Java高级特性之多线程，java实战项目视频

}

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “:卖票，票号为：” + ticket);

ticket–;

}

}

}

3.4 利用Runnable实现线程同步（Lock锁）

3.4.1 Lock锁定义

• 从 JDK 5.0开始，Java 提供了更强大的线程同步机制 通过显式定义同步锁对象来实现同步，同步锁使用 Lock 对象充当 。

• java.util.concurrent.locks.Lock 接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。 锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对 Lock 对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得 Lock 对象 。

• ReentrantLock 类实现了 Lock ，它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义， 在 实现线程安全的控制中，比较常用的是 ReentrantLock 可以显式加锁、释放锁。

3.4.2 代码实例

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**

• 解决线程安全问题的方式三：Lock锁 — JDK5.0新增

• 1. 面试题：synchronized 与 Lock的异同？

• 相同：二者都可以解决线程安全问题

• 不同：synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器

• Lock需要手动的启动同步（lock()），同时结束同步也需要手动的实现（unlock()）

• 2.优先使用顺序：

• Lock  同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源）  同步方法（在方法体之外）

*/

public class Lock {

public static void main(String[] args) {

Window3 w = new Window3();

Thread t1 = new Thread(w);

Thread t2 = new Thread(w);

Thread t3 = new Thread(w);

t1.setName(“窗口1”);

t2.setName(“窗口2”);

t3.setName(“窗口3”);

t1.start();

t2.start();

t3.start();

}

}

class Window3 implements Runnable{

private int ticket = 100;

//1.实例化ReentrantLock

private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

@Override

public void run() {

while(true){

try{//2.调用锁定方法lock()

lock.lock();

if(ticket > 0){

try {

Thread.sleep(100);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “：售票，票号为：” + ticket);

ticket–;

}else{

break;

}

}finally {

//3.调用解锁方法：unlock()

lock.unlock();

}

}

}

}

3.5 synchronized同步与Lock锁的区别

相同点：二者都可以解决线程安全问题。

不同点：

• synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器，Lock 是显式锁（需要手动开启和关闭锁）， synchronized 是隐式锁，出了作用域自动释放；

• Lock 只有代码块锁， synchronized 有代码块锁和方法锁；

• 使用 Lock 锁， JVM 将花费较少的时间来调度线程，性能更好，并且具有更好的扩展性（提供更多的子类）。

使用的优先顺序：Lock锁、synchronized同步代码块、synchronized同步方法。

同步虽然解决了线程的安全问题，但其实操作同步代码时，只能一个线程参与，其他线程等待。相当于是一个单线程的过程，效率低。

3.6 死锁问题

3.6.1 定义

不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃，都在等待对方放弃自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁。

• 出现死锁后，不会出现异常，不会出现提示，只是所的线程都处于阻塞状态，无法继续

• 我们使用同步时，要避免出现死锁。

3.6.2 解决办法

1. 专门的算法、原则

2. 尽量减少同步资源的定义

3. 尽量避免嵌套同步

3.6.3 死锁的实例

//死锁的演示；死锁的增强版

class A {

public synchronized void foo(B b) { //同步监视器：A类的对象：a

System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()

• " 进入了A实例的foo方法"); //

System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()

• " 企图调用B实例的last方法"); // ③

b.last();

}

public synchronized void last() {//同步监视器：A类的对象：a

System.out.println(“进入了A类的last方法内部”);

}

}

class B {

public synchronized void bar(A a) {//同步监视器：b

System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()

• " 进入了B实例的bar方法"); // ②

System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()

• " 企图调用A实例的last方法"); // ④

a.last();

}

public synchronized void last() {//同步监视器：b

System.out.println(“进入了B类的last方法内部”);

}

}

public class DeadLock implements Runnable {

A a = new A();

B b = new B();

public void init() {

Thread.currentThread().setName(“主线程”);

// 调用a对象的foo方法

a.foo(b);

System.out.println(“进入了主线程之后”);

