实现多线程线程同步生产者消费者
实现多线程
进程
进程：是正在运行的程序
是系统进行资源分配和调用的独立单位每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源
线程
线程：是进程中的单个顺序控制流，是一条执行路径
单线程：一个进程如果只有一条执行路径，则称为单线程程序多线程：一个进程如果有多条执行路径，则则称为多线程程序
继承Thread类的方式实现多线程
多线程的实现方式：
方式1：继承Thread类
定义一个类MyThread继承Thread类在MyThread类中重写run()方法创建MyThread类的对象启动线程
eg：
package Java;
public class MyThreadDemo {
public static void main(String[] args){
MyThread my1=new MyThread();
MyThread my2=new MyThread();
my1.run();
my2.run();
}
}
package Java;
public class MyThread extends Thread{
@Override
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println(i);
}
}
}
终端：
0
1
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3
…
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eg：
package Java;
public class MyThreadDemo {
public static void main(String[] args){
MyThread my1=new MyThread();
MyThread my2=new MyThread();
//void start()导致此线程开始执行；Java虚拟机调用此线程的run方法
my1.start();
my2.start();
}
}
package Java;
public class MyThread extends Thread{
@Override
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println(i);
}
}
}
终端：
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1
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0
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两个小问题：
为什么要重写run()方法？
因为run()是用来封装被线程执行的代码run()方法和start()方法的区别？
run()：封装线程执行的代码，直接调用，相当于普通方法的调用
start()：启动线程，然后由JVM调用此线程的run()方法
设置和获取线程名称
Thread类中设置和获取姓名名称的方法
void setName(String name)：将此线程的名称更改为等于参数nameString getName()：返回次线程的名称通过构造方法也可以设置线程名称
如何获取main()方法所在的线程名称？
public static Thread currentThread()：返回对当前正在执行的线程对象的引用
线程优先级
线程调度
线程有两种调度模型
分时调度模型：所有线程轮流使用CPU的使用权，平均分配每个线程占用CPU的时间片抢占式调度模型：优先让优先级高的线程使用CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个，优先级高的线程获取的CPU时间片相对多一些
Java使用的是抢占式调度模型
假如计算机只有一个CPU，那么CPU在某一个时刻只能执行一条指令，线程只有得到CPU的时间片，也就是使用权，才可以执行指令。所以说多线程的执行是有随机性，因为谁抢到CPU的使用权是不一定的
Thread类中设置和获取线程优先级的方法
public final int getPriority()：返回此线程的优先级
*public final void setPriority(int newPriority)：更改此线程的优先级
线程默认优先级是5；线程优先级的范围是1-10
线程优先级高仅仅表示线程获取的CPU时间片的几率高，但是要在次数比较多，或者多次运行的时候才能看到你想要的效果
eg：
package Java;
public class ThreadPriority extends Thread{
@Override
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println(getName()+":"+i);
}
}
}
package Java;
public class ThreadPriorityDemo {
public static void main(String[] args){
ThreadPriority tp1=new ThreadPriority();
ThreadPriority tp2=new ThreadPriority();
ThreadPriority tp3=new ThreadPriority();
tp1.setName("高铁");
tp2.setName("飞机");
tp3.setName("汽车");
System.out.println(tp1.getPriority());
System.out.println(tp2.getPriority());
System.out.println(tp3.getPriority());
//tp1.start();
//tp2.start();
//tp3.start();
}
}
终端：
5
5
5
eg：
package Java;
public class ThreadPriority extends Thread{
@Override
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println(getName()+":"+i);
}
}
}
package Java;
public class ThreadPriorityDemo {
public static void main(String[] args){
ThreadPriority tp1=new ThreadPriority();
ThreadPriority tp2=new ThreadPriority();
ThreadPriority tp3=new ThreadPriority();
tp1.setName("高铁");
tp2.setName("飞机");
tp3.setName("汽车");
System.out.println(Thread.MAX_PRIORITY);
System.out.println(Thread.MIN_PRIORITY);
System.out.println(Thread.NORM_PRIORITY);
}
}
终端：
10
1
5
eg：
package Java;
