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Java API —— 多线程(2)
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1、JDK5中Lock锁的使用
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
void lock()
void unlock()
· ReentrantLock
自定义类：
package cn.itcast01;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* Created by gao on 16-1-6.
*/
public class SellTicket implements Runnable {
private int tickets = 100;
// 定义锁对象
private Lock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true) {
//加锁
try {
lock.lock();
if (tickets > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + (tickets--) + "张票");
}
} finally {
//释放锁
lock.unlock();
}
}
}
}
测试类：
package cn.itcast01;
/**
* Created by gao on 16-1-6.
*/
/*
* 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：
* void lock()： 获取锁。
* void unlock():释放锁。
* ReentrantLock是Lock的实现类.
*/
public class SellTicketDemo {
public static void main(String[] args) {
SellTicket s = new SellTicket();
Thread t1 = new Thread(s,"窗口1");
Thread t2 = new Thread(s,"窗口2");
Thread t3 = new Thread(s,"窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
2、死锁问题
1）同步弊端
· 效率低
· 如果出现了同步嵌套，就容易产生死锁问题
2）死锁问题及其代码
· 是指两个或者两个以上的线程在执行的过程中，因争夺资源产生的一种互相等待现象
· 同步代码块的嵌套案例
自定义线程类：
package cn.itcast_02;
public class DieLock extends Thread {
private boolean flag;
public DieLock(boolean flag) {
this.flag = flag;
}
@Override
public void run() {
if (flag) {
synchronized (MyLock.objA) {
System.out.println("if objA");
synchronized (MyLock.objB) {
System.out.println("if objB");
}
}
} else {
synchronized (MyLock.objB) {
System.out.println("else objB");
synchronized (MyLock.objA) {
System.out.println("else objA");
}
}
}
}
}
自定义锁：
package cn.itcast_02;
public class MyLock {
// 创建两把锁对象
public static final Object objA = new Object();
public static final Object objB = new Object();
}
测试类：
package cn.itcast_02;
/*
* 同步的弊端：
* A:效率低
* B:容易产生死锁
*
* 死锁：
* 两个或两个以上的线程在争夺资源的过程中，发生的一种相互等待的现象。
*
* 举例：
* 中国人，美国人吃饭案例。
* 正常情况：
* 中国人:筷子两支
* 美国人:刀和叉
* 现在：
* 中国人：筷子1支，刀一把
* 美国人：筷子1支，叉一把
*/
public class DieLockDemo {
public static void main(String[] args) {
DieLock dl1 = new DieLock(true);
DieLock dl2 = new DieLock(false);
dl1.start();
dl2.start();
}
}
3、线程间通信
1）通过设置线程(生产者)和获取线程(消费者)针对同一个学生对象进行操作
例子1：
学生类：
package cn.itcast_04;
public class Student {
String name;
int age;
}
设置线程类：
package cn.itcast_04;
public class SetThread implements Runnable {
private Student s;
private int x = 0;
public SetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (s) {
if (x % 2 == 0) {
s.name = "林青霞";//刚走到这里，就被别人抢到了执行权
s.age = 27;
} else {
s.name = "刘意"; //刚走到这里，就被别人抢到了执行权
s.age = 30;
}
x++;
}
}
}
}
获取线程类：
package cn.itcast_04;
public class GetThread implements Runnable {
private Student s;
public GetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (s) {
System.out.println(s.name + "---" + s.age);
}
}
}
}
测试类：
package cn.itcast_04;
/*
* 分析：
* 资源类：Student
* 设置学生数据:SetThread(生产者)
* 获取学生数据：GetThread(消费者)
* 测试类:StudentDemo
*
* 问题1：按照思路写代码，发现数据每次都是:null---0
* 原因：我们在每个线程中都创建了新的资源,而我们要求的时候设置和获取线程的资源应该是同一个
* 如何实现呢?
