来后,也返回到可运行状态。
3、运行状态:线程调度程序从可运行池中选择一个线程作为当前线程时线程所处的状态。这也是线程进入运行状态的唯一一种方式。
4、等待/阻塞/睡眠状态:这是线程有资格运行时它所处的状态。实际上这个三状态组合为一种,其共同点是:线程仍旧是活的,但是当前没有条件运行。换句话说,它是可运行的,但是如果某件事件出现,他可能返回到可运行状态。
5、死亡态:当线程的run()方法完成时就认为它死去。这个线程对象也许是活的,但是,它已经不是一个单独执行的线程。线程一旦死亡,就不能复生。如果在一个死去的线程上调用start()方法,会抛出java.lang.IllegalThreadStateException异常。
线程同步和锁
关于锁和同步,有一下几个要点:
1)、只能同步方法,而不能同步变量和类;
2)、每个对象只有一个锁;当提到同步时,应该清楚在什么上同步?也就是说,在哪个对象上同步?
3)、不必同步类中所有的方法,类可以同时拥有同步和非同步方法。
4)、如果两个线程要执行一个类中的
synchronized
方法,并且两个线程使用相同的实例来调用方法,那么一次只能有一个线程能够执行方法,另一个需要等待,直到锁被释放。也就是说:如果一个线程在对象上获得一个锁,就没有任何其他线程可以进入(该对象的)类中的任何一个同步方法。5)、如果线程拥有同步和非同步方法,则非同步方法可以被多个线程自由访问而不受锁的限制。
6)、线程睡眠时,它所持的任何锁都不会释放。
7)、线程可以获得多个锁。比如,在一个对象的同步方法里面调用另外一个对象的同步方法,则获取了两个对象的同步锁。
8)、同步损害并发性,应该尽可能缩小同步范围。同步不但可以同步整个方法,还可以同步方法中一部分代码块。
9)、在使用同步代码块时候,应该指定在哪个对象上同步,也就是说要获取哪个对象的锁。
public int fix(int y) {
synchronized (this) {
x = x - y;
}
return x;
}
当考虑到阻塞时,一定要注意哪个对象正被用于锁定:
1、调用同一个对象中非静态同步方法的线程将彼此阻塞。如果是不同对象,则每个线程有自己的对象的锁,线程间彼此互不干预。
2、调用同一个类中的静态同步方法的线程将彼此阻塞,它们都是锁定在相同的Class对象上。
3、静态同步方法和非静态同步方法将永远不会彼此阻塞,因为静态方法锁定在Class对象上,非静态方法锁定在该类的对象上。
线程安全类
当一个类已经很好的同步以保护它的数据时,这个类就称为“线程安全的”。
线程死锁
死锁对Java程序来说,是很复杂的,也很难发现问题。当两个线程被阻塞,每个线程在等待另一个线程时就发生死锁。
publicclass DeadlockRisk {
privatestaticclass Resource {
publicint value;
}
private Resource resourceA =new Resource();
private Resource resourceB =new Resource();
publicint read() {
synchronized (resourceA) {
synchronized (resourceB) {
return resourceB.value + resourceA.value;
}
}
}
publicvoid write(int a,int b) {
synchronized (resourceB) {
synchronized (resourceA) {
resourceA.value = a;
resourceB.value = b;
}
}
}
}
假设read()方法由一个线程启动,write()方法由另外一个线程启动。读线程将拥有resourceA锁,写线程将拥有resourceB锁,两者都坚持等待的话就出现死锁。
线程的交互
给定一个场景,编写代码来恰当使用等待、通知和通知所有线程。
从java.lang.Object的类的三个方法开始学习:
void notify()
唤醒在此对象监视器上等待的单个线程
void notifyAll()
唤醒在此对象监视器上等待的所有线程
void wait()
导致当前的线程等待,直到其他线程调用此对象的notify()方法或notifyAll()方法
wait()与sleep()的区别
wait()
属于Thread
类,是Thread的静态方法。wait()
方法,属于Object
类。当sleep()和wait()都定义在同步方法时。
sleep()
方法导致程序暂停执行指定的时间,让出CPU给其他的线程,但是他的监控状态依然保持着,当指定的时间到了又会自动恢复运行状态。 在调用sleep()的过程中,线程不会释放对象锁。- 当调用
wait()
方法的时候,线程会放弃对象锁,进入等待此对象的等待锁定池,只有针对此对象调用notify()
或notifyAll()
时,本线程进入对象锁定池准备。获取对象进入运行状态。
sleep()
方法不一定非要定义在同步中,wait()
必须定义在同步方法中。sleep()
必须人为指定时间,wait()
方法既可以指定时间,也可以不指定。
synchronized同步。
- 只能同步方法,不能同步变量和类。
- 所有的非静态方法用的都是同一个锁–实例对象本身。如果一个实例对象的非静态同步方法获取锁后,该实例对象的其他非静态同步方法必须等待获取锁的方法释放锁后才能获取锁
- 所有的静态方法使用的是同一个锁–类对象本身。 一旦一个静态方法获取锁之后,同一个类的实例对象的静态同步方法都必须等待。
- 静态同步方法和非静态同步方法之间是不会有竞态条件的。
- 使用一个引用对象的实例变量作为锁并不是一个好的选择,因为同步块在执行过程中可能会改变它的值,其中就包括将其设置为null,而对一个null对象加锁会产生异常,并且对不同的对象加锁也违背了同步的初衷!