public class ThreadPriorityDemo {
public static void main(String[] args){
ThreadPriority tp1=new ThreadPriority();
ThreadPriority tp2=new ThreadPriority();
ThreadPriority tp3=new ThreadPriority();
tp1.setName("高铁");
tp2.setName("飞机");
tp3.setName("汽车");
//设置正确的优先级
tp1.setPriority(5);
tp2.setPriority(10);
tp3.setPriority(1);
tp1.start();
tp2.start();
tp3.start();
}
}
package Java;
public class ThreadPriority extends Thread{
@Override
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println(getName()+":"+i);
}
}
}
终端：
飞机：
…
汽车：
…
高铁：
…
线程控制
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| 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 |
| void join() | 等待这个线程死亡 |
| 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 |
eg：
package Java;
public class ThreadSleep extends Thread{
@Override
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println(getName()+":"+i);
}
}
}
package Java;
public class ThreadSleepDemo {
public static void main(String[] args){
ThreadSleep ts1=new ThreadSleep();
ThreadSleep ts2=new ThreadSleep();
ThreadSleep ts3=new ThreadSleep();
ts1.setName("曹操");
ts2.setName("刘备");
ts3.setName("孙权");
ts1.start();
ts2.start();
ts3.start();
}
}
终端：
略（上机试试）
eg：
package Java;
public class ThreadSleepDemo {
public static void main(String[] args){
ThreadSleep ts1=new ThreadSleep();
ThreadSleep ts2=new ThreadSleep();
ThreadSleep ts3=new ThreadSleep();
ts1.setName("曹操");
ts2.setName("刘备");
ts3.setName("孙权");
ts1.start();
ts2.start();
ts3.start();
}
}
package Java;
public class ThreadSleep extends Thread{
@Override
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println(getName()+":"+i);
try{
Thread.sleep(1000);
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}
终端：
略（上机试试）
eg：
package Java;
public class ThreadSleepDemo {
public static void main(String[] args){
ThreadSleep ts1=new ThreadSleep();
ThreadSleep ts2=new ThreadSleep();
ThreadSleep ts3=new ThreadSleep();
ts1.setName("曹操");
ts2.setName("刘备");
ts3.setName("孙权");
ts1.start();
ts2.start();
ts3.start();
}
}
package Java;
public class ThreadSleep extends Thread{
@Override
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println(getName()+":"+i);
try{
Thread.sleep(1000);
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}
终端：
略（上机试试）
eg：
package Java;
public class ThreadJoinDemo {
public static void main(String[] args){
ThreadJoin ts1=new ThreadJoin();
ThreadJoin ts2=new ThreadJoin();
ThreadJoin ts3=new ThreadJoin();
ts1.setName("康熙");
ts2.setName("四阿哥");
ts3.setName("八阿哥");
ts1.start();
try{
ts1.join();
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
ts2.start();
ts3.start();
}
}
package Java;
public class ThreadJoin extends Thread{
@Override
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println(getName()+":"+i);
}
}
}
终端：
略（上机试试）
eg：
package Java;
public class ThreadDaemon extends Thread{
@Override
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println(getName()+":"+i);
}
}
}
package Java;
public class ThreadDaemonDemo {
public static void main(String[] args){
ThreadDaemon ts1=new ThreadDaemon();
ThreadDaemon ts2=new ThreadDaemon();
ts1.setName("关羽");
ts2.setName("张飞");
//设置主线程为刘备
Thread.currentThread().setName("刘备");
ts1.start();
ts2.start();