* 在外界把这个数据创建出来，通过构造方法传递给其他的类。
*
* 问题2：为了数据的效果好一些，我加入了循环和判断，给出不同的值,这个时候产生了新的问题
* A:同一个数据出现多次
* B:姓名和年龄不匹配
* 原因：
* A:同一个数据出现多次
* CPU的一点点时间片的执行权，就足够你执行很多次。
* B:姓名和年龄不匹配
* 线程运行的随机性
* 线程安全问题：
* A:是否是多线程环境 是
* B:是否有共享数据 是
* C:是否有多条语句操作共享数据 是
* 解决方案：
* 加锁。
* 注意：
* A:不同种类的线程都要加锁。
* B:不同种类的线程加的锁必须是同一把。
*/
public class StudentDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建资源
Student s = new Student(); //设置和获取的类
SetThread st = new SetThread(s);
GetThread gt = new GetThread(s);
//线程类
Thread t1 = new Thread(st);
Thread t2 = new Thread(gt);
//启动线程
t1.start();
t2.start();
}
}
2）等待唤醒机制
例子1：
学生类：
package cn.itcast05;
/**
* Created by gao on 16-1-6.
*/
public class Student {
String name;
int age;
boolean flag; // 默认情况是没有数据，如果是true，说明有数据
}
设置线程类：
package cn.itcast05;
/**
* Created by gao on 16-1-6.
*/
public class SetThread implements Runnable {
private Student s;
private int x = 0;
public SetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (s) {
//判断有没有
if (s.flag) {
try {
s.wait(); //t1等着，释放锁
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if (x % 2 == 0){
s.name = "林青霞";
s.age = 27;
}else{
s.name = "刘意";
s.age = 30;
}
x++;
//修改标记
s.flag = true;
//唤醒线程
s.notify(); //唤醒t2,唤醒并不表示你立马可以执行，必须还得抢CPU的执行权。
}
//t1有，或者t2有
}
}
}
获取线程类：
package cn.itcast05;
/**
* Created by gao on 16-1-6.
*/
public class GetThread implements Runnable {
private Student s;
public GetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (s) {
if (!s.flag) {
try {
s.wait(); //t2就等待了。立即释放锁。将来醒过来的时候，是从这里醒过来的时候
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(s.name + "---" + s.age);
//修改标记
s.flag = false;
//唤醒线程
s.notify(); //唤醒t1
}
}
}
}
测试类：
package cn.itcast05;
/**
* Created by gao on 16-1-6.
*/
/* 等待唤醒：
* Object类中提供了三个方法：
* wait():等待
* notify():唤醒单个线程
* notifyAll():唤醒所有线程
* 为什么这些方法不定义在Thread类中呢?
* 这些方法的调用必须通过锁对象调用，而我们刚才使用的锁对象是任意锁对象。
* 所以，这些方法必须定义在Object类中。
*/
public class StudentDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建资源
Student s = new Student();
//设置和获取的类
SetThread st = new SetThread(s);
GetThread gt = new GetThread(s);
//线程类
Thread t1 = new Thread(st);
Thread t2 = new Thread(gt);
//启动线程
t1.start();
t2.start();
}
}
例子2（优化）：
学生类：
package cn.itcast_07;
public class Student {
private String name;
private int age;
private boolean flag; // 默认情况是没有数据，如果是true，说明有数据
public synchronized void set(String name, int age) {
// 如果有数据，就等待
if (this.flag) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 设置数据
this.name = name;
this.age = age;
// 修改标记
this.flag = true;
this.notify();
}
public synchronized void get() {
// 如果没有数据，就等待
if (!this.flag) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 获取数据
System.out.println(this.name + "---" + this.age);
// 修改标记
this.flag = false;
this.notify();
}
}
设置线程类：
package cn.itcast_07;
public class SetThread implements Runnable {
private Student s;
private int x = 0;
public SetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
if (x % 2 == 0) {
s.set("林青霞", 27);
} else {
s.set("刘意", 30);
}
x++;
}
}
}
获取线程类：
package cn.itcast_07;
public class GetThread implements Runnable {
private Student s;
public GetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
s.get();
}
}
}
测试类：
package cn.itcast_07;
/*
* 最终版代码中：
* 把Student的成员变量给私有的了。
* 把设置和获取的操作给封装成了功能，并加了同步。
* 设置或者获取的线程里面只需要调用方法即可。
*/
public class StudentDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建资源
Student s = new Student(); //设置和获取的类
SetThread st = new SetThread(s);
GetThread gt = new GetThread(s);
//线程类
Thread t1 = new Thread(st);
Thread t2 = new Thread(gt);
//启动线程
t1.start();
t2.start();
}
}
4、线程的状态转换图
5、线程组
· Java中使用ThreadGroup来表示线程组，它可以对一批线程进行分类管理，Java允许程序直接对线程组进行控制。
· 默认情况下，所有的线程都属于主线程组。
public final ThreadGroup getThreadGroup()
· 我们也可以给线程设置分组
Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name)
自定义线程类：
package cn.itcast06;
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + x);
}
}
}
测试类：
package cn.itcast06;
/*
* 线程组： 把多个线程组合到一起。
* 它可以对一批线程进行分类管理，Java允许程序直接对线程组进行控制。
*/
public class ThreadGroupDemo {
public static void main(String[] args) {
// method1();
// 我们如何修改线程所在的组呢?