- 非同步方法可以被多个线程自由访问而不受锁的限制
当一个线程进入一个对象的一个synchronized方法后,其他线程是否可以进入该对象的其他方法?
- 如果该方法是静态的。(类对象上的锁)
- 同一个类的对象的静态同步方法都不会被进入。
- 所有的非静态方法(同步或者非同步)都不影响。
- 如果该方法是非静态的。(普通对象的锁)
- 所有的静态方法(同步或者不同步)不受影响。
- 非静态方法
- 如果是同步方法。只有该方法调用
wait()
时,才会进入,负责不会进入。 - 如果是非同步方法,可以进入。
例子:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
User u = new User("张三", 100);
MyThread t1 = new MyThread("线程A", u, 20);
MyThread t2 = new MyThread("线程B", u, -60);
MyThread t3 = new MyThread("线程C", u, -80);
MyThread t4 = new MyThread("线程D", u, -30);
MyThread t5 = new MyThread("线程E", u, 32);
MyThread t6 = new MyThread("线程F", u, 21);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
t5.start();
t6.start();
}
}
class MyThread extends Thread {
private User u;
privateint y = 0;
MyThread(String name, User u, int y) {
super(name);
this.u = u;
this.y = y;
}
publicvoid run() {
u.oper(y);
}
}
class User {
private String code;
privateint cash;
User(String code, int cash) {
this.code = code;
this.cash = cash;
}
public String getCode() {
return code;
}
publicvoid setCode(String code) {
this.code = code;
}
/**
* 业务方法
* @param x 添加x万元
*/
publicsynchronizedvoid oper(int x) {
try {
Thread.sleep(10L);
this.cash += x;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "运行结束,增加“" + x +"”,当前用户账户余额为:" + cash);
Thread.sleep(10L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public String toString() {
return"User{" +
"code='" + code + '\'' +
", cash=" + cash +
'}';
}
}
输出结果:
线程A运行结束,增加“20”,当前用户账户余额为:120
线程F运行结束,增加“21”,当前用户账户余额为:141
线程E运行结束,增加“32”,当前用户账户余额为:173
线程C运行结束,增加“-80”,当前用户账户余额为:93
线程B运行结束,增加“-60”,当前用户账户余额为:33
线程D运行结束,增加“-30”,当前用户账户余额为:3
线程的阻塞
阻塞的三种情况
1、调用同一个对象中非静态同步方法的线程将彼此阻塞。如果是不同对象,则每个线程有自己的对象的锁,线程间彼此互不干预。
2、调用同一个类中的静态同步方法的线程将彼此阻塞,它们都是锁定在相同的Class对象上。
3、静态同步方法和非静态同步方法将永远不会彼此阻塞,因为静态方法锁定在Class对象上,非静态方法锁定在该类的对象上。
线程的调度–休眠
Java线程调度是Java多线程的核心,只有良好的调度,才能充分发挥系统的性能,提高程序的执行效率。
线程休眠的目的是使线程让出CPU的最简单的做法之一,线程休眠时候,会将CPU资源交给其他线程,以便能轮换执行,当休眠一定时间后,线程会苏醒,进入准备状态等待执行。
线程休眠的方法是Thread.sleep(long millis)和Thread.sleep(long millis, int nanos),均为静态方法,
线程的调度–优先级
与线程休眠类似,线程的优先级仍然无法保障线程的执行次序。只不过,优先级高的线程获取CPU资源的概率较大,优先级低的并非没机会执行。
线程的优先级用1-10之间的整数表示,数值越大优先级越高,默认的优先级为5。
在一个线程中开启另外一个新线程,则新开线程称为该线程的子线程,子线程初始优先级与父线程相同。
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
Thread t1 = new MyThread1();
Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());
t1.setPriority(10);
t2.setPriority(1);
t2.start();
t1.start();
}
}
class MyThread1 extends Thread {
publicvoid run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("线程1第" + i + "次执行!");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
class MyRunnableimplements Runnable {
publicvoid run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("线程2第" + i + "次执行!");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
执行结果
线程1第0次执行!
线程2第0次执行!
线程2第1次执行!
线程1第1次执行!
线程2第2次执行!
线程1第2次执行!
线程1第3次执行!
线程2第3次执行!
线程2第4次执行!
线程1第4次执行!
线程1第5次执行!
线程2第5次执行!
线程1第6次执行!
线程2第6次执行!
线程1第7次执行!
线程2第7次执行!
线程1第8次执行!
线程2第8次执行!
线程1第9次执行!
线程2第9次执行!
线程的调度-让步
线程的让步含义就是使当前运行着线程让出CPU资源,但是然给谁不知道,仅仅是让出,线程状态回到可运行状态。
线程的让步使用Thread.yield()方法,yield()为静态方法,功能是暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程。
yield()方法可以让当前正在执行的线程暂停,但它不会阻塞该线程,它只是将该线程从运行状态转入就绪状态。
只是让当前的线程暂停一下,让系统的线程调度器重新调度一次。
很有可能,当某个线程调用了yield()方法暂停之后进入可运行状态,它又马上抢占了CPU的执行权,继续执行。
实际上,当某个线程调用了yield()方法暂停之后,只有优先级与当前线程相同,或者优先级比当前线程更高的处于可运行状态的线程才会获得执行的机会。
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
Thread t1 = new MyThread1();
Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());
t2.start();
t1.start();
}
}
class MyThread1 extends Thread {
publicvoid run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("线程1第" + i + "次执行!");
}
}
}
class MyRunnableimplements Runnable {
publicvoid run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("线程2第" + i + "次执行!");
Thread.yield();
}
}
}
输出结果:
线程2第0次执行!
