Java之多线程进阶详解_--p-n-threads auto-优快云博客

本文详细介绍了单例设计模式的实现方式，包括饿汉式和懒汉式，并对比了两者的优缺点。此外，文章还深入探讨了线程间的通信机制，包括使用wait、notify和notifyAll方法实现多线程间的数据同步，以及如何利用ReentrantLock和Condition实现更高级的线程通信。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一丶单例设计模式

什么是单列设计模式？
就是让类只能创建一个。（保证类在内存中只有一个对象）
下面介绍两种方法:

1.饿汉式

class Singleton {
	//1,私有构造方法,其他类不能访问该构造方法了
	private Singleton(){}
	//2,创建本类对象
	private static Singleton s = new Singleton();
	//3,对外提供公共的访问方法
	public static Singleton getInstance() {				//获取实例
		return s;
	}
}

2.懒汉式

class Singleton {
	//1,私有构造方法,其他类不能访问该构造方法了
	private Singleton(){}
	//2,声明一个引用
	private static Singleton s ;
	//3,对外提供公共的访问方法
	public static Singleton getInstance() {				//获取实例
		if(s == null) {
			//线程1等待,线程2等待
			s = new Singleton();
		}
		
		return s;
	}
}

两者的区别
1,饿汉式是空间换时间,懒汉式是时间换空间
2,在多线程访问时,饿汉式不会创建多个对象,而懒汉式有可能会创建多个对象
推荐使用饿汉式
3.第三种格式

class Singleton {
	//1,私有构造方法,其他类不能访问该构造方法了
	private Singleton(){}
	//2,声明一个引用
	public static final Singleton s = new Singleton();
	
}
关于单列设计模式的小练习
```java
public class Main{ 
	public static void main(String args[]) {
		Single ss = Single.getInstance();
		ss.print();
		ss.print();
		
		Single sss =Single.getInstance();
		sss.print();
		
		Single ssss = Single.getInstance();
		ssss.print();
	}
}
class Single
{
	int a=100;
	private Single() {
		
	}
	private static Single s = new Single();
	
	public static Single getInstance()
	{
		return s ;
	}
	public void print()
	{
		a--;
		System.out.println(a);
	}
}

常用的单例设计模式的类
Runtime  运行时类
相当于dos控制台下的操作

```java
public class Main{ 
	public static void main(String args[]) throws IOException   {
		Runtime rt = Runtime.getRuntime();
//		rt.exec("shutdown -s -t 300");  //300s后注销计算机的指令
		rt.exec("shutdown -a");         //取消注销计算机的指令
		
	}
}

下面介绍Timer类
用法
1.创建TimerTask 类执行相应的逻辑
2.创建Timer类安排任务以及时间以及重复次数
3.主线程休眠每秒调用一次执行相应的逻辑

import java.util.Date;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

public class Demo3_Timer {

	/**
	 * @param args
	 * @throws InterruptedException 
	 */
	@SuppressWarnings("deprecation")
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		Timer t = new Timer();
		//在指定时间安排指定任务
		//第一个参数,是安排的任务,第二个参数是执行的时间,第三个参数是过多长时间再重复执行
		t.schedule(new MyTimerTask(), new Date(2018-1900, 11-1, 8, 15, 43, 40),3000);	
		
		while(true) {
			Thread.sleep(1000);
			System.out.println(new Date());
		}
	}

}

class MyTimerTask extends TimerTask {

	@Override
	public void run() {
		System.out.println("起床背英语单词");
	}
}

在这里插入图片描述

线程之间的通信
两者之间的通信

public class Main{ 
	public static void main(String args[]) {
		final Printer p = new Printer();
		
		new Thread("线程1") {
			public void run() {
				while(true) {
					try {
						p.print1();
					} catch (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
		}.start();
		
		new Thread("线程2") {
			public void run() {
				while(true) {
					try {
						p.print2();
					} catch (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
		}.start();
	}
}
class Printer
{
	private int flag = 1;
	
	public void print1() throws InterruptedException {
		synchronized(this) {
			if(flag != 1) {
				this.wait();
			}
			System.out.print("黑");
			System.out.print("马");
			System.out.print("程");
			System.out.print("序");
			System.out.print("员");
			System.out.print("\r\n");
			flag = 2;
			this.notify();
		}
	}
	public void print2() throws InterruptedException {
		synchronized(this) {
			if(flag != 2) {
				this.wait();
			}
			System.out.print("传");
			System.out.print("智");
			System.out.print("播");
			System.out.print("客");
			System.out.print("\r\n");
			flag = 1;
			this.notify();
		}
	}
}

