多线程
前情提要
静态代理模式
- 真实对象和代理对象都要实现同一个接口
- 代理对象代替真实对象去做事情
好处：
- 代理对象可以做真实对象做不了的事情
- 真实对象专注做自己的事情
Lambda表达式
- 简化开发，避免匿名内部类定义过多
- 实质属于函数式编程
语法：
(params)->expression[表达式]
(params)->statement[语句]
(params)->{statements}
函数式接口
-
任何接口，如果只包含一个抽象方法，那它就是一个函数式接口
//Runnable接口就是一个函数式接口 public interface Runnable { public abstract void run(); } -
对于函数式接口，我们可以用Lambda表达式创建该接口的对象
Lambda表达式演进史：
public class TestLambda {
static class Like2 implements ILike{
@Override
public void lambda() {
System.out.println("I like lambda2");
}
}
public static void main(String[] args) {
Like1 like1 = new Like1();
like1.lambda();
//3.静态内部类
Like2 like2 = new Like2();
like2.lambda();
//4.局部内部类
class Like3 implements ILike{
@Override
public void lambda() {
System.out.println("I like lambda3");
}
}
Like3 like3 = new Like3();
like3.lambda();
//5.匿名内部类
ILike like4 = new ILike() {
@Override
public void lambda() {
System.out.println("I like lambda4");
}
};
like4.lambda();
//6.用lambda表达式
ILike like5 = ()-> {
System.out.println("I like lambda5");
};
like5.lambda();
}
}
//1.定义一个函数式接口
interface ILike{
void lambda();
}
//2.实现类
class Like1 implements ILike{
@Override
public void lambda() {
System.out.println("I like lambda1");
}
}
带参的Lambda表达式
public class TestLambda2 {
public static void main(String[] args) {
//匿名内部类
ILove love1 = new ILove() {
@Override
public void love(int a) {
System.out.println("I Love " + a);
}
};
love1.love(1);
//lambda表达式
ILove love2 = (int a)-> {
System.out.println("I Love " + a);
};
love2.love(2);
//简化1：参数类型
ILove love3 = (a)-> {
System.out.println("I Love " + a);
};
love3.love(3);
//简化3：简化括号（注意：多个参数不能简化括号）
ILove love4 = a-> {
System.out.println("I Love " + a);
};
love4.love(3);
//简化3：去掉花括号（注意 ：多行不能简化花括号）
ILove love5 = a-> System.out.println("I Love " + a);
love5.love(3);
}
}
interface ILove{
void love(int a);
}
线程状态
线程方法：
setPriority(int newPriority) #更改线程的优先级
int getPriority() #获得线程的优先级
static void sleep(lon mills) #指定的毫秒数内让线程休眠
void join() #等待该线程终止 （类似插队）
static void yield() #暂停当前执行的线程，并执行其他的线程（礼让）
void interrupt() #终止线程 不要用这个方式
boolean isAlive() #测试线程是否处于活动状态
void setDaemon(true) #设置守护线程 虚拟机不会等待守护线程执行完毕 用户线程执行完毕后，守护线程也就结束了
注意：
不推荐用JDK提供的stop()、destroy()方法来停止线程，而是推荐线程自己停止下来。（建议使用一个标志位来终止，当flag = false，则终止线程运行或者限制次数)
示例：
线程休眠
- sleep时间达到后线程进入就绪状态
- sleep可以模拟网络延时，倒计时等
- 每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁
Thread.sleep(毫秒数)
线程礼让
- 让当前线程从运行态转为就绪态
- 让CPU重新调度，礼让不一定会成功
Thread.yield()
线程强制执行
- 待当前线程执行完成后，再执行其他线程
- 可以理解为插队
Enum<Thread.State>:描述线程状态
- NEW：尚未启动的线程(还未调用.start方法)
- RUNNABLE：在JAVA虚拟机运行的线程
- BLOCKED
- WAITING
- TIMED_WAITING
- TERMINATED：以退出的线程
线程同步（synchronized）
线程同步：多个线程操作同一个资源（只有修改操作才需要同步，只读操作不需要）
并发：同一个对象被多个线程同时操作
处理多线程问题的时候，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还想修改这个对象，这时候就需要线程同步。线程同步就是一种等待机制(例如排队)，多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列，等到前面线程使用完毕，下一个线程再使用。
线程同步的形成条件：队列+锁
三大不安全案例
每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致
- 排队买票问题
//排队买票
public class TestUnsafe01 {
public static void main(String[] args) {
TicketThread thread = new TicketThread();
new Thread(thread, "张三").start();
new Thread(thread, "王五").start();
new Thread(thread, "李四").start();
}
}
class TicketThread implements Runnable{
private int tickietNums = 10;
private boolean flag = true;
@Override
public void run() {
while (flag){
buyTickiet();
}
}
public void buyTickiet(){
if(tickietNums <= 0){
flag = false;
return;
}
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "买到了第" + tickietNums-- + "张票");
}
}
输出结果：
李四买到了第10张票
张三买到了第9张票
王五买到了第10张票
张三买到了第8张票
王五买到了第8张票
李四买到了第7张票
李四买到了第6张票
王五买到了第5张票
张三买到了第4张票
张三买到了第3张票
王五买到了第2张票
李四买到了第1张票
张三买到了第0张票
王五买到了第-1张票
- 银行买票问题
public class TestUnsafe02 {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account(100, "张三");
new Drawing(50, "爸爸", account).start();
new Drawing(100, "妈妈", account).start();