线程2第1次执行!
线程2第2次执行!
线程2第3次执行!
线程1第0次执行!
线程1第1次执行!
线程1第2次执行!
线程1第3次执行!
线程1第4次执行!
线程1第5次执行!
线程1第6次执行!
线程1第7次执行!
线程1第8次执行!
线程1第9次执行!
线程2第4次执行!
线程2第5次执行!
线程2第6次执行!
线程2第7次执行!
线程2第8次执行!
线程2第9次执行!
线程的调度-合并
线程的合并的含义就是将几个并行线程的线程合并为一个单线程执行,应用场景是当一个线程必须等待另一个线程执行完毕才能执行时可以使用join方法。
join
为非静态方法。
void join()
等待该线程终止。
void join(long millis)
等待该线程终止的时间最长为 millis毫秒。
void join(long millis,int nanos)
等待该线程终止的时间最长为 millis毫秒 + nanos 纳秒。
例子
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
Thread t1 = new MyThread1();
t1.start();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("主线程第" + i +"次执行!");
if (i > 2)try {
//t1线程合并到主线程中,主线程停止执行过程,转而执行t1线程,直到t1执行完毕后继续。
t1.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
class MyThread1 extends Thread {
publicvoid run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("线程1第" + i + "次执行!");
}
}
}
输出结果
主线程第0次执行!
主线程第1次执行!
主线程第2次执行!
线程1第0次执行!
主线程第3次执行!
线程1第1次执行!
线程1第2次执行!
线程1第3次执行!
线程1第4次执行!
线程1第5次执行!
线程1第6次执行!
线程1第7次执行!
线程1第8次执行!
线程1第9次执行!
主线程第4次执行!
主线程第5次执行!
主线程第6次执行!
主线程第7次执行!
主线程第8次执行!
主线程第9次执行!
主线程第10次执行!
主线程第11次执行!
主线程第12次执行!
主线程第13次执行!
主线程第14次执行!
主线程第15次执行!
主线程第16次执行!
主线程第17次执行!
主线程第18次执行!
主线程第19次执行!
线程的调度-守护线程
守护线程与普通线程写法上基本么啥区别,调用线程对象的方法setDaemon(true)
,则可以将其设置为守护线程。
守护线程使用的情况较少,但并非无用,举例来说,JVM的垃圾回收、内存管理等线程都是守护线程。还有就是在做数据库应用时候,使用的数据库连接池,连接池本身也包含着很多后台线程,监控连接个数、超时时间、状态等等。
setDaemon方法的详细说明:
public final void setDaemon(boolean on)
将该线程标记为守护线程或用户线程。当正在运行的线程都是守护线程时,Java虚拟机退出。
该方法必须在启动线程前调用。
该方法首先调用该线程的 checkAccess
方法,且不带任何参数。这可能抛出 SecurityException(在当前线程中)。
参数:
on - 如果为true
,则将该线程标记为守护线程。
抛出:
IllegalThreadStateException
- 如果该线程处于活动状态。
SecurityException
- 如果当前线程无法修改该线程。
另请参见:
isDaemon(), checkAccess()
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
Thread t1 = new MyCommon();
Thread t2 = new Thread(new MyDaemon());
t2.setDaemon(true); //设置为守护线程
t2.start();
t1.start();
}
}
class MyCommon extends Thread {
publicvoid run() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println("线程1第" + i + "次执行!");
try {
Thread.sleep(7);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
class MyDaemon implements Runnable {
publicvoid run() {
for (long i = 0; i < 9999999L; i++) {
System.out.println("后台线程第" + i +"次执行!");
try {
Thread.sleep(7);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
结果
后台线程第0次执行!
线程1第0次执行!
线程1第1次执行!
后台线程第1次执行!
后台线程第2次执行!
线程1第2次执行!
线程1第3次执行!
后台线程第3次执行!
线程1第4次执行!
后台线程第4次执行!
后台线程第5次执行!
后台线程第6次执行!
后台线程第7次执行!
