Java基础00-多线程28

1. 实现多线程

1.1 进程

　　

1.2 线程

　　

1.3 多线程的实现方式（方式一：继承Thread类）

　　

代码示例：
定义类MyThread：

//1:定义一个类MyThread继承Thread类
public class MyThread extends Thread {
    // 2:在MyThread类中重写run()方法
    // 为什么要重写run方法，是因为在类中，并不是所有代码都需要执行多线程的，
    // 所有就有了run方法，需要执行多线程的代码写在run方法中。
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(i);
        }
    }
}

定义测试类：

public class MyThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 3:创建MyThread类的对象
        // 多线程就创建多个
        MyThread my1 = new MyThread();
        MyThread my2 = new MyThread();

        // 4:启动线程
//        my1.run();    //这样调用run方法是错误，并没有启动线程。
//        my2.run();

        // 正确方式
        // void start ()导致此线程开始执行; Java虛拟机调用此线程的run方法
        my1.start();
        my2.start();
    }
}

在前面了解到多线程，这个程序也是多线程，那么在运行程序的时候，应该是两个一起执行，而不是执行完一个再执行另一个。
运行结果：

1.4 设置和获取线程名称

　　
代码示例：

String getName():返回此线程的名称
定义线程类：

public class MyThread extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            //String getName():返回此线程的名称
            System.out.println(getName() + ";" + i);
        }
    }
}

测试类：

public class MyThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {

        MyThread my1 = new MyThread();
        MyThread my2 = new MyThread();

        my1.start();
        my2.start();
    }
}

运行结果：
在线程类中，并没有设置线程名，而控制器显示输出了Thread-0和Thread-1。
说明在Thread类中有默认的线程名，而且第一个线程类是0，后面就会加一。

void setName(String name):将此线程的名称更改为等于参数name
线程类不变

public class MyThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {

        MyThread my1 = new MyThread();
        MyThread my2 = new MyThread();

        //void setName(String name):将此线程的名称更改为等于参数name
        my1.setName("飞机");
        my2.setName("坦克");

        my1.start();
        my2.start();
    }
}

运行结果：
这次的输出结果就是我们设置的值了。

除了使用set方法设置线程名称，使用构造方法也是可以的
使用构造方法设置线程名称，必须在线程类中创建有参构造方法，然后将参数传到父类的（Thread）的有参构造方法。

线程类：

public class MyThread extends Thread {

    public MyThread() {
        super();
    }

    public MyThread(String name) {
        //调用Thread类的构造方法，将参数传递过去。
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(getName() + ";" + i);
        }
    }
}

测试类：

public class MyThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {

        MyThread my1 = new MyThread("飞机");
        MyThread my2 = new MyThread("坦克");

        my1.start();
        my2.start();
    }
}

运行结果：

那么如果获取main方法所在线程的名称那？
使用public static Thread currentThread():返回对当前正在执行的线程对象的引用

public class MyThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //public static Thread currentThread0:返回对当前正在执行的线程对象的引用
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());

    }
}

运行结果：
由此可见，main方法的线程名是main。

1.5 线程调度

　　

MIN_PRIORITY：最小线程优先级，1
MAX_PRIORITY：最大线程优先级：10
NORM_PRIORITY：默认线程优先级：5

1.6 线程控制

void join(); 等待这个线程死亡，调用它的线程终止，则主线程一起死亡

　　

a.start();

a.join();

b.start();

执行过程：主线程开始->线程a开始->线程a结束->主线程结束->线程b开始->线程b结束，因为join，b会等a先跑完，join完了会带走主线程。

a.start();
b.start();
a.join();

执行过程：主线程开始->a、b随机谁先开始->a、b随机谁先死->若a先死，则主线程终止，b继续跑，跑完死或若b先死，则a继续跑，跑完a死，主线程死

代码示例：

static void sleep(long millis)：使当前正在执行的线程停留 (暂停执行)指定的毫秒数

设置了sleep，在线程的执行过程中就会等待设置的时间过后，再执行。

创建线程类：

public class Thread1 extends Thread {
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(getName() + ";" + i);
            try {
                  //static void sleep(long millis)：使当前正在执行的线程停留 (暂停执行)指定的毫秒数
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