for(int i=0;i<10;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+";"+i);
}
}
}
终端：
略（上机试试）
线程的生命周期
实现Runnable接口的方式实现多线程
方式2：实现Runnable接口
定义一个类MyRunnable实现Runnable接口在MyRunnable类中重写run()方法创建MyRunnable对象创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数启动线程
多线程的实现方案有两种
继承Thread类实现Runnable接口
相比继承Thread类，实现Runnable接口的好处：
避免了Java单继承的局限性
适合多个相同程序的代码去处理同一个资源的情况，把线程和程序的代码、数据有效分离，较好的体现了面向对象的设计思想
eg：
package Java;
public class MyRunnable implements Runnable{
@Override
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
}
}
}
package Java;
public class MyRunnableDemo {
public static void main(String[] args){
//创建MyRunable类的对象
MyRunnable my=new MyRunnable();
//创建Thread类的对象，把MyThread对象作为构造方法的参数
//Thread (Runnable target)
Thread t1=new Thread(my);
Thread t2=new Thread(my);
//启动线程
t1.start();
t2.start();
}
}
终端：
Thread-0:0
Thread-1:0
Thread-0:1
Thread-1:1
Thread-0:2
Thread-1:2
…
Thread-0:97
Thread-0:98
Thread-1:95
Thread-0:99
Thread-1:96
Thread-1:97
Thread-1:98
Thread-1:99
案例…
线程同步
同步代码块解决数据安全问题
为什么出现问题？(这也是我们判断多线程程序是否会有数据安全问题的标准)
是否是多线程环境是否有共享数据是否有多条语句操作共享数据
如何解决多线程安全问题呢？
基本思想：让程序没有安全问题的环境
怎么实现呢？
把多条语句操作共享数据的代码给锁起来，让任意时刻只能有一个线程执行即可
同步代码块
锁多条语句操作共享数据，可以使用同步代码块实现
格式：
synchronized(任意对象){
多条语句操作共享数据的代码
}
synchronized(任意对象)：就相当于给代码加锁了，任意对象就可以看成是一把锁
同步的好处和弊端
好处：解决了多线程的数据安全问题弊端：当线程很多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中会降低程序的运行效率
同步方法解决数据安全问题
同步方法
同步方法：就是把synchronized关键字加到方法上
格式：修饰符 synchronized 返回值类型 方法名 (方法参数){}
同步方法的锁对象是什么呢？
this
同步静态方法：就是把synchronized关键字加到静态方法上
格式：修饰符 static synchronized 返回值类型 方法名 (方法参数){}
同步静态方法的锁对象是什么呢？
类名.class
线程安全的类
StringBuffer
线程安全，可变的字符序列从版本JDK5开始，被StringBuilder替代。通常应该使用StringBuilder类，因为它支持所有相同的操作，但它更快，因为它不执行同步
Vector
从Java2平台v1.2开始，该类改进了List接口，使其成为JavaCollectionsframework的成员。与新的集合实现不同，Vector被同步。如果不需要线程安全的实现，建议使用ArrayList代替Vector
Hashtable
该类实现了一个哈希表，它将键映射到值。任何非null对象都可以用作键或者值从Java2平台v1.2开始，该类进行了改进，实现了Map接口，使其成为Java Collections framework的成员。与新的集合实现不同，Hashtable被同步。如果不需要线程安全的实现，建议使用HashMap代替Hashtable
package Java;
import java.util.*;
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args){
StringBuffer sb=new StringBuffer();
StringBuilder sb2=new StringBuilder();
Vector v=new Vector();
ArrayList array=new ArrayList();
Hashtable ht=new Hashtable();
HashMap hm=new HashMap();
//static List synchronizedList(List list)返回由指定列表支持的同步(线程安全)列表
List list=Collections.synchronizedList(new ArrayList());
}
}
Lock锁
虽然我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题，但是我们并没有直接看到在哪里加上了锁，在哪里释放了锁，为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock
Lock实现提供比使用synchronized方法和语句可以获得更广泛的锁定操作
Lock中提供了获得锁和释放锁的方法
void lock()：获得锁void unlock()：释放锁
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的构造方法
ReentrantLock()：创建一个ReentrantLock的实例
生产者消费者
生产者消费者模式概述
生产者消费者模式是一个非常经典的多线程协作模式，弄懂生产者消费者问题能够让我们对多线程编程的理解更加深刻，所谓生产者消费者问题，实际上主要包含了两类线程：
一类是生产者线程用于生产数据一类是消费者线程用于消费数据
为了解耦生产者和消费者的关系，通常会采用共享的数据区域，就像是一个仓库
生产者生产数据之后直接放置在共享数据区中，并不需要关心消费者的行为消费者只需要从共享区域中去获取数据，并不需要关心生产者的行为
为了体现生产和消费过程中的等待和唤醒，Java就提供了几个方法供我们使用，这几个方法在Object类中。Object类的等待和唤醒方法：
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| void wait() | 导致当前线程等待，直到另一个线程调用该对象的notify()方法或notifyAll()方法 |
| void notify() | 唤醒正在等待对象监视器的单个线程 |
| void notifyAll() | 唤醒正在等待对象监视器的所有线程 |