上面的执行结果可以看出:
前台线程是保证执行完毕的,后台线程还没有执行完毕就退出了。
实际上:JRE判断程序是否执行结束的标准是所有的前台执线程行完毕了,而不管后台线程的状态,因此,在使用后台县城时候一定要注意这个问题。
线程的同步-同步块
synchronized
不加到方法的方法头上时,而是在方法内部,对需要同步的操作加上
synchronized (this or A.class){操作}
并发协作-生产者消费者模型
对于多线程程序来说,不管任何编程语言,生产者和消费者模型都是最经典的。就像学习每一门编程语言一样,Hello World!都是最经典的例子。
实际上,准确说应该是“生产者-消费者-仓储”模型,离开了仓储,生产者消费者模型就显得没有说服力了。
对于此模型,应该明确一下几点:
1、生产者仅仅在仓储未满时候生产,仓满则停止生产。
2、消费者仅仅在仓储有产品时候才能消费,仓空则等待。
3、当消费者发现仓储没产品可消费时候会通知生产者生产。
4、生产者在生产出可消费产品时候,应该通知等待的消费者去消费。
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
Godown godown = new Godown(30);
Consumer c1 = new Consumer(50, godown);
Consumer c2 = new Consumer(20, godown);
Consumer c3 = new Consumer(30, godown);
Producer p1 = new Producer(10, godown);
Producer p2 = new Producer(10, godown);
Producer p3 = new Producer(10, godown);
Producer p4 = new Producer(10, godown);
Producer p5 = new Producer(10, godown);
Producer p6 = new Producer(10, godown);
Producer p7 = new Producer(80, godown);
c1.start();
c2.start();
c3.start();
p1.start();
p2.start();
p3.start();
p4.start();
p5.start();
p6.start();
p7.start();
}
}
/**
* 仓库
*/
class Godown {
publicstaticfinalint max_size = 100;//最大库存量
publicint curnum; //当前库存量
Godown() {
}
Godown(int curnum) {
this.curnum = curnum;
}
/**
* 生产指定数量的产品
*
* @param neednum
*/
publicsynchronizedvoid produce(int neednum) {
//测试是否需要生产
while (neednum + curnum > max_size) {
System.out.println("要生产的产品数量" + neednum +"超过剩余库存量" + (max_size - curnum) +",暂时不能执行生产任务!");
try {
//当前的生产线程等待
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//满足生产条件,则进行生产,这里简单的更改当前库存量
curnum += neednum;
System.out.println("已经生产了" + neednum +"个产品,现仓储量为" + curnum);
//唤醒在此对象监视器上等待的所有线程
notifyAll();
}
/**
* 消费指定数量的产品
*
* @param neednum
*/
publicsynchronizedvoid consume(int neednum) {
//测试是否可消费
while (curnum < neednum) {
try {
//当前的生产线程等待
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//满足消费条件,则进行消费,这里简单的更改当前库存量
curnum -= neednum;
System.out.println("已经消费了" + neednum +"个产品,现仓储量为" + curnum);
//唤醒在此对象监视器上等待的所有线程
notifyAll();
}
}
/**
* 生产者
*/
class Producer extends Thread {
privateint neednum; //生产产品的数量
private Godown godown; //仓库
Producer(int neednum, Godown godown) {
this.neednum = neednum;
this.godown = godown;
}
publicvoid run() {
//生产指定数量的产品
godown.produce(neednum);
}
}
/**
* 消费者
*/
class Consumer extends Thread {
privateint neednum; //生产产品的数量
private Godown godown; //仓库
Consumer(int neednum, Godown godown) {
this.neednum = neednum;
this.godown = godown;
}
publicvoid run() {
//消费指定数量的产品
godown.consume(neednum);
}
}
输出结果
已经生产了10个产品,现仓储量为40
已经生产了10个产品,现仓储量为50
已经消费了50个产品,现仓储量为0
已经生产了80个产品,现仓储量为80
已经消费了30个产品,现仓储量为50
已经生产了10个产品,现仓储量为60
已经消费了20个产品,现仓储量为40
已经生产了10个产品,现仓储量为50
已经生产了10个产品,现仓储量为60
已经生产了10个产品,现仓储量为70
新特征-线程池
Sun在Java5中,对Java线程的类库做了大量的扩展,其中线程池就是Java5的新特征之一,除了线程池之外,还有很多多线程相关的内容,为多线程的编程带来了极大便利。为了编写高效稳定可靠的多线程程序,线程部分的新增内容显得尤为重要。
线程池的基本思想还是一种对象池的思想,开辟一块内存空间,里面存放了众多(未死亡)的线程,池中线程执行调度由池管理器来处理。当有线程任务时,从池中取一个,执行完成后线程对象归池,这样可以避免反复创建线程对象所带来的性能开销,节省了系统的资源。
Java5的线程池分好多种:固定尺寸的线程池
、可变尺寸线程池
、单任务线程池
、延迟线程池
。
固定大小的线程池
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
/**
* Java线程:线程池-
*
* @author Administrator 2009-11-4 23:30:44
*/
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
//创建一个可重用固定线程数的线程池
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
//创建实现了Runnable接口对象,Thread对象当然也实现了Runnable接口
Thread t1 = new MyThread();
Thread t2 = new MyThread();
Thread t3 = new MyThread();
Thread t4 = new MyThread();
Thread t5 = new MyThread();
//将线程放入池中进行执行
pool.execute(t1);
pool.execute(t2);
pool.execute(t3);
pool.execute(t4);
pool.execute(t5);
//关闭线程池
pool.shutdown();
}
}
class MyThread extends Thread{
@Override
publicvoid run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在执行。。。");
}
}
结果为:
pool-1-thread-1正在执行。。。
pool-1-thread-1正在执行。。。
pool-1-thread-1正在执行。。。
pool-1-thread-1正在执行。。。
pool-1-thread-2正在执行。。。
单任务线程池
在上例的基础上改一行创建pool对象的代码为:
//创建一个使用单个 worker线程的 Executor,以无界队列方式来运行该线程。
ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
新特征-有返回值
可返回值的任务必须实现Callable