创建测试类：

public class File1Demo {
    public static void main(String[] args) {

        Thread1 t1 = new Thread1();
        Thread1 t2 = new Thread1();
        Thread1 t3 = new Thread1();

        t1.setName("曹操");
        t2.setName("刘备");
        t3.setName("孙权");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

    }
}

运行结果：

这里就不放图了，线程输出应该是每停留1000毫秒（一秒）再输出一次。

void join()：等待这个线程死亡

设置了join()方法，其他的线程都会等待这个线程死亡，才会执行。

创建线程类：

public class Thread1 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(getName() + ";" + i);
        }
    }
}

创建测试类：

public class File1Demo {
    public static void main(String[] args) {

        Thread1 t1 = new Thread1();
        Thread1 t2 = new Thread1();
        Thread1 t3 = new Thread1();

        t1.setName("康熙");
        t2.setName("四阿哥");
        t3.setName("八阿哥");

        t1.start();
        try {
            // void join()：等待这个线程死亡
            t1.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        t2.start();
        t3.start();

    }
}

运行结果：

这次加入了join()方法后，明显是t1（康熙）执行的最快，因为加入了这个方法后，其他的线程都要等他执行完（死亡）后才能执行。

void setDaemon(boolean on)将此线程标记为守护线程，当运行的线程都是守护线程时，Java虚拟机将退出

设置了守护线程后，主线程死亡一段时间，守护线程也要死亡。

创建线程类：

public class Thread1 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(getName() + ";" + i);
        }
    }
}

创建测试类：

public class File1Demo {
    public static void main(String[] args) {

        Thread1 t1 = new Thread1();
        Thread1 t2 = new Thread1();

        t1.setName("张飞");
        t2.setName("关羽");

        // 设置主线程(main)为刘备
        Thread.currentThread().setName("刘备");

        // 设置守护线程
        // void setDaemon (boolean on): 将此线程标记为守护线程，当运行的线程都是守护线程时，Java虛 拟机将退出
        t1.setDaemon(true);
        t2.setDaemon(true);

        t1.start();
        t2.start();

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ";" + i);
        }

    }
}

运行结果：

在运行结果中，主线程刘备在运行第10次后死亡了，而守护他的线程也在执行一段后死亡了，并没有执行完毕。

主线程死亡后其他守护线程并不会立即死亡，而是一段时间后。

1.7 线程生命周期

正常的线程生命周期：

还有一种情况就是在运行的时候其他线程抢走了CPU的执行权的话，它就会回到就绪状态，然后再抢CPU的执行权，如果抢到了就继续执行。

还有一种情况就是在运行的时候执行了sleep()方法，执行后线程就会进入到阻塞状态，等到了设定的时间之后，它就会回到就绪状态，继续和其他的线程抢CPU的执行权。

1.8 多线程的实现方式（方式二：实现Runnable接口）

代码示例：

创建MyRunnable类

//1:定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
public class MyRunnable implements Runnable {

    // 2:在MyRunnable类中重写run()方法
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            // 这里并不能使用getName方法，因为实现的是Runnable接口，和Thread并没有关系
            // 使用想要使用必须先得到当前正在执行的线程，然后再调用getName方法
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ";" + i);
        }
    }

}

创建测试类：

public class MyRunnableDemo {

    public static void main(String[] args) {

        // 3:创建MyRunnable类的对象
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();

        // 4:创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
        //Thread (Runnable target, String name)，添加Runnable和它的线程名
        Thread t1 = new Thread(myRunnable, "飞机");
        Thread t2 = new Thread(myRunnable, "坦克");

        // 5:启动线程
        t1.start();
        t2.start();

    }

}

运行结果：
和继承Thread类的效果是一样的，但是比继承Thread更加的灵活。

2. 线程同步

案例：卖票

　　
代码示例：

创建SellTicket类：

//1:定义一个类SellTicket实现Runnable接口，里面定义一个成员变量: private int tickets = 100;
public class SellTicket implements Runnable {

    //表示有一百张票
    private int tickets = 100;

    // 2:在SellTicket类中重写run()方法实现卖票，代码步骤如下
    @Override
    public void run() {

        // c:票没有了，也可能有人来问，所以这里用死循环让卖票的动作一直执行
        while (true) {
            // A:判断票数大于0，就卖票，并告知是哪个窗口卖的
            if (tickets > 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
                // B:卖了票之后，总票数要减1
                tickets--;
            }
        }
    }