}

@Override

public void run() {

Thread.currentThread().setName(“副线程”);

// 调用b对象的bar方法

b.bar(a);

System.out.println(“进入了副线程之后”);

}

public static void main(String[] args) {

DeadLock dl = new DeadLock();

new Thread(dl).start();

dl.init();

}

}

4 继承Thread类

==============================================================================

4.1 Thread的方法

/**

• 测试Thread中的常用方法：

• 1. start():启动当前线程；调用当前线程的run()
• 1. run(): 通常需要重写Thread类中的此方法，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中
• 1. currentThread():静态方法，返回执行当前代码的线程
• 1. getName():获取当前线程的名字
• 1. setName():设置当前线程的名字
• 1. yield():释放当前cpu的执行权
• 1. join():在线程a中调用线程b的join(),此时线程a就进入阻塞状态，直到线程b完全执行完以后，线程a才

• 结束阻塞状态。

• 1. stop():已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程。
• 1. sleep(long millitime):让当前线程“睡眠”指定的millitime毫秒。在指定的millitime毫秒时间内，当前

• 线程是阻塞状态。

• 1. isAlive():判断当前线程是否存活

• 线程的优先级：

• MAX_PRIORITY：10

• MIN _PRIORITY：1

• NORM_PRIORITY：5 -->默认优先级

• 2.如何获取和设置当前线程的优先级：

• getPriority():获取线程的优先级

• setPriority(int p):设置线程的优先级

• 说明：高优先级的线程要抢占低优先级线程cpu的执行权。但是只是从概率上讲，高优先级的线程高概率的情况下

• 被执行。并不意味着只有当高优先级的线程执行完以后，低优先级的线程才执行。

*/

public class ThreadMethod {

public static void main(String[] args) {

HelloThread h1 = new HelloThread(“Thread：1”);

h1.setName(“线程一”);

//设置分线程的优先级

h1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);

h1.start();

//给主线程命名

Thread.currentThread().setName(“主线程”);

Thread.currentThread().setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);

for (int i = 0; i < 100; i++) {

if(i % 2 == 0){

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “:” + Thread.currentThread().getPriority() + “:” + i);

}

}

System.out.println(h1.isAlive());

}

}

class HelloThread extends Thread{

@Override

public void run() {

for (int i = 0; i < 100; i++) {

if(i % 2 == 0){

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “:” + Thread.currentThread().getPriority() + “:” + i);

}

}

}

public HelloThread(String name){

super(name);

}

}

4.2 利用Thread实现基础实现（无线程同步）

/**

• 需求：多线程的创建的方式一：继承于Thread类

• 步骤：

• 1. 创建一个继承于Thread类的子类
• 1. 重写Thread类的run() --> 将此线程执行的操作声明在run()中
• 1. 创建Thread类的子类的对象
• 1. 通过此对象调用start()
• 1. 说明各个子线程和主线程的顺序是随机的★

*/

public class BasicThread {

public static void main(String[] args) {

//3. 创建Thread类的子类的对象

MyThread t1 = new MyThread();

//4.通过此对象调用start():①启动当前线程 ② 调用当前线程的run()

t1.start();

MyThread t2 = new MyThread();

t2.start();

//如下操作仍然是在main线程中执行的。

for (int i = 0; i < 100; i++) {

if(i % 2 == 0){

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “:” + i );

}

}

}

}

//1. 创建一个继承于Thread类的子类

class MyThread extends Thread {

//2. 重写Thread类的run()

@Override

public void run() {

for (int i = 0; i < 100; i++) {

if(i %

2 == 0){

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “:” + i);

