java基础总结(三十二)--java多线程编程实例

来自：https://blog.youkuaiyun.com/qq_34996727/article/details/80416277或者https://www.cnblogs.com/pureEve/p/6524366.html

一.相关知识：

 

Java多线程程序设计到的知识：

（一）对同一个数量进行操作

（二）对同一个对象进行操作

（三）回调方法使用

（四）线程同步，死锁问题

（五）线程通信

 等等

 

 

二．示例一：三个售票窗口同时出售20张票;

 

程序分析：1.票数要使用同一个静态值

 2.为保证不会出现卖出同一个票数，要java多线程同步锁。

设计思路：1.创建一个站台类Station，继承Thread，重写run方法，在run方法里面执行售票操作！售票要使用同步锁：即有一个站台卖这张票时，其他站台要等这张票卖完！

2.创建主方法调用类

 

（一）创建一个站台类，继承Thread

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38

package com.xykj.threadStation;    public class Station extends Thread {    // 通过构造方法给线程名字赋值 public Station(String name) { super(name);// 给线程名字赋值 }    // 为了保持票数的一致，票数要静态 static int tick = 20;    // 创建一个静态钥匙 static Object ob = "aa";//值是任意的    // 重写run方法，实现买票操作 @Override public void run() { while (tick > 0) { synchronized (ob) {// 这个很重要，必须使用一个锁， // 进去的人会把钥匙拿在手上，出来后才把钥匙拿让出来 if (tick > 0) { System.out.println(getName() + "卖出了第" + tick + "张票"); tick--; } else { System.out.println("票卖完了"); } } try { sleep(1000)；//休息一秒 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }    } }    }

　　

 

 

 

 

 

 

（二）创建主方法调用类

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

package com.xykj.threadStation;    public class MainClass { /** * java多线程同步锁的使用 * 示例：三个售票窗口同时出售10张票 * */ public static void main(String[] args) { //实例化站台对象，并为每一个站台取名字 Station station1=new Station("窗口1"); Station station2=new Station("窗口2"); Station station3=new Station("窗口3");    // 让每一个站台对象各自开始工作 station1.start(); station2.start(); station3.start();    }    }

　　

 

 

 

 

 

程序运行结果：

 

 

 

 

 

可以看到票数是不会有错的！

 

 

 

 

三．示例二：两个人AB通过一个账户A在柜台取钱和B在ATM机取钱！

 

程序分析：钱的数量要设置成一个静态的变量。两个人要取的同一个对象值

 

（一）创建一个Bank类

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

package com.xykj.bank;    public class Bank {    // 假设一个账户有1000块钱 static int money = 1000;    // 柜台Counter取钱的方法 public void Counter(int money) {// 参数是每次取走的钱 Bank.money -= money;//取钱后总数减少 System.out.println("A取走了" + money + "还剩下" + (Bank.money)); }    // ATM取钱的方法 public void ATM(int money) {// 参数是每次取走的钱 Bank.money -= money;//取钱后总数减少 System.out.println("B取走了" + money + "还剩下" + (Bank.money)); }    }

　　

 

 

 

 

 

（二）创建一个PersonA类

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

package com.xykj.bank;    public class PersonA extends Thread { // 创建银行对象 Bank bank;    // 通过构造器传入银行对象，确保两个人进入的是一个银行 public PersonA(Bank bank) { this.bank = bank; }    //重写run方法，在里面实现使用柜台取钱 @Override public void run() { while (Bank.money >= 100) { bank.Counter(100);// 每次取100块 try { sleep(100);// 取完休息0.1秒 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }

　　

 

 

 

 

 

（三）创建一个PersonB类

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

package com.xykj.bank;    public class PersonB extends Thread { // 创建银行对象 Bank bank;    // 通过构造器传入银行对象，确保两个人进入的是一个银行 public PersonB(Bank bank) { this.bank = bank; }    // 重写run方法，在里面实现使用柜台取钱 @Override public void run() { while (Bank.money >= 200) { bank.ATM(200);// 每次取200块 try { sleep(100);// 取完休息0.1秒 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }    } }

　　

 

 

 

 