}

创建SellTickDemo类：

//3:定义一一个测试类SellTicketDemo，里面有main方法，代码步骤如下
public class SellTickDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // A:创建SellTicket类的对象
        SellTicket sellTicket = new SellTicket();

        // B:创建三个Thread类的对象，把sellTicket对象作为构造方法的参数，并给出对应的窗口名称
        Thread t1 = new Thread(sellTicket, "窗口1");
        Thread t2 = new Thread(sellTicket, "窗口2");
        Thread t3 = new Thread(sellTicket, "窗口3");

        // C:启动线程
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }

}

运行结果：

2.1 卖票案例的思考

代码示例：

SellTick类：

public class SellTicket implements Runnable {

    private int tickets = 100;

    @Override
    public void run() {

        while (true) {

            if (tickets > 0) {
                try {
                    // 通过sleep方法来模拟出票时间
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
                tickets--;
            }
        }
    }
}

SellTickDemo类：

public class SellTickDemo {
    public static void main(String[] args) {

        SellTicket sellTicket = new SellTicket();

        Thread t1 = new Thread(sellTicket, "窗口1");
        Thread t2 = new Thread(sellTicket, "窗口2");
        Thread t3 = new Thread(sellTicket, "窗口3");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

    }
}

运行结果：

出现了相同的票数，而且从第100张票直接就到了第97张票，还有出现了负数的情况。
这是为什么那？
解析：

// 出现负数的票
    while(true)
    {
        // tickets=1
        // t1, t2, t3
        // 假设t1线程抢到CPU的执行权
        if (tickets > 0) {
            try {
                // 通过sleep方法来模拟出票时间
                Thread.sleep(100);
                // t1线程休息100毫秒
                // t2线程抢到了CPU的执行权，t2线程就开始执行，执行到这里的时候，t2线程 休息100毫秒
                // t3线程抢到了CPU的执行权，t3线程就开始执行，执行到这里的时候，t3线程休息100毫秒
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            // 假设线程按照顺序醒过来
            // t1抢到了CPU的执行权，在控制台输出:窗口1正在出售第1张票
            // 假设t1继续拥有CPU的执行权，就会执行tickets--;操作， tickets = 0;
            // t2抢到了CPU的执行权，在控制台输出:窗口1正在出售第o张票
            // 假设t2继续拥有CPU的执行权，就会执行tickets--;操作，tickets = -1;
            // t3抢到了CPU的执行权，在控制台输出:窗口3正在出售第-1张票
            // 假设t2继续拥有CPU的执行权，就会执行tickets--;操作， tickets = -2;[、
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
            tickets--;
        }
    }
}

2.2 卖票案例数据安全问题的解决

　　

2.3 同步代码块

　　
加上锁之后，线程进入synchronized内部之后就上了锁，其他的线程就进不去了，即使是内部的线程休眠了，内部只能有一个线程。
代码示例：

线程类：

public class SellTicket implements Runnable {

    private int tickets = 100;

    private Object obj = new Object();

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            //上锁，锁必须是同一把
            synchronized (obj) {
                if (tickets > 0) {
                    try {
                        Thread.sleep(100);

                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
                    tickets--;
                }
            }
        }

    }
}

测试类：

public class SellTickDemo {
    public static void main(String[] args) {

        SellTicket sellTicket = new SellTicket();

        Thread t1 = new Thread(sellTicket, "窗口1");
        Thread t2 = new Thread(sellTicket, "窗口2");
        Thread t3 = new Thread(sellTicket, "窗口3");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

    }
}

运行结果：
这次就正常输出了，没有重复的票，也没有负数的票。

2.4 同步方法

　　

代码示例：

同步方法：

public class SellTicket implements Runnable {

    private int tickets = 100;
    private int x = 0;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (x % 2 == 0) {
                //锁对象是this
                synchronized (this) {
                    if (tickets > 0) {
                        try {
                            Thread.sleep(100);

                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
                        tickets--;
                    }
                }
            } else {
                sellTicket();
            }
            x++;
        }
    }

    //同步方法
    private synchronized void sellTicket() {
        if (tickets > 0) {
            try {
                Thread.sleep(100);

            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
            tickets--;
        }
    }
}