接口,类似的,无返回值的任务必须Runnable
接口。
执行Callable任务后,可以获取一个Future的对象,在该对象上调用get就可以获取到Callable任务返回的Object了。
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args)throws ExecutionException, InterruptedException {
//创建一个线程池
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
//创建两个有返回值的任务
Callable c1 = new MyCallable("A");
Callable c2 = new MyCallable("B");
//执行任务并获取Future对象
Future f1 = pool.submit(c1);
Future f2 = pool.submit(c2);
//从Future对象上获取任务的返回值,并输出到控制台
System.out.println(">>>"+f1.get().toString());
System.out.println(">>>"+f2.get().toString());
//关闭线程池
pool.shutdown();
}
}
class MyCallableimplements Callable{
private String oid;
MyCallable(String oid) {
this.oid = oid;
}
@Override
public Object call()throws Exception {
return oid+"任务返回的内容";
}
}
结果
>>>A任务返回的内容
>>>B任务返回的内容
新特征-锁(上)
在Java5中,专门提供了锁对象,利用锁可以方便的实现资源的封锁,用来控制对竞争资源并发访问的控制,这些内容主要集中在java.util.concurrent.locks包下面,里面有三个重要的接口Condition
、Lock
、ReadWriteLock
。
Condition | Condition 将Object监视器方法(wait、notify和 notifyAll)分解成截然不同的对象,以便通过将这些对象与任意Lock实现组合使用,为每个对象提供多个等待 set(wait-set)。 |
---|---|
lock | Lock实现提供了比使用synchronized方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。 |
ReadWriteLock | ReadWriteLock维护了一对相关的锁定,一个用于只读操作,另一个用于写入操作。 |
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
//创建并发访问的账户
MyCount myCount = new MyCount("95599200901215522", 10000);
//创建一个锁对象
Lock lock = new ReentrantLock();
//创建一个线程池
ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
//创建一些并发访问用户,一个信用卡,存的存,取的取,好热闹啊
User u1 = new User("张三", myCount, -4000, lock);
User u2 = new User("张三他爹", myCount, 6000, lock);
User u3 = new User("张三他弟", myCount, -8000, lock);
User u4 = new User("张三", myCount, 800, lock);
//在线程池中执行各个用户的操作
pool.execute(u1);
pool.execute(u2);
pool.execute(u3);
pool.execute(u4);
//关闭线程池
pool.shutdown();
}
}
class User implements Runnable {
private String name; //用户名
private MyCount myCount; //所要操作的账户
privateint iocash; //操作的金额,当然有正负之分了
private Lock myLock; //执行操作所需的锁对象
User(String name, MyCount myCount, int iocash, Lock myLock) {
this.name = name;
this.myCount = myCount;
this.iocash = iocash;
this.myLock = myLock;
}
publicvoid run() {
//获取锁
myLock.lock();
//执行现金业务
System.out.println(name + "正在操作" + myCount +"账户,金额为" + iocash +",当前金额为" + myCount.getCash());
myCount.setCash(myCount.getCash() + iocash);
System.out.println(name + "操作" + myCount +"账户成功,金额为" + iocash +",当前金额为" + myCount.getCash());
//释放锁,否则别的线程没有机会执行了
myLock.unlock();
}
}
class MyCount {
private String oid; //账号
privateint cash; //账户余额
MyCount(String oid, int cash) {
this.oid = oid;
this.cash = cash;
}
public String getOid() {
return oid;
}
publicvoid setOid(String oid) {
this.oid = oid;
}
publicint getCash() {
return cash;
}
publicvoid setCash(int cash) {
this.cash = cash;
}
@Override
public String toString() {
return"MyCount{" +
"oid='" + oid + '\'' +
", cash=" + cash +
'}';
}
}
结果:
张三正在操作MyCount{oid='95599200901215522', cash=10000}账户,金额为-4000,当前金额为10000
张三操作MyCount{oid='95599200901215522', cash=6000}账户成功,金额为-4000,当前金额为6000
张三他爹正在操作MyCount{oid='95599200901215522', cash=6000}账户,金额为6000,当前金额为6000
张三他爹操作MyCount{oid='95599200901215522', cash=12000}账户成功,金额为6000,当前金额为12000
张三他弟正在操作MyCount{oid='95599200901215522', cash=12000}账户,金额为-8000,当前金额为12000
张三他弟操作MyCount{oid='95599200901215522', cash=4000}账户成功,金额为-8000,当前金额为4000
张三正在操作MyCount{oid='95599200901215522', cash=4000}账户,金额为800,当前金额为4000
张三操作MyCount{oid='95599200901215522', cash=4800}账户成功,金额为800,当前金额为4800
新特征-锁(下)
在上文中提到了Lock接口以及对象,使用它,很优雅的控制了竞争资源的安全访问,但是这种锁不区分读写,称这种锁为普通锁。为了提高性能,Java提供了读写锁,在读的地方使用读锁,在写的地方使用写锁,灵活控制,在一定程度上提高了程序的执行效率。
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
//创建并发访问的账户
MyCount myCount = new MyCount("95599200901215522", 10000);
//创建一个锁对象
ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock(false);
//创建一个线程池
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
//创建一些并发访问用户,一个信用卡,存的存,取的取,好热闹啊
User u1 = new User("张三", myCount, -4000, lock, false);
User u2 = new User("张三他爹", myCount, 6000, lock, false);