// 创建一个线程组
// 创建其他线程的时候，把其他线程的组指定为我们自己新建线程组
method2();
// t1.start();
// t2.start();
}
private static void method2() {
// ThreadGroup(String name)
ThreadGroup tg = new ThreadGroup("这是一个新的组");
MyRunnable my = new MyRunnable();
// Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name)
Thread t1 = new Thread(tg, my, "林青霞");
Thread t2 = new Thread(tg, my, "刘意"); System.out.println(t1.getThreadGroup().getName());
System.out.println(t2.getThreadGroup().getName()); //通过组名称设置后台线程，表示该组的线程都是后台线程
tg.setDaemon(true);
}
private static void method1() {
MyRunnable my = new MyRunnable();
Thread t1 = new Thread(my, "林青霞");
Thread t2 = new Thread(my, "刘意");
// 我不知道他们属于那个线程组,我想知道，怎么办
// 线程类里面的方法：public final ThreadGroup getThreadGroup()
ThreadGroup tg1 = t1.getThreadGroup();
ThreadGroup tg2 = t2.getThreadGroup();
// 线程组里面的方法：public final String getName()
String name1 = tg1.getName();
String name2 = tg2.getName();
System.out.println(name1);
System.out.println(name2);
// 通过结果我们知道了：线程默认情况下属于main线程组
// 通过下面的测试，你应该能够看到，默任情况下，所有的线程都属于同一个组
System.out.println(Thread.currentThread().getThreadGroup().getName());
}
}
6、线程池
1）
2）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。
3）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 newCachedThreadPool()
· 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)
· <T> Future<T> submit(Callable<T> task)
4）案例演示
· 创建线程池对象
· 创建Runnable实例
· 提交Runnable实例
· 关闭线程池
例子1：
自定义线程类：
package cn.itcast_08;
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + x);
}
}
}
测试类：
package cn.itcast_08;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class ExecutorsDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个线程池对象，控制要创建几个线程对象。
// public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
// 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程
pool.submit(new MyRunnable());
pool.submit(new MyRunnable());
//结束线程池
pool.shutdown();
}
}
例子2：
自定义线程类：
package cn.itcast_09;
import java.util.concurrent.Callable;
//Callable:是带泛型的接口。
//这里指定的泛型其实是call()方法的返回值类型。
public class MyCallable implements Callable {
@Override
public Object call() throws Exception {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + x);
}
return null;
}
}
测试类：
package cn.itcast_09;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class CallableDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建线程池对象
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2); //可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程
pool.submit(new MyCallable());
pool.submit(new MyCallable()); //结束
pool.shutdown();
}
}
例子3：线程求和
自定义线程类：
package cn.itcast10;
import java.util.concurrent.Callable;
/**
* Created by gao on 16-1-7.
*/
public class MyCallable implements Callable<Integer> {
private int number;
public MyCallable(int number) {
this.number = number;
}
@Override
public Integer call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int x = 1; x <= number; x++) {
sum += x;
}
return sum;
}
}
测试类：
package cn.itcast10;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
public class CallableDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
// 创建线程池对象
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
// 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程
Future<Integer> f1 = pool.submit(new MyCallable(100));
Future<Integer> f2 = pool.submit(new MyCallable(200));
// V get()
Integer i1 = f1.get();
Integer i2 = f2.get();
System.out.println(i1);
System.out.println(i2);
// 结束
pool.shutdown();
}
}
7、匿名内部类方式使用多线程
· new Thread(){代码…}.start();
· new Thread(new Runnable(){代码…}).start();
package cn.itcast10;
/**
* Created by gao on 16-1-7.