同步静态方法：

public class SellTicket implements Runnable {

    private static int tickets = 100;
    private int x = 0;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (x % 2 == 0) {
                //锁对象是，类名.class，这里用到了反射
                synchronized (SellTicket.class) {
                    if (tickets > 0) {
                        try {
                            Thread.sleep(100);

                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
                        tickets--;
                    }
                }
            } else {
                sellTicket();
            }
            x++;
        }
    }

    // 同步静态方法
    private static synchronized void sellTicket() {
        //将tickets 也变成静态
        if (tickets > 0) {
            try {
                Thread.sleep(100);

            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
            tickets--;
        }
    }
}

2.5 线程安全的类

有 synchronized() 关键字的类，就是线程安全的类

　　

　　

在Collections（工具类）中有一个方法可以返回指定类型的线程安全

　　

2.6 Lock锁

　　

代码示例：

创建线程类：

public class SellTicket implements Runnable {

    private int tickets = 100;
    // 创建一个Lock的实例，因为Lock是接口不能直接实例化，这里采用它的实现类ReentrantLock来实例化、
    // ReentrantLock (): 创建一个ReentrantL ock的实例
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {

        while (true) {
            // 加入try...finally的原因是，如果在运行中发生了错误，释放锁的操作照样会执行。
            try {
                // 获得锁
                lock.lock();
                if (tickets > 0) {
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
                    tickets--;
                }
            } finally {
                // 释放锁
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

创建测试类：

public class SellTickDemo {
    public static void main(String[] args) {

        SellTicket sellTicket = new SellTicket();

        Thread t1 = new Thread(sellTicket, "窗口1");
        Thread t2 = new Thread(sellTicket, "窗口2");
        Thread t3 = new Thread(sellTicket, "窗口3");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

    }
}

运行结果：

没有问题

3. 生产者消费者

3.1 生产者消费者模式概述

生产者消费者模式详解

　　

等待：生产者生产好了数据，消费者没有去消费，这个时候生产者就会提醒消费者去消费。
唤醒：消费者去消费的时候，发现没有数据，这个时候消费者就去提醒生产者生产数据。

　　

3.2 生产者消费者案例

　　
代码示例：

创建奶箱类：

//1:奶箱类(Box):定义一个成员变量，表示第x瓶奶，提供存储牛奶和获取牛奶的操作
public class Box {

    // 奶的数量
    private int milk;
    // 定义一个成员变量，表示奶箱的状态
    private boolean state = false;

    // 存储牛奶，加入synchronized 防止线程安全问题
    public synchronized void put(int milk) {
        // 如果有奶等待消费
        if (state) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        // 如果没有奶就生产奶
        this.milk = milk;
        System.out.println("送奶工将第" + milk + "瓶奶放入奶箱");

        // 生产完毕之后，修改奶箱状态
        state = true;

        // 唤醒其他等待的线程
        notifyAll();

    }

    // 获取牛奶，加入synchronized 防止线程安全问题
    public synchronized void get() {
        // 如果没有牛奶等待生产
        if (!state) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        // 如果有牛奶就消费牛奶
        System.out.println("用户拿到第" + milk + "瓶奶");

        // 消费完毕之后，修改奶箱状态
        state = false;

        // 唤醒其他等待的线程
        notifyAll();
    }
}

创建生产者类：

//2:生产者类(Producer):实现Runnable接口，重写run()方法，调用存储牛奶的操作
public class Producer implements Runnable {

    private Box b;

    public Producer(Box b) {
        this.b = b;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            b.put(i);
        }
    }
}

创建消费者类：

//3:消费者类(Customer):实现Runnable接口，重写run()方法，调用获取牛奶的操作
public class Customer implements Runnable {

    private Box b;

    public Customer(Box b) {
        this.b = b;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            b.get();
        }
    }
}

创建测试类：

//4:测试类(BoxDemo):里面有main方法，main方法 中的代码步骤如下
public class BoxDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // A:创建奶箱对象，这是共享数据区域
        Box b = new Box();

        // B:创建生产者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中要调用存储牛奶的操作
        Producer p = new Producer(b);

        // C:创建消费者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中要调用获取牛奶的操作
        Customer c = new Customer(b);

        // D:创建2个线程对象，分别把生产者对象和消费者对象作为构造方法参数传递
        Thread t1 = new Thread(p);
        Thread t2 = new Thread(c);

        // E:启动线程
        t1.start();
        t2.start();

    }
}

运行结果：