User u3 = new User("张三他弟", myCount, -8000, lock, false);
User u4 = new User("张三", myCount, 800, lock,false);
User u5 = new User("张三他爹", myCount, 0, lock,true);
//在线程池中执行各个用户的操作
pool.execute(u1);
pool.execute(u2);
pool.execute(u3);
pool.execute(u4);
pool.execute(u5);
//关闭线程池
pool.shutdown();
}
}
/**
* 信用卡的用户
*/
class User implements Runnable {
private String name; //用户名
private MyCount myCount; //所要操作的账户
privateint iocash; //操作的金额,当然有正负之分了
private ReadWriteLock myLock; //执行操作所需的锁对象
privateboolean ischeck; //是否查询
User(String name, MyCount myCount, int iocash, ReadWriteLock myLock,boolean ischeck) {
this.name = name;
this.myCount = myCount;
this.iocash = iocash;
this.myLock = myLock;
this.ischeck = ischeck;
}
publicvoid run() {
if (ischeck) {
//获取读锁
myLock.readLock().lock();
System.out.println("读:" + name +"正在查询" + myCount +"账户,当前金额为" + myCount.getCash());
//释放读锁
myLock.readLock().unlock();
} else {
//获取写锁
myLock.writeLock().lock();
//执行现金业务
System.out.println("写:" + name +"正在操作" + myCount +"账户,金额为" + iocash +",当前金额为" + myCount.getCash());
myCount.setCash(myCount.getCash() + iocash);
System.out.println("写:" + name +"操作" + myCount +"账户成功,金额为" + iocash +",当前金额为" + myCount.getCash());
//释放写锁
myLock.writeLock().unlock();
}
}
}
/**
* 信用卡账户,可随意透支
*/
class MyCount {
private String oid; //账号
privateint cash; //账户余额
MyCount(String oid, int cash) {
this.oid = oid;
this.cash = cash;
}
public String getOid() {
return oid;
}
publicvoid setOid(String oid) {
this.oid = oid;
}
publicint getCash() {
return cash;
}
publicvoid setCash(int cash) {
this.cash = cash;
}
@Override
public String toString() {
return"MyCount{" +
"oid='" + oid + '\'' +
", cash=" + cash +
'}';
}
}
结果:
写:张三正在操作MyCount{oid='95599200901215522', cash=10000}账户,金额为-4000,当前金额为10000
写:张三操作MyCount{oid='95599200901215522', cash=6000}账户成功,金额为-4000,当前金额为6000
写:张三他弟正在操作MyCount{oid='95599200901215522', cash=6000}账户,金额为-8000,当前金额为6000
写:张三他弟操作MyCount{oid='95599200901215522', cash=-2000}账户成功,金额为-8000,当前金额为-2000
写:张三正在操作MyCount{oid='95599200901215522', cash=-2000}账户,金额为800,当前金额为-2000
写:张三操作MyCount{oid='95599200901215522', cash=-1200}账户成功,金额为800,当前金额为-1200
读:张三他爹正在查询MyCount{oid='95599200901215522', cash=-1200}账户,当前金额为-1200
写:张三他爹正在操作MyCount{oid='95599200901215522', cash=-1200}账户,金额为6000,当前金额为-1200
写:张三他爹操作MyCount{oid='95599200901215522', cash=4800}账户成功,金额为6000,当前金额为4800
新特征-信号量
Java的信号量实际上是一个功能完毕的计数器,对控制一定资源的消费与回收有着很重要的意义,信号量常常用于多线程的代码中,并能监控有多少数目的线程等待获取资源,并且通过信号量可以得知可用资源的数目 等等,这里总是在强调“数目”二字,但不能指出来有哪些在等待,哪些资源可用。
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
MyPool myPool = new MyPool(20);
//创建线程池
ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
MyThread t1 = new MyThread("任务A", myPool, 3);
MyThread t2 = new MyThread("任务B", myPool, 12);
MyThread t3 = new MyThread("任务C", myPool, 7);
//在线程池中执行任务
threadPool.execute(t1);
threadPool.execute(t2);
threadPool.execute(t3);
//关闭池
threadPool.shutdown();
}
}
/**
* 一个池
*/
class MyPool {
private Semaphore sp; //池相关的信号量
/**
* 池的大小,这个大小会传递给信号量
*
* @param size 池的大小
*/
MyPool(int size) {
this.sp =new Semaphore(size);
}
public Semaphore getSp() {
return sp;
}
publicvoid setSp(Semaphore sp) {
this.sp = sp;
}
}
class MyThread extends Thread {
private String threadname; //线程的名称
private MyPool pool; //自定义池
privateint x; //申请信号量的大小
MyThread(String threadname, MyPool pool, int x) {
this.threadname = threadname;
this.pool = pool;
this.x = x;
}
publicvoid run() {
try {
//从此信号量获取给定数目的许可
pool.getSp().acquire(x);
//todo:也许这里可以做更复杂的业务
System.out.println(threadname + "成功获取了" + x +"个许可!");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//释放给定数目的许可,将其返回到信号量。
pool.getSp().release(x);
System.out.println(threadname + "释放了" + x +"个许可!");
}
}
}
结果
任务B成功获取了12个许可!
任务B释放了12个许可!
任务A成功获取了3个许可!
任务C成功获取了7个许可!
任务C释放了7个许可!
任务A释放了3个许可!
新特征-阻塞队列
Java定义了阻塞队列的接口java.util.concurrent.BlockingQueue,阻塞队列的概念是,一个指定长度的队列,如果队列满了,添加新元素的操作会被阻塞等待,直到有空位为止。同样,当队列为空时候,请求队列元素的操作同样会阻塞等待,直到有可用元素为止。java.util.concurrent.BlockingQueue继承了java.util.Queue接口.