（四）创建主方法的调用类

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

package com.xykj.bank;    public class MainClass { /** * 两个人AB通过一个账户A在柜台取钱和B在ATM机取钱 * */ public static void main(String[] args) { // 实力化一个银行对象 Bank bank = new Bank(); // 实例化两个人，传入同一个银行的对象 PersonA pA = new PersonA(bank); PersonB pB = new PersonB(bank); // 两个人开始取钱 pA.start(); pB.start();    }    }

　　

 

 

 

 

  

运行结果：

 

 

 

可以看到取完就停止运行了。

 

 

 

四．示例三：龟兔赛跑问题

 

龟兔赛跑：20米     //只要为了看到效果，所有距离缩短了

 要求：

1.兔子每秒0.5米的速度，每跑2米休息10秒，

2.乌龟每秒跑0.1米，不休息 

  3.其中一个跑到终点后另一个不跑了！

       程序设计思路：

1.创建一个Animal动物类，继承Thread，编写一个running抽象方法，重写run方法，把running方法在run方法里面调用。

2.创建Rabbit兔子类和Tortoise乌龟类，继承动物类

3.两个子类重写running方法

4.本题的第3个要求涉及到线程回调。需要在动物类创建一个回调接口，创建一个回调对象

 

（一）创建Animal动物类

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

package com.xykj.rabbit_tortoise;    public abstract class Animal extends Thread{    public double length=20;//比赛的长度    public abstract void runing();//抽象方法需要子类实现    //在父类重写run方法，在子类只要重写running方法就可以了 @Override public void run() { super.run(); while (length>0) { runing(); } }    //在需要回调数据的地方（两个子类需要），声明一个接口 public static interface Calltoback{ public void win(); }    //2.创建接口对象 public Calltoback calltoback;    }

　　

 

 

 

 

（二）创建Rabbit兔子类

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33

package com.xykj.rabbit_tortoise;    public class Rabbit extends Animal {    public Rabbit() { setName("兔子");// Thread的方法，给线程赋值名字 }    // 重写running方法，编写兔子的奔跑操作 @Override public void runing() { // 跑的距离 double dis = 0.5; length -= dis;//跑完后距离减少 if (length <= 0) { length = 0; System.out.println("兔子获得了胜利"); //给回调对象赋值，让乌龟不要再跑了 if (calltoback != null) { calltoback.win(); } } System.out.println("兔子跑了" + dis + "米，距离终点还有" + (int)length + "米");    if (length % 2 == 0) {// 两米休息一次 try { sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }

　　

 

 

 

 

 

（三）创建Tortoise乌龟类

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

package com.xykj.rabbit_tortoise;    public class Tortoise extends Animal {    public Tortoise() { setName("乌龟");// Thread的方法，给线程赋值名字 }    // 重写running方法，编写乌龟的奔跑操作 @Override public void runing() { // 跑的距离 double dis = 0.1; length -= dis; if (length <= 0) { length = 0; System.out.println("乌龟获得了胜利"); // 让兔子不要在跑了 if (calltoback != null) { calltoback.win(); } } System.out.println("乌龟跑了" + dis + "米，距离终点还有" + (int) length + "米"); try { sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }

　　

 

 

 

 

 

（四）创建一个让动物线程停止的类，这里要实现回调接口

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

package com.xykj.rabbit_tortoise;    import com.xykj.rabbit_tortoise.Animal.Calltoback;    public class LetOneStop implements Calltoback {    // 动物对象 Animal an;    // 获取动物对象，可以传入兔子或乌龟的实例 public LetOneStop(Animal an) { this.an = an; }    //让动物的线程停止 @Override public void win() { // 线程停止 an.stop(); }    }

　　

 

 

 

 

 

 

（五）创建一个主方法调用类，

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

package com.xykj.rabbit_tortoise;    public class MainClass { /** * 龟兔赛跑：20米 * */ public static void main(String[] args) { //实例化乌龟和兔子 Tortoise tortoise = new Tortoise(); Rabbit rabbit = new Rabbit(); //回调方法的使用，谁先调用calltoback方法，另一个就不跑了 LetOneStop letOneStop1 = new LetOneStop(tortoise); rabbit.calltoback = letOneStop1;//让兔子的回调方法里面存在乌龟对象的值，可以把乌龟stop LetOneStop letOneStop2 = new LetOneStop(rabbit); tortoise.calltoback = letOneStop2;//让乌龟的回调方法里面存在兔子对象的值，可以把兔子stop //开始跑 tortoise.start(); rabbit.start();    }    }

