Java API —— 多线程(2)
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