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args)throws InterruptedException {
BlockingQueue bqueue = new ArrayBlockingQueue(20);
for (int i = 0; i < 30; i++) {
//将指定元素添加到此队列中,如果没有可用空间,将一直等待(如果有必要)。
bqueue.put(i);
System.out.println("向阻塞队列中添加了元素:" + i);
}
System.out.println("程序到此运行结束,即将退出----");
}
}
结果
向阻塞队列中添加了元素:0
向阻塞队列中添加了元素:1
向阻塞队列中添加了元素:2
向阻塞队列中添加了元素:3
向阻塞队列中添加了元素:4
向阻塞队列中添加了元素:5
向阻塞队列中添加了元素:6
向阻塞队列中添加了元素:7
向阻塞队列中添加了元素:8
向阻塞队列中添加了元素:9
向阻塞队列中添加了元素:10
向阻塞队列中添加了元素:11
向阻塞队列中添加了元素:12
向阻塞队列中添加了元素:13
向阻塞队列中添加了元素:14
向阻塞队列中添加了元素:15
向阻塞队列中添加了元素:16
向阻塞队列中添加了元素:17
向阻塞队列中添加了元素:18
向阻塞队列中添加了元素:19
可以看出,输出到元素19时候,就一直处于等待状态,因为队列满了,程序阻塞了。
新特征-阻塞栈
对于阻塞栈,与阻塞队列相似。不同点在于栈是“后入先出”的结构,每次操作的是栈顶,而队列是“先进先出”的结构,每次操作的是队列头。
Java为阻塞栈定义了接口:java.util.concurrent.BlockingDeque,其实现类也比较多,具体可以查看JavaAPI文档。
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args)throws InterruptedException {
BlockingDeque bDeque = new LinkedBlockingDeque(20);
for (int i = 0; i < 30; i++) {
//将指定元素添加到此阻塞栈中,如果没有可用空间,将一直等待(如果有必要)。
bDeque.putFirst(i);
System.out.println("向阻塞栈中添加了元素:" + i);
}
System.out.println("程序到此运行结束,即将退出----");
}
}
结果:
向阻塞栈中添加了元素:0
向阻塞栈中添加了元素:1
向阻塞栈中添加了元素:2
向阻塞栈中添加了元素:3
向阻塞栈中添加了元素:4
向阻塞栈中添加了元素:5
向阻塞栈中添加了元素:6
向阻塞栈中添加了元素:7
向阻塞栈中添加了元素:8
向阻塞栈中添加了元素:9
向阻塞栈中添加了元素:10
向阻塞栈中添加了元素:11
向阻塞栈中添加了元素:12
向阻塞栈中添加了元素:13
向阻塞栈中添加了元素:14
向阻塞栈中添加了元素:15
向阻塞栈中添加了元素:16
向阻塞栈中添加了元素:17
向阻塞栈中添加了元素:18
向阻塞栈中添加了元素:19
从上面结果可以看到,程序并没结束,二是阻塞住了,原因是栈已经满了,后面追加元素的操作都被阻塞了。
新特征-条件变量
条件变量是Java5线程中很重要的一个概念,顾名思义,条件变量就是表示条件的一种变量。但是必须说明,这里的条件是没有实际含义的,仅仅是个标记而已,并且条件的含义往往通过代码来赋予其含义。
条件变量都实现了java.util.concurrent.locks.Condition
接口,条件变量的实例化是通过一个Lock对象上调用newCondition()
方法来获取的,这样,条件就和一个锁对象绑定起来了。因此,Java中的条件变量只能和锁配合使用,来控制并发程序访问竞争资源的安全。
条件变量的出现是为了更精细控制线程等待与唤醒,在Java5之前,线程的等待与唤醒依靠的是Object对象的wait()和notify()/notifyAll()方法,这样的处理不够精细。
有一个账户,多个用户(线程)在同时操作这个账户,有的存款有的取款,存款随便存,取款有限制,不能透支,任何试图透支的操作都将等待里面有足够存款才执行操作。
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
//创建并发访问的账户
MyCount myCount = new MyCount("95599200901215522", 10000);
//创建一个线程池
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
Thread t1 = new SaveThread("张三", myCount, 2000);
Thread t2 = new SaveThread("李四", myCount, 3600);
Thread t3 = new DrawThread("王五", myCount, 2700);
Thread t4 = new SaveThread("老张", myCount, 600);
Thread t5 = new DrawThread("老牛", myCount, 1300);
Thread t6 = new DrawThread("胖子", myCount, 800);
//执行各个线程
pool.execute(t1);
pool.execute(t2);
pool.execute(t3);
pool.execute(t4);
pool.execute(t5);
pool.execute(t6);
//关闭线程池
pool.shutdown();
}
}
class SaveThreadextends Thread {
private String name; //操作人
private MyCount myCount; //账户
privateint x; //存款金额
SaveThread(String name, MyCount myCount, int x) {
this.name = name;
this.myCount = myCount;
this.x = x;
}
publicvoid run() {
myCount.saving(x, name);
}
}
/**
* 取款线程类
*/
class DrawThreadextends Thread {
private String name; //操作人
private MyCount myCount; //账户
privateint x; //存款金额
DrawThread(String name, MyCount myCount, int x) {
this.name = name;
this.myCount = myCount;
this.x = x;
}
publicvoid run() {
myCount.drawing(x, name);
}
}
class MyCount {
private String oid; //账号
privateint cash; //账户余额
private Lock lock =new ReentrantLock(); //账户锁
private Condition _save = lock.newCondition(); //存款条件
private Condition _draw = lock.newCondition(); //取款条件
MyCount(String oid, int cash) {
this.oid = oid;
this.cash = cash;
}
/**
* 存款
*
* @param x 操作金额