　　

 

 

 

 

运行结果：

 

 

 

可以看到结果兔子赢了。

一般来说兔子获得了胜利是在最后输出的，

但是，由于线程一直在执行所以会出现：

“兔子跑了0.5米，距离终点还有0米”还没来得及输出完，

而“兔子获得了胜利”已经输出完毕了。

 

 

五．实例四:

在一个KFC内，服务员负责生产食物，消费者负责消费食物；

当生产到一定数量可以休息一下，直到消费完食物，再马上生产，一直循环

 

程序涉及到的内容：

1.这设计到java模式思想：生产者消费者模式

2.要保证操作对象的统一性，即消费者和服务者都是跟同一个KFC发生关系的，KFC只能new一次

3.this.notifyAll();和 this.wait();一个是所有唤醒的意思，一个是让自己等待的意思；

比如本题中，生产者生产完毕后，先所有唤醒（包括消费者和生产者），再让所有自己（生产者）等待

 这时，消费者开始消费，直到食材不够，先所有唤醒（包括消费者和生产者），再让所有自己（消费者）等待

一直执行上面的操作的循环

4.生产者和消费者都要继承Thread，才能实现多线程的启动

 

 

程序设计的步骤思路：

1.创建一个食物类Food，有存放/获取食物的名称的方法

2.创建一个KFC类，有生产食物和消费食物的方法

3.创建一个客户类Customer，继承Thread，重写run方法，在run方法里面进行消费食物操作

4.创建一个服务员类Waiter，继承Thread，重写run方法，在run方法里面进行生产食物的操作

5.创建主方法的调用类

 

 

（一）创建一个食物类Food

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

package com.xykj.producer_consumer;    public class Food { String name=""; //通过构造方法传入食物的名字 public Food(String name) { this.name=name; } //get、set 方法 public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } }

　　

 

 

 

 

 

 

（二）创建一个KFC类

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64

package com.xykj.producer_consumer; import java.util.ArrayList; import java.util.List;    public class KFC {       //食物的种类     String[] names = { "薯条", "烧板", "鸡翅", "可乐" };           //生产的最大值，到达后可以休息     static final int Max = 20;           //存放食物的集合     List<Food> foods = new ArrayList<Food>();            // 生产食物的方法     public void prod(int index) {         synchronized (this) {             // 如果食物数量大于20             while (foods.size() > Max) {                 System.out.println("食材够了");                 this.notifyAll();//这个唤醒是针对生产者和消费者，有all                 try {                     String name=Thread.currentThread().getName();                     this.wait();//这个唤醒是针对生产者，没有all                     System.out.println("生产者："+name);                 } catch (InterruptedException e) {                     e.printStackTrace();                 }             }                            // 开始生产食物食物//有一点要注意的             System.out.println("开始生产食物");             for (int i = 0; i < index; i++) {                 Food food = new Food(names[(int) (Math.random() * 4)]);                 foods.add(food);                 System.out.println("生产了" + food.getName() + foods.size());             }         }     }            // 消费食物的方法     public void consu(int index) {         synchronized (this) {             while (foods.size() < index) {                 System.out.println("食材不够了");                 this.notifyAll();//这个唤醒是针对生产者和消费者，有all                 try {                     String name=Thread.currentThread().getName();                     this.wait();//这个唤醒是针对消费者，没有all                     System.out.println("消费者："+name);                 } catch (InterruptedException e) {                     e.printStackTrace();                 }             }             // 足够消费             System.out.println("开始消费");             for (int i = 0; i < index; i++) {                 Food food = foods.remove(foods.size() - 1);                 System.out.println("消费了一个" + food.getName() + foods.size());             }         }     } }

　　

 

 

（三）创建一个客户类Customer

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

package com.xykj.producer_consumer;    public class Customers extends Thread{ KFC kfc; //KFC要传入，保证每一个服务员和用户在同一个KFC对象内 public Customers(KFC kfc) { this.kfc=kfc; } @Override public void run() { int size=(int)(Math.random()*5);//每次要消费的食物的数量 while (true) { kfc.consu(size);//在消费的方法里面传入参数 }    } }

　　

 

 

 

 

 

 

　　