注意事项：
1,在同步代码块中,用哪个对象锁,就用哪个对象调用wait方法
2,为什么wait方法和notify方法定义在Object这类中?
因为锁对象可以是任意对象,Object是所有的类的基类,所以wait方法和notify方法需要定义在Object这个类中
3,sleep方法和wait方法的区别?
a,sleep方法必须传入参数,参数就是时间,时间到了自动醒来
wait方法可以传入参数也可以不传入参数,传入参数就是在参数的时间结束后等待,不传入参数就是直接等待
b,sleep方法在同步函数或同步代码块中,不释放锁,睡着了也抱着锁睡
wait方法在同步函数或者同步代码块中,释放锁

三者以上的线程通信

public class Main{ 
	public static void main(String args[]) {
		final Printer p = new Printer();
		
		new Thread("线程1") {
			public void run() {
				while(true) {
					try {
						p.print1();
					} catch (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
		}.start();
		
		new Thread("线程2") {
			public void run() {
				while(true) {
					try {
						p.print2();
					} catch (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
		}.start();
		
		new Thread("线程3") {
			public void run() {
				while(true) {
					try {
						p.print3();
					} catch (InterruptedException e) {
						// TODO Auto-generated catch block
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
		}.start();
	}
}
class Printer
{
	private int flag = 1;
	
	public void print1() throws InterruptedException {
		synchronized(this) {
			while(flag != 1) {
				this.wait();
			}
			System.out.print("黑");
			System.out.print("马");
			System.out.print("程");
			System.out.print("序");
			System.out.print("员");
			System.out.print("\r\n");
			flag = 2;
			this.notifyAll();
		}
	}
	public void print2() throws InterruptedException {
		synchronized(this) {
			while(flag != 2) {
				this.wait();
			}
			System.out.print("传");
			System.out.print("智");
			System.out.print("播");
			System.out.print("客");
			System.out.print("\r\n");
			flag = 3;
			this.notifyAll();
		}
	}
	public void print3() throws InterruptedException {
		synchronized(this) {
			while(flag != 3) {
				this.wait();
			}
			System.out.print("i");
			System.out.print("t");
			System.out.print("h");
			System.out.print("e");
			System.out.print("i");
			System.out.print("m");
			System.out.print("a");
			System.out.print("\r\n");
			flag = 1;
			this.notifyAll();
		}
	}
}

jdk1.5以后的互斥锁

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Demo3_ReentrantLock {

	public static void main(String[] args) {
		final Printer3 p = new Printer3();
		
		new Thread() {
			public void run() {
				while(true) {
					try {
						p.print1();
					} catch (InterruptedException e) {
						
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
		}.start();
		
		new Thread() {
			public void run() {
				while(true) {
					try {
						p.print2();
					} catch (InterruptedException e) {
						
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
		}.start();
		
		new Thread() {
			public void run() {
				while(true) {
					try {
						p.print3();
					} catch (InterruptedException e) {
						
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
		}.start();
	}

}

class Printer3 {
	private ReentrantLock r = new ReentrantLock();
	private Condition c1 = r.newCondition();
	private Condition c2 = r.newCondition();
	private Condition c3 = r.newCondition();
	
	private int flag = 1;
	public void print1() throws InterruptedException {							
		r.lock();								//获取锁
			if(flag != 1) {
				c1.await();
			}
			System.out.print("黑");
			System.out.print("马");
			System.out.print("程");
			System.out.print("序");
			System.out.print("员");
			System.out.print("\r\n");
			flag = 2;
			//this.notify();						//随机唤醒单个等待的线程
			c2.signal();
		r.unlock();								//释放锁
	}
	