}
}
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
class Account{
private int money;//卡内余额
private String name;//账户
}
class Drawing extends Thread{
private int drawingMoney;//取出的钱
private int nowMoney;//现在手里的钱
private Account account;//账户
public Drawing(int drawingMoney, String name, Account account){
super(name);
this.drawingMoney = drawingMoney;
this.account = account;
}
@Override
public void run() {
if(account.getMoney() - drawingMoney < 0){
System.out.println(account.getName() + "账户钱不够了");
return;
}
nowMoney = nowMoney + drawingMoney;
account.setMoney(account.getMoney() - drawingMoney);
System.out.println(this.getName() + "手里的钱：" + nowMoney);
System.out.println(account.getName() + "卡内余额:" + account.getMoney());
}
}
输出结果：
爸爸手里的钱：50
张三卡内余额:50
妈妈手里的钱：100
张三卡内余额:-50
张三账户钱不够了
- 不安全的数组
public class TestUnsafe03 {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
for(int i = 0; i < 1000; i++){
new Thread(()->{
list.add(Thread.currentThread().getName());
}).start();
}
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(list.size());
}
}
输出：
966
CopyOnWriteArrayList（线程安全的集合）
public class TestGUC {
public static void main(String[] args) {
//线程安全的集合：CopyOnWriteArrayList
CopyOnWriteArrayList list = new CopyOnWriteArrayList();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
new Thread(()->{
list.add(Thread.currentThread().getName());
}).start();
}
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(list.size());
}
}
输出：
1000
同步块
语法：synchronized(obj){}
obj称为同步监视器
- obj推荐使用共享资源作为同步监视器
- 同步方法中无需指定同步监视器，因为同步方法的同步监视器就是this,就是这个对象本身
- 锁的对象是变化的量（是需要增删改查的数据）
//银行买票问题增加synchronized同步块
@Override
public void run() {
synchronized (account){
if(account.getMoney() - drawingMoney < 0){
System.out.println(account.getName() + "账户钱不够了");
return;
}
nowMoney = nowMoney + drawingMoney;
account.setMoney(account.getMoney() - drawingMoney);
System.out.println(this.getName() + "手里的钱：" + nowMoney);
System.out.println(account.getName() + "卡内余额:" + account.getMoney());
}
}
输出结果：
爸爸手里的钱：50
张三卡内余额:50
张三账户钱不够了
同步方法
//在之前买票的方法加synchronized关键字
public synchronized void buyTickiet(){
if(tickietNums <= 0){
flag = false;
return;
}
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "买到了第" + tickietNums-- + "张票");
}
输出：
张三买到了第10张票
李四买到了第9张票
王五买到了第8张票
李四买到了第7张票
张三买到了第6张票
李四买到了第5张票
李四买到了第4张票
王五买到了第3张票
李四买到了第2张票
张三买到了第1张票
死锁
多个线程相互等待对方的资源，从而停止运行的情况。某一个同步代码块同时拥有两个以上对象的锁，就有可能发生死锁的问题
Lock锁
- 显示定义同步锁来实现同步(synchronized是隐式定义）。同步锁使用Lock对象充当。
- java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个进程对共享资源访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始之前应先获得Lock对象。
- Reetrant类（可重入锁）实现了Lock，它拥有与synchronized相同的并发性和内存予以。在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以显示加锁（lock.lock())、释放锁(lock.unlock)。
//排队买票
public class TestUnsafe01 {
public static void main(String[] args) {
TicketThread thread = new TicketThread();
new Thread(thread, "张三").start();
new Thread(thread, "王五").start();
new Thread(thread, "李四").start();
}
}
class TicketThread implements Runnable{
private int tickietNums = 10;
private boolean flag = true;
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (flag){
buyTickiet();
}
}
public synchronized void buyTickiet(){
try {
lock.lock();//加锁
if(tickietNums <= 0){
flag = false;
return;
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "买到了第" + tickietNums-- + "张票");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();//解锁
}
}
}
输出结果
张三买到了第10张票
张三买到了第9张票
李四买到了第8张票
李四买到了第7张票
王五买到了第6张票
王五买到了第5张票
王五买到了第4张票
王五买到了第3张票
王五买到了第2张票
李四买到了第1张票
Synchronized与Synchronized的对比
-
Lock是显示锁（手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁），synchronized是隐式锁，出了作用域自动释放。
-
Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁
-
使用Lock锁，JVM花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有更好的扩展性（提供更多的子类）
线程协作
线程通信
Java提供了几个方法来解决线程之间的通信问题