}

}

}

}

4.3 利用Thread实现线程同步（synchronized同步代码块）

/**

• 需求：创建三个窗口卖票，总票数为100张。使用同步代码块解决实现Runnable接口的方式的线程安全问题

• 1.问题：卖票过程中，出现了重票、错票 -->出现了线程的安全问题

• 2.问题出现的原因：当某个线程操作车票的过程中，尚未操作完成时，其他线程参与进来，也操作车票。

• 3.如何解决：当一个线程a在操作ticket（共享数据）的时候，其他线程不能参与进来。直到线程a操作完ticket时，其他

• 线程才可以开始操作ticket。这种情况即使线程a出现了阻塞，也不能被改变。

• 4.在Java中，我们通过同步机制，来解决线程的安全问题。

• 5.同步的方式，解决了线程的安全问题。—好处

• 操作同步代码时，只能有一个线程参与，其他线程等待。相当于是一个单线程的过程，效率低。 —局限性

• JDK5.0之前

• 方式一：同步代码块

• synchronized(同步监视器){

• //需要被同步的代码

• }

• 说明：1.操作共享数据的代码，即为需要被同步的代码。 -->不能包含代码多了，也不能包含代码少了。

• 2.共享数据：多个线程共同操作的变量。比如：ticket就是共享数据。

• 3.同步监视器，俗称：锁。任何一个类的对象，都可以充当锁。（谁进去了，谁就可以拿到这把锁）

• 要求：多个线程必须要共用同一把锁。★

• 补充：在实现Runnable接口创建多线程的方式中，我们可以考虑使用this充当同步监视器。

• 方式二：同步方法。

• 如果操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中，我们不妨将此方法声明同步的。

*/

public class SynchroThread {

public static void main(String[] args) {

Window w = new Window();

Thread t1 = new Thread(w);

Thread t2 = new Thread(w);

Thread t3 = new Thread(w);

t1.setName(“窗口1”);

t2.setName(“窗口2”);

t3.setName(“窗口3”);

t1.start();

t2.start();

t3.start();

}

}

class Window implements Runnable{

private static int ticket = 100;

//一定要加static才可以

private static Object obj = new Object();

@Override

public void run() {

while(true){

//正确的synchronized (obj)。在反射的时候会说，Window2.class只会加载一次

synchronized (Window.class){

if(ticket > 0){

try {

Thread.sleep(100);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “：卖票，票号为：” + ticket);

ticket–;

}else{

break;

}

}

}

}

}

4.4 利用Thread实现线程同步（synchronized同步方法）

/**

• 利用同步方法的方式来解决线程安全

*/

public class SynchroMethodThread {

public static void main(String[] args) {

Window2 w = new Window2();

Thread t1 = new Thread(w);

Thread t2 = new Thread(w);

Thread t3 = new Thread(w);

t1.setName(“窗口1”);

t2.setName(“窗口2”);

t3.setName(“窗口3”);

t1.start();

t2.start();

t3.start();

}

}

class Window2 implements Runnable {

private static int ticket = 100;

@Override

public void run() {

while (true) {

show();

}

}

//必须使用静态方法，这样默认的同步监视器是Window.class

private static synchronized void show(){

if (ticket > 0) {

try {

Thread.sleep(100);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “：卖票，票号为：” + ticket);

ticket–;

}

}

}

5 线程通讯

=========================================================================

5.1 释放锁与不会释放锁的方法：

 

 

5.2 代码实例

/**

• 需求：利用线程通信打印 1-100。关键点：线程1, 线程2交替打印

• 涉及到的三个方法：

• wait():一旦执行此方法，当前线程就进入阻塞状态，并释放同步监视器。

• notify():一旦执行此方法，就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait，就唤醒优先级高的那个。

• notifyAll():一旦执行此方法，就会唤醒所有被wait的线程。

• 说明：

• 1.wait()，notify()，notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。

• 2.wait()，notify()，notifyAll()三个方法的调用者必须是同步代码块或同步方法中的同步监视器。

• 否则，会出现IllegalMonitorStateException异常

• 3.wait()，notify()，notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。

• 面试题：sleep() 和 wait()的异同？

• 1.相同点：一旦执行方法，都可以使得当前的线程进入阻塞状态。

• 2.不同点：1）两个方法声明的位置不同：Thread类中声明sleep() , Object类中声明wait()