* @param name 操作人
*/
publicvoid saving(int x, String name) {
lock.lock(); //获取锁
if (x > 0) {
cash += x; //存款
System.out.println(name + "存款" + x +",当前余额为" + cash);
}
_draw.signalAll(); //唤醒所有等待线程。
lock.unlock(); //释放锁
}
/**
* 取款
*
* @param x 操作金额
* @param name 操作人
*/
publicvoid drawing(int x, String name) {
lock.lock(); //获取锁
try {
if (cash - x < 0) {
_draw.await(); //阻塞取款操作
} else {
cash -= x; //取款
System.out.println(name + "取款" + x +",当前余额为" + cash);
}
_save.signalAll(); //唤醒所有存款操作
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock(); //释放锁
}
}
}
结果
李四存款3600,当前余额为13600
张三存款2000,当前余额为15600
老张存款600,当前余额为16200
老牛取款1300,当前余额为14900
胖子取款800,当前余额为14100
王五取款2700,当前余额为11400
新特性-原子量
所谓的原子量即操作变量的操作是“原子的”,该操作不可再分,因此是线程安全的。
为何要使用原子变量呢,原因是多个线程对单个变量操作也会引起一些问题。在Java5之前,可以通过volatile
、synchronized
关键字来解决并发访问的安全问题,但这样太麻烦。
Java5之后,专门提供了用来进行单变量多线程并发安全访问的工具包java.util.concurrent.atomic,其中的类也很简单。
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
Lock lock = new ReentrantLock(false);
Runnable t1 = new MyRunnable("张三", 2000,lock);
Runnable t2 = new MyRunnable("李四", 3600,lock);
Runnable t3 = new MyRunnable("王五", 2700,lock);
Runnable t4 = new MyRunnable("老张", 600,lock);
Runnable t5 = new MyRunnable("老牛", 1300,lock);
Runnable t6 = new MyRunnable("胖子", 800,lock);
//执行各个线程
pool.execute(t1);
pool.execute(t2);
pool.execute(t3);
pool.execute(t4);
pool.execute(t5);
pool.execute(t6);
//关闭线程池
pool.shutdown();
}
}
class MyRunnableimplements Runnable {
privatestatic AtomicLong aLong =new AtomicLong(10000); //原子量,每个线程都可以自由操作
private String name; //操作人
privateint x; //操作数额
private Lock lock;
MyRunnable(String name, int x,Lock lock) {
this.name = name;
this.x = x;
this.lock = lock;
}
publicvoid run() {
lock.lock();
System.out.println(name + "执行了" + x +",当前余额:" + aLong.addAndGet(x));
lock.unlock();
}
}
结果
张三行了2000,当前余额:12000
王五执行了2700,当前余额:14700
老张执行了600,当前余额:15300
老牛执行了1300,当前余额:16600
胖子执行了800,当前余额:17400
李四执行了3600,当前余额:21000
这里使用了一个对象锁,来控制对并发代码的访问。不管运行多少次,执行次序如何,最终余额均为21000,这个结果是正确的。
新特征-障碍器
ava5中,添加了障碍器类,为了适应一种新的设计需求,比如一个大型的任务,常常需要分配好多子任务去执行,只有当所有子任务都执行完成时候,才能执行主任务,这时候,就可以选择障碍器了。
障碍器是多线程并发控制的一种手段,用法很简单。下面给个例子:
publicclass Test {
publicstaticvoid main(String[] args) {
//创建障碍器,并设置MainTask为所有定数量的线程都达到障碍点时候所要执行的任务(Runnable)
CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(7,new MainTask());
new SubTask("A", cb).start();
new SubTask("B", cb).start();
new SubTask("C", cb).start();
new SubTask("D", cb).start();
new SubTask("E", cb).start();
new SubTask("F", cb).start();
new SubTask("G", cb).start();
}
}
/**
* 主任务
*/
class MainTask implements Runnable {
publicvoid run() {
System.out.println(">>>>主任务执行了!<<<<");
}
}
/**
* 子任务
*/
class SubTask extends Thread {
private String name;
private CyclicBarrier cb;
SubTask(String name, CyclicBarrier cb) {
this.name = name;
this.cb = cb;
}
publicvoid run() {
System.out.println("[子任务" + name +"]开始执行了!");
for (int i = 0; i < 999999; i++) ; //模拟耗时的任务
System.out.println("[子任务" + name +"]开始执行完成了,并通知障碍器已经完成!");
try {
//通知障碍器已经完成
cb.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
运行结果
[子任务E]开始执行了!
[子任务E]开始执行完成了,并通知障碍器已经完成!
[子任务F]开始执行了!
[子任务G]开始执行了!
[子任务F]开始执行完成了,并通知障碍器已经完成!
[子任务G]开始执行完成了,并通知障碍器已经完成!
[子任务C]开始执行了!
[子任务B]开始执行了!
[子任务C]开始执行完成了,并通知障碍器已经完成!
[子任务D]开始执行了!
[子任务A]开始执行了!
[子任务D]开始执行完成了,并通知障碍器已经完成!
[子任务B]开始执行完成了,并通知障碍器已经完成!
[子任务A]开始执行完成了,并通知障碍器已经完成!
>>>>主任务执行了!<<<<