（四）创建一个服务员类Waiter

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

package com.xykj.producer_consumer;    public class Waiter extends Thread{ KFC kfc; //KFC要传入，保证每一个服务员和用户在同一个KFC对象内 public Waiter(KFC kfc) { this.kfc=kfc; } @Override public void run() { int size=(int)(Math.random()*5)+5;//每次生产的数量 while (true) { kfc.prod(size);//传入每次生产的数量 }    } }

　　

 

 

 

 

 

（五）创建主方法的调用类

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

package com.xykj.producer_consumer;    public class MainClass { /** * 生产者消费者模式 * * */ public static void main(String[] args) {    // 只实例化一个KFC对象，保证每一个服务员和用户在同一个KFC对象内 KFC kfc = new KFC();    //实例化4个客户对象 Customers c1 = new Customers(kfc); Customers c2 = new Customers(kfc); Customers c3 = new Customers(kfc); Customers c4 = new Customers(kfc);    //实例化3个服务员对象 Waiter waiter1 = new Waiter(kfc); Waiter waiter2 = new Waiter(kfc); Waiter waiter3 = new Waiter(kfc);    //让所有的对象的线程都开始工作 waiter1.start(); waiter2.start(); waiter3.start(); c1.start(); c2.start(); c3.start(); c4.start(); }    }

　　

 

 

 

 

 

六．示例五：设计四个线程对象对同一个数据进行操作，

  两个线程执行减操作，两个线程执行加操作。

 

程序分析：1.创建一个ThreadAddSub类继承Thread，重写run方法

   2.在run方法里面实现加和减的操作，每次操作后睡眠1秒

   3.创建主方法调用类

 

（一）创建一个ThreadAddSub类

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34

package com.xykj.add;    public class ThreadAddSub extends Thread { //判断要进行的操作 boolean operate = true; //要操作的数 static int sum = 0;    // 把操作运算通过构造方法传进来 public ThreadAddSub(boolean operate) { super(); this.operate = operate; }    @Override public void run() { super.run(); while (true) { if (operate) { sum+=5; System.out.println("加后，sum="+sum); } else { sum-=4; System.out.println("减后，sum="+sum); } try { sleep(500);// 睡眠0.5秒 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }    } }

　　

 

 

 

 

 

 （二）创建主方法调用类

 

 

 

 

 

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

emptypackage com.xykj.add;    public class MainClass { /** * (线程同步) * */ public static void main(String[] args) {    //创建一个存放ThreadAddSub对象的数组 ThreadAddSub[] tSub=new ThreadAddSub[4]; for (int i = 0; i < tSub.length; i++) {    //把实例化ThreadAddSub对象赋值到数组内 //第一三个是true，二四个是false tSub[i]=new ThreadAddSub(i%2==0?true:false);    //让线程开始工作 tSub[i].start(); }    }    }

　　

 

线程示例总结：

代码块锁是一个防止数据发生错误的一个重要手段。

对象的统一性是非常重要的，这要想到对象的传入问题，

要操作的对象只能new一次，其他的操作都是对这个传入的对象进行的，

才能保证数据一致性，完整性和正确性。

 

练习题目：

 

1. （多线程）代码实现火车站4个卖票窗口同时买票的场景，输出示例：
窗口1卖票
窗口2卖票
窗口1卖票
...
2. （线程同步）代码实现火车站4个窗口同时卖100张票的代码逻辑，同一个窗口不能卖同一
张张票。
3. （线程通信）小明打算去提款机上取钱，发现卡上没钱，这时候他告知妈妈去存钱，妈妈
存了钱了，告知小明存好了可以取钱了。(PS:小明分多次取钱，每次取100，当发现钱不够
100，就等待妈妈存钱，小明他妈每次存2000，当发现钱小于100就存钱，就存钱，并且
通知小明去取钱，当大于100就等待小明钱不够是再存)
4. (线程同步)设计四个线程对象对同一个数据进行操作，两个线程执行减操作，两个线程执行
加操作。
5. （线程通信）制作两个线程对象，要求用同步块的方式使第一个线程运行2次，然后将自己
阻塞起来，唤醒第二个线程，第二个线程再运行2次，然后将自己阻塞起来，唤醒第一个线
程……两个线程交替执行。
6. （线程同步）设计4个线程，其中两个线程每次对j增加1，另外两个线程对j每次减少1。
7. （线程通信）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。