线程的使用,第二部分
1.线程的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:ReentrantLock是Lock的实现类.
- void lock(): 获取锁。
- void unlock(): 释放锁。
1 | public class SellTicket implements Runnable { |
为了避免出现错误,释放不了锁,在finally里搞lock.unlock();
2.死锁问题
同步的弊端:效率低、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
同步代码块的嵌套案例
1 | public class MyLock { |
理想状态:if objA if objB else objB “else objA
死锁状态:if objA else objB(卡住了,死锁)
解决在后面
3.线程间通信–等待唤醒机制
线程间通信问题:针对同一个资源的操作有不同种类的线程
以学生作为资源来实现的
1.最基本的版本,只有一个数据
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。
1 | //资源类:Student |
2.改进版本,给出了不同的数据,并加入了同步机制
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。
- 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。
- 姓名和年龄不匹配?
- 线程运行的随机性
所以又回到了线程安全问题
解决方案:加锁。
注意:
- 不同种类的线程都要加锁。
- 不同种类的线程加的锁必须是同一把。
1 | //资源类:Student |
3-2.等待唤醒机制
- 如果消费者先抢到了CPU的执行权,就会去消费数据,但是现在的数据是默认值,没有意义,应该等着数据有意义,再消费
- 如果生产者先抢到了CPU的执行权,就会去产生数据,但是,产生数据后,还继续拥有执行权,继续产生数据,是有问题的,应该等着消费者把数据收费掉,再生产
思路:
生产者:先看是否有数据,有就等待,没有就生产,生产完之后通知消费者消费数据
消费者:先看是否有数据,有就消费,没有就等待,通知生产者生产数据。
Java提供机制:等待唤醒机制
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。
3.等待唤醒机制改进该程序,让数据能够实现依次的出现
虽然数据安全了,但是呢,一次一大片不好看,我就想依次的一次一个输出。如何实现呢?
通过Java提供的等待唤醒机制解决。
1 | public class Student { |
4.等待唤醒机制的代码优化。把数据及操作都写在了资源类中
方法:
- 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。
1 | //消费者 |
3-3.线程的状态转换
情况:
- 新建–就绪–运行–死亡
- 新建–就绪–运行–就绪–运行–死亡
- 新建–就绪–运行–其他阻塞–就绪–运行–死亡
- 新建–就绪–运行–同步阻塞–就绪–运行–死亡
- 新建–就绪–运行–等待阻塞–同步阻塞–就绪–运行–死亡
4.线程组
线程组: 把多个线程组合到一起。
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)
1 | public class ThreadGroupDemo { |
5.线程池
程序启动一个新线程成本是比较高的,因为它涉及到要与操作系统进行交互。而使用线程池可以很好的提高性能,尤其是当程序中要创建大量生存期很短的线程时,更应该考虑使用线程池。
线程池里的每一个线程代码结束后,并不会死亡,而是再次回到线程池中成为空闲状态,等待下一个对象来使用。
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
JDK5新增了一个Executors工厂类来产生线程池
- 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。
如何实现线程的代码呢?
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)
这种线程池的线程可以执行:
- 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程
- 做一个类实现Runnable接口。
调用如下方法即可
- Future<?> submit(Runnable task)
Future submit(Callable task)
1 | public class ExecutorsDemo { |
5-1.线程的第三种方式:实现Callable接口
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。创建Callable步骤和Runnable对象的差不多。
好处:
- 可以有返回值
- 可以抛出异常
弊端:
- 代码比较复杂,所以一般不用
1 | public class MyCallable implements Callable { |
5-2.线程求和案例
1 | //计算求和 |
6.匿名内部类方式使用多线程
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。
1 | public class ThreadDemo { |
7.定时器
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
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) :安排在指定延迟后执行指定的任务。
- public void schedule(TimerTask task,long delay,long period):安排指定的任务从指定的延迟后开始进行重复的固定延迟执行。
- public void cancel()
TimerTask:任务
- public abstract void run()
- public boolean cancel()
开发中:Quartz是一个完全由java编写的开源调度框架。
1 | public class TimerDemo { |
例子2:
1 | public class TimerDemo2 { |
练习: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)
1 | class DeleteFolder extends TimerTask { |
8.多线程面试题
多线程有几种实现方案,分别是哪几种?
- 两种:继承Thread类、实现Runnable接口
- 扩展一种:实现Callable接口。这个得和线程池结合。
同步有几种方式,分别是什么?
两种:同步代码块、同步方法
启动一个线程是run()还是start()?它们的区别?
- 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
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。
- wait():可以不指定时间,也可以指定时间;释放锁。
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。
- 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
- 建议:画图解释。