	public void print2() throws InterruptedException {
		r.lock();
			if(flag != 2) {
				c2.await();
			}
			System.out.print("传");
			System.out.print("智");
			System.out.print("播");
			System.out.print("客");
			System.out.print("\r\n");
			flag = 3;
			//this.notify();
			c3.signal();
		r.unlock();
	}
	
	public void print3() throws InterruptedException {
		r.lock();
			if(flag != 3) {
				c3.await();
			}
			System.out.print("i");
			System.out.print("t");
			System.out.print("h");
			System.out.print("e");
			System.out.print("i");
			System.out.print("m");
			System.out.print("a");
			System.out.print("\r\n");
			flag = 1;
			c1.signal();
		r.unlock();
	}
}

线程组

public class Demo4_ThreadGroup {

	/**
	 * @param args
	 * ThreadGroup
	 */
	public static void main(String[] args) {
		//demo1();
		ThreadGroup tg = new ThreadGroup("我是一个新的线程组");		//创建新的线程组
		MyRunnable mr = new MyRunnable();						//创建Runnable的子类对象
		
		Thread t1 = new Thread(tg, mr, "张三");					//将线程t1放在组中
		Thread t2 = new Thread(tg, mr, "李四");					//将线程t2放在组中
		
		System.out.println(t1.getThreadGroup().getName());		//获取组名
		System.out.println(t2.getThreadGroup().getName());
		
		tg.setDaemon(true);
	}

	public static void demo1() {
		MyRunnable mr = new MyRunnable();
		Thread t1 = new Thread(mr, "张三");
		Thread t2 = new Thread(mr, "李四");
		
		ThreadGroup tg1 = t1.getThreadGroup();
		ThreadGroup tg2 = t2.getThreadGroup();
		
		System.out.println(tg1.getName());				//默认的是主线程
		System.out.println(tg2.getName());
	}

}

class MyRunnable implements Runnable {

	@Override
	public void run() {
		for(int i = 0; i < 1000; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "...." + i);
		}
	}
	
}

线程池

A:线程池概述
- 程序启动一个新线程成本是比较高的，因为它涉及到要与操作系统进行交互。而使用线程池可以很好的提高性能，尤其是当程序中要创建大量生存期很短的线程时，更应该考虑使用线程池。线程池里的每一个线程代码结束后，并不会死亡，而是再次回到线程池中成为空闲状态，等待下一个对象来使用。在JDK5之前，我们必须手动实现自己的线程池，从JDK5开始，Java内置支持线程池
B:内置线程池的使用概述
- JDK5新增了一个Executors工厂类来产生线程池，有如下几个方法
  - public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
  - public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
  - 这些方法的返回值是ExecutorService对象，该对象表示一个线程池，可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程。它提供了如下方法
  - Future<?> submit(Runnable task)
  - Future submit(Callable task)
- 使用步骤：
  - 创建线程池对象
  - 创建Runnable实例
  - 提交Runnable实例
  - 关闭线程池
- C:案例演示
  - 提交的是Runnable

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

public class Demo5_Executors {

	/**
	 * public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
	 * public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
	 */
	public static void main(String[] args) {
		ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);//创建线程池
		pool.submit(new MyRunnable());				//将线程放进池子里并执行
		pool.submit(new MyRunnable());
		
		pool.shutdown();							//关闭线程池
	}

}

第三种创建线程的方法
用的很少了解即可

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class Demo6_Callable {

	/**
	 * @param args
	 * @throws ExecutionException 
	 * @throws InterruptedException 
	 */
	public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
		ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);//创建线程池
		Future<Integer> f1 = pool.submit(new MyCallable(100));				//将线程放进池子里并执行
		Future<Integer> f2 = pool.submit(new MyCallable(50));
		
		System.out.println(f1.get());
		System.out.println(f2.get());
		
		pool.shutdown();							//关闭线程池
	}

}

class MyCallable implements Callable<Integer> {
	private int num;
	public MyCallable(int num) {
		this.num = num;
	}
	@Override
	public Integer call() throws Exception {
		int sum = 0;
		for(int i = 1; i <= num; i++) {
			sum += i;
		}
		
		return sum;
	}
	
}