#都是Object类的方法，都只能在同步方法或者同步代码块中使用，否则会判处IllegalMonitorStateException异常
wait() #线程会一直等待，直到其他线程通知，与sleep不同，它会释放锁
wait(long timeout) #等待的毫秒数
notify() #唤醒一个处于等待状态的线程
notifyAll() #唤醒同一个对象上所有调用wait()方法的线程，优先级高的线程优先调度
管程法处理生产者消费者问题
//测试：生产者消费者问题->利用缓冲区解决 管程发
public class TestPC01 {
public static void main(String[] args) {
SyncContainer container = new SyncContainer();
Producer producer = new Producer(container);
Consumer consumer = new Consumer(container);
new Thread(producer).start();
new Thread(consumer).start();
}
}
//生产和消费的实体
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
class Chicken{
private int id;
}
//缓冲区
class SyncContainer{
private Chicken[] chickens = new Chicken[10];//缓冲区大小
int count = 0;//计数
//生产者将食物放入缓冲区
synchronized void push(Chicken chicken){
if(count == 10){
System.out.println("缓冲区已满，无法放入");
//生产者等待 唤醒消费者
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
chickens[count] = chicken;
System.out.println("生产了第" + count + "只鸡");
count++;
//通知消费者消费
this.notifyAll();
}
//消费者消费食物
synchronized Chicken pop(){
if(count == 0){
System.out.println("缓冲区已空，无法消费");
//消费者等待 唤醒生产者
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
return null;
}
--count;
Chicken chicken = chickens[count];
System.out.println("消费了id为" + chicken.getId() + "的鸡，当前count" + count);
//通知生产者生产
this.notifyAll();
return chickens[count];
}
}
//生产者
class Producer implements Runnable{
private SyncContainer container;
public Producer(SyncContainer container){
this.container = container;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++){
container.push(new Chicken(i));
// try {
// Thread.sleep(100);
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
}
}
}
//消费者
class Consumer implements Runnable{
private SyncContainer container;
public Consumer(SyncContainer container){
this.container = container;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
container.pop();
// try {
// Thread.sleep(100);
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
}
}
}
信号灯法处理生产者消费者问题
package com.ys.thread;
public class TestPC02 {
public static void main(String[] args) {
TV tv = new TV();
new Player(tv).start();
new Wathcer(tv).start();
}
}
class Player extends Thread{
TV tv;
public Player(TV tv){
this.tv = tv;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
if(i % 2 == 0){
tv.play("快乐大本营");
}else{
tv.play("抖音");
}
}
}
}
class Wathcer extends Thread{
TV tv;
public Wathcer(TV tv){
this.tv = tv;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
tv.watch();
}
}
}
//产品-->节目
//演员表演，观众等待 T
//观众观看，演员等待 F
class TV{
String voice;//表演的节目
boolean flag = true;
//表演 类似生产者
public synchronized void play(String voice){
if(!flag){
try {
System.out.println("已有表演，等待观众观看");
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("演员表演了：" + voice);
//通知观看者观看
this.notifyAll();
this.voice = voice;
flag = !flag;
}
//观看 类似消费者
public synchronized void watch(){
if(flag){
System.out.println("暂无表演，等待表演者表演");
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("观看了：" + voice);
//通知生产者生产
this.notifyAll();
flag = !flag;
}
}
线程池
背景：经常创建、销毁线程对程序性能影响很大
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。
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，不需要妹妹都创建）
- 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久时间后会终止
使用线程池
JDK5.0起提供了线程池相关的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，一般用来执行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
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class TestPool {
public static void main(String[] args) {
//创建线程容量为10的线程池
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
//执行
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
//关闭连接
service.shutdown();
}
}
class MyThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
输出：
pool-1-thread-1
pool-1-thread-2
pool-1-thread-3
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