*/
/*
* 匿名内部类的格式：
* new 类名或者接口名() {
* 重写方法;
* };
* 本质：是该类或者接口的子类对象。
*/
public class ThreadDemo01 {
public static void main(String[] args) {
// 继承Thread类来实现多线程
new Thread(){
public void run(){
for(int x = 0; x < 100; x++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---"+":"+x);
}
}
}.start();
// 实现Runnable接口来实现多线程
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for(int x = 0; x < 100; x++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---"+":"+x);
}
}
}).start();
// 更有难度的
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println("hello" + ":" + x);
}
}
}) {
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println("world" + ":" + x);
}
}
}.start();
}
}
8、定时器
1）定时器是一个应用十分广泛的线程工具，可用于调度多个定时任务以后台线程的方式执行。在Java中，可以通过Timer和TimerTask类来实现定义调度的功能
2）Timer
· public Timer()
· public void schedule(TimerTask task, long delay)
· public void schedule(TimerTask task,long delay,long period)
3）TimerTask
· public abstract void run()
· public boolean cancel()
4）开发中
· Quartz是一个完全由java编写的开源调度框架。
例子1：
package cn.itcast_12;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
/*
* 定时器：可以让我们在指定的时间做某件事情，还可以重复的做某件事情。
* 依赖Timer和TimerTask这两个类：
* Timer:定时
* public Timer()
* public void schedule(TimerTask task,long delay)
* public void schedule(TimerTask task,long delay,long period)
* public void cancel()
* TimerTask:任务
*/
public class TimerDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建定时器对象
Timer t = new Timer();
// 3秒后执行爆炸任务
// t.schedule(new MyTask(), 3000);
//结束任务
t.schedule(new MyTask(t), 3000);
}
}
// 做一个任务
class MyTask extends TimerTask {
private Timer t; public MyTask(){} public MyTask(Timer t){
this.t = t;
} @Override
public void run() {
System.out.println("beng,爆炸了");
t.cancel();
}
}
例子2：
package cn.itcast_12;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
public class TimerDemo2 {
public static void main(String[] args) {
// 创建定时器对象
Timer t = new Timer();
// 3秒后执行爆炸任务第一次，如果不成功，每隔2秒再继续炸
t.schedule(new MyTask2(), 3000, 2000);
}
}
// 做一个任务
class MyTask2 extends TimerTask {
@Override
public void run() {
System.out.println("beng,爆炸了");
}
}
例子3：
package cn.itcast_12;
import java.io.File;
import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
/*
* 需求：在指定的时间删除我们的指定目录(你可以指定c盘，但是我不建议，我使用项目路径下的demo)
*/
class DeleteFolder extends TimerTask {
@Override
public void run() {
File srcFolder = new File("demo");
deleteFolder(srcFolder);
}
// 递归删除目录
public void deleteFolder(File srcFolder) {
File[] fileArray = srcFolder.listFiles();
if (fileArray != null) {
for (File file : fileArray) {
if (file.isDirectory()) {
deleteFolder(file);
} else {
System.out.println(file.getName() + ":" + file.delete());
}
}
System.out.println(srcFolder.getName() + ":" + srcFolder.delete());
}
}
}
public class TimerTest {
public static void main(String[] args) throws ParseException {
Timer t = new Timer();
String s = "2014-11-27 15:45:00";
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
Date d = sdf.parse(s);
t.schedule(new DeleteFolder(), d);
}
}
多线程常见面试题
1）多线程有几种实现方案，分别是哪几种?
两种。继承Thread类和实现Runnable接口。扩展一种：实现Callable接口。这个得和线程池结合。
2）同步有几种方式，分别是什么?
两种。同步代码块同步方法
3）启动一个线程是run()还是start()?它们的区别?
启动一个线程是start()。run():封装了被线程执行的代码,直接调用仅仅是普通方法的调用。start():启动线程，并由JVM自动调用run()方法。
4）sleep()和wait()方法的区别
sleep():必须指时间;不释放锁。wait():可以不指定时间，也可以指定时间;释放锁。
5）为什么wait(),notify(),notifyAll()等方法都定义在Object类中
因为这些方法的调用是依赖于锁对象的，而同步代码块的锁对象是任意锁。而Object代码任意的对象，所以，定义在这里面。
6）线程的生命周期图
新建 -- 就绪 -- 运行 -- 死亡
新建 -- 就绪 -- 运行 -- 阻塞 -- 就绪 -- 运行 -- 死亡