• 2）调用的要求不同：sleep()可以在任何需要的场景下调用。 wait()必须使用在同步代码块或同步方法中

• 3）关于是否释放同步监视器：如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中，sleep()不会释放锁，wait()会释放锁。

*/

public class CommunicationRunnable {

public static void main(String[] args) {

Number number = new Number();

Thread t1 = new Thread(number);

Thread t2 = new Thread(number);

t1.setName(“线程1”);

t2.setName(“线程2”);

t1.start();

t2.start();

}

}

class Number implements Runnable{

private int number = 1;

private Object obj = new Object();

@Override

public void run() {

while(true){

synchronized (obj) {

obj.notify();

if(number <= 100){

try {

Thread.sleep(10);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “:” + number);

number++;

try {

//使得调用如下wait()方法的线程进入阻塞状态

obj.wait();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}else{

break;

}

}

}

}

}

6 生产者/消费者问题

==============================================================================

生产者/消费者问题是多线程中很经典的问题，它的定义是：

生产者Productor 将产品交给店员 (Clerk)，而消费者（Consumer）从店员处取走产品，店员一次只能持有固定数量的产品 比如 :20，如果生产者试图生产更多的产品，店员会叫生产者停一下，如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产；如果店中没有产品了，店员会告诉消费者等一下，如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。

这里可能出现两个问题：

1. 生产者比消费者快时，消费者会漏掉一些数据没有取到。

2. 消费者比生产者快时，消费者会取相同的数据。

解决这个问题的代码实例：

/**

• 线程通信的应用：经典例题：生产者/消费者问题

• 生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk)，而消费者(Customer)从店员处取走产品，

• 店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20），如果生产者试图生产更多的产品，店员

• 会叫生产者停一下，如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产；如果店中没有产品

• 了，店员会告诉消费者等一下，如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。

• 分析：

• 1. 是否是多线程问题？是，生产者线程，消费者线程
• 1. 是否有共享数据？是，店员（或产品）
• 1. 如何解决线程的安全问题？同步机制,有三种方法
• 1. 是否涉及线程的通信？是
• 1. 可以利用sleep的时间来控制三者的传递时间

*/

class Clerk{

private int productCount = 0;

//从生产者拿到产品

public synchronized void getProduct() {

if(productCount < 20){

productCount++;

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “:开始生产第” + productCount + “个产品”);

notify();

}else{

//等待

try {

wait();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

//把产品卖给消费者

public synchronized void giveProduct() {

if(productCount > 0){

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “:开始消费第” + productCount + “个产品”);

productCount–;

notify();

}else{

//等待

try {

wait();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

}

class Producer extends Thread{//生产者

private Clerk clerk;

public Producer(Clerk clerk) {

this.clerk = clerk;

}

@Override

public void run() {

System.out.println(getName() + “:开始生产产品…”);

while(true){

try {

Thread.sleep(10);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

clerk.getProduct();

}

}

}

class Consumer extends Thread{//消费者

private Clerk clerk;

public Consumer(Clerk clerk) {

this.clerk = clerk;

}

@Override

public void run() {

System.out.println(getName() + “:开始消费产品…”);

while(true){

try {

Thread.sleep(50);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

clerk.giveProduct();

}

}

}

public class ProducerConsumer {

public static void main(String[] args) {

Clerk clerk = new Clerk();

Producer p1 = new Producer(clerk);

p1.setName(“生产者1”);

Consumer c1 = new Consumer(clerk);

c1.setName(“消费者1”);

Consumer c2 = new Consumer(clerk);

c2.setName(“消费者2”);

p1.start();

c1.start();

c2.start();

}

}

7 实现Callable接口

=================================================================================

这里还要介绍一下Future接口：

• 可以 对具体 Runnable 、 Callable 任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果等；

• FutrueTask 是 Futrue 接口的唯一的实现类；

• FutureTask 同时实现了 Runnable, Future 接口。它既可以作为Runnable 被线程执行，又可以 作为 Future 得到 Callable 的返回值。

代码实例：

import java.util.concurrent.Callable;

import java.util.concurrent.ExecutionException;

import java.util.concurrent.FutureTask;

/**

• 创建线程的方式三：实现Callable接口。 — JDK 5.0新增

• 如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口创建多线程方式强大？

• 1. call()可以有返回值的。
• 1. call()可以throws抛出异常，被外面的操作捕获，获取异常的信息。而之前的方法只能是try catch捕获异常
• 1. Callable是支持泛型的

*/

public class BasicCallable {

public static void main(String[] args) {

//3.创建Callable接口实现类的对象

NumThread numThread = new NumThread();

//4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象

//因为泛型我还没学，所以先不考虑

FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread);

//5.将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，并调用start()

new Thread(futureTask).start();

try {

//6.获取Callable中call方法的返回值

//get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值。

Object sum = futureTask.get();

System.out.println(“总和为：” + sum);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

} catch (ExecutionException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

//1.创建一个实现Callable的实现类

class NumThread implements Callable {

//2.实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中

@Override

public Object call() throws Exception {

int sum = 0;

for (int i = 1; i <= 100; i++) {

if(i % 2 == 0){

System.out.println(i);

sum += i;

}

}

return sum;

}

}

8 线程池

========================================================================

8.1 背景

在实际工作中，经常创建和销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大 。

8.2 解决思路

提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接 获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。

这样做的好处：

• 提高响应速度（减少了创建新线程的时间）；

• 降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）；

• 便于线程管理，如：

• corePoolSize ：核心池的大小

• maximumPoolSize ：最大线程数

• keepAliveTime ：线程没有任务时最多保持多长时间后会 终止

8.3 线程池相关 API

JDK 5.0 起提供了线程池相关API ExecutorService 和 Executors

• ExecutorService ：真正的线程池接口。常见子类 ThreadPoolExecutor

• void execute(Runnable command) ：执行任务命令，没有返回值，一般用来执行Runnable

• Future submit(Callable task) task)：执行任务，有返回值，一般又来执行Callable

• void shutdown() ：关闭连接池

• Executors ：工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池

• Executors.newCachedThreadPool ()()：创建一个可根据需要创建新线程的线程

• Executors.newFixedThreadPool(n ); 创建一个可重用固定线程数的线程池

• Executors.newSingleThreadExecutor () ：创建一个只有一个线程的线程池

• Executors.newScheduledThreadPool(n ))：创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运

行命令或者定期地执行。

8.4 代码实例

import java.util.concurrent.ExecutorService;

import java.util.concurrent.Executors;

/**

• 创建线程的方式四：使用线程池

• 好处：

• 1.提高响应速度（减少了创建新线程的时间）

• 2.降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）

• 3.便于线程管理

• corePoolSize：核心池的大小

• maximumPoolSize：最大线程数

• keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止

*/

public class Pool {

public static void main(String[] args) {

//1. 提供指定线程数量的线程池

ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);

//肯定不在接口中实现，而是在对应的实现类中操作。这里体现的是线程池的管理

// ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service;

//设置线程池的属性

// System.out.println(service.getClass()); 通过这种方法看到接口的实现类

// service1.setCorePoolSize(15);

// service1.setKeepAliveTime();

//2.执行指定的线程的操作。需要提供实现Runnable接口或Callable接口实现类的对象

service.execute(new NumberThread());//适合适用于Runnable

service.execute(new NumberThread1());//适合适用于Runnable

// service.submit(Callable callable);//适合使用于Callable

//3.关闭连接池

service.shutdown();

}

}

class NumberThread implements Runnable{

@Override

public void run() {

for(int i = 0;i <= 100;i++){

if(i % 2 == 0){

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);

}

}

}

}

class NumberThread1 implements Runnable{

@Override

public void run() {