Java学习笔记（十七）

雨点打透心脏的1/2处 2023-09-30 03:13 13阅读 0赞

**目录**

一：实现多线程

二：线程同步

三：生产者消费者

--------------------

## **一：实现多线程** ##

**1.1 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。

**1.2 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：一个线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，则称为多线程程序。

**1.3 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

public class MyThreadDemo {
        public static void main(String[] args) {
            MyThread m1=new MyThread();
            MyThread m2=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
    
            m1.start();
            m2.start();
        }
    }
    class MyThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
           for(int i=0;i<100;i++){
               System.out.println(i);
           }
        }
    }

--------------------

**1.4 设置和获取线程名称**

Thread类中设置和获取线程名称的方法

>  *  void setName(String name):将此线程的名称更改为等于参数name
>  *  String getName（）：返回此线程的名称
>  *  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。

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package package01;
    
    public class MyThreadDemo {
        public static void main(String[] args) {
            //MyThread m1=new MyThread();
           // MyThread m2=new MyThread();
    
            //void setName(String name):将此线程的名称更改为等于参数name
           // m1.setName("高铁");
           // m2.setName("飞机");
    
    
            //void start()导致此线程开始执行；Java虚拟机调用此线程的run方法
    
            //Thread（String name）
    
            /*MyThread m1=new MyThread("高铁");
             MyThread m2=new MyThread("飞机");
    
            m1.start();
            m2.start();*/
    
            //static Thread currentThread():返回对当前正在执行的线程对象的引用
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());//main
    
        }
    }
    class MyThread extends Thread{
        public MyThread(){}
    
        public MyThread(String name){
            super(name);
        }
        @Override
        public void run() {
    
           for(int i=0;i<100;i++){
               System.out.println(getName()+":"+i);
           }
        }
    }

--------------------

**1.5 线程调度**

线程有两种调度模型：

>  *  **分时调度模型**：所有线程轮流使用后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时间片，也就是使用权，才可以执行指令。所以说多线程程序的执行是有随机性，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**；

线程优先级好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。

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**1.6 线程控制**

![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBASmlhWGluZ05hc2hpc2h1YQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]

public class MyThreadDemo {
        public static void main(String[] args) {
    
            /*hreadPriority tp1=new ThreadPriority();
            ThreadPriority tp2=new ThreadPriority();
            ThreadPriority tp3=new ThreadPriority();
    
            tp1.setName("曹操");
            tp2.setName("孙策");
            tp3.setName("刘备");
    
            tp1.start();
            *//*try {
                tp1.join();//void join():等待这个线程死亡，再执行别的线程
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }*//*
            tp2.start();
            tp3.start();*/
    
            ThreadPriority tp1=new ThreadPriority();
            ThreadPriority tp2=new ThreadPriority();
            tp1.setName("张飞");
            tp2.setName("关羽");
    
            //设置主线程为刘备
            Thread.currentThread().setName("刘备");
    
            //设置守护线程
            //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虚拟机将推出。
            tp1.setDaemon(true);
            tp2.setDaemon(true);
    
            tp1.start();
            tp2.start();
    
            for(int i=0;i<10;i++){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
            }
    
        }
    }
    class ThreadPriority extends Thread{
        public ThreadPriority(){}
    
        public ThreadPriority(String name){
            super(name);
        }
        @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();
               }*/
           }
        }
    }

--------------------

**1.7 线程的生命周期**

**![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBASmlhWGluZ05hc2hpc2h1YQ_size_19_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]**

--------------------

**1.8 多线程的实现方式**

方式2：实现runnable接口

> 1.  定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
> 2.  在MyRunnable类中重写run（）方法
> 3.  创建MyRunnable类中的对象
> 4.  创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
> 5.  启动线程

--------------------

public class MyThreadDemo {
        public static void main(String[] args) {
            //创建MyRunnable类的对象
            MyRunnable mr=new MyRunnable();
    
            //创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
            //Thread(Runnable target)
        //    Thread t1=new Thread(mr);
        //    Thread t2=new Thread(mr);
    
            //Thread(Runnable target,String name)
            Thread t1=new Thread(mr,"高铁");
            Thread t2=new Thread(mr,"飞机");
    
            //启动线程
            t1.start();
            t2.start();
    
    
        }
    }
    class MyRunnable implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            for(int i=0;i<100;i++){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
            }
        }
    }

--------------------

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。

## 二：线程同步 ##

**2.1 案例：卖票以及数据安全问题的解决**

1. 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

2. 如何解决多线程安全问题？

> 基本思想：让程序没有安全问题的环境。

3.怎么实现？

>  *  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。
>  *  Java提供了同步代码块的方式来解决。

**2.2 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：当线程很多事，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中降低程序的运行效率。

**2.3 同步方法**

1. 同步方法：就是把synochronized关键字加到方法上

> 格式： 修饰符 synochronized 返回值类型 方法名（方法参数）\{\}

2. 同步方法的锁对象是什么呢？

> **this**

3. 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 ysnchronized 返回值类型 方法名（方法参数）\{\}

4. 同步静态方法的所对象是什么呢？

> 类名.class

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public class SellTicketDemo {
        public static void main(String[] args) {
    
            SellTicket st=new SellTicket();
    
            Thread t1=new Thread(st,"售票口1");
            Thread t2=new Thread(st,"售票口2");
            Thread t3=new Thread(st,"售票口3");
    
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
        }
    }
    class SellTicket implements Runnable {
        private static int ticketCount = 100;
        private Object obj = new Object();
        private  int x=0;
    
        @Override
        public void run() {
    
            //问题1：相同的票出现了多次
    
            //问题2：出现负数的票
            while(true){
                if(x%2==0){
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    synchronized (SellTicket.class) {
                        if (ticketCount > 0) {
    
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + ticketCount + "张票");
                            ticketCount--;
                        }else {
                            sellTicked();
                        }
                    }
                }else{
                    sellTicked();
                }
                x++;
            }
    
        }
    
        private static synchronized void sellTicked() {
    
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
                if (ticketCount > 0) {
    
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + ticketCount + "张票");
                    ticketCount--;
                }else {
                    sellTicked();
                }
    
        }
    }

**2.4 线程安全的类**

**![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBASmlhWGluZ05hc2hpc2h1YQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1][]**

**2.5 Lock锁**

虽然我们可以理解同步代码的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枷锁和释放锁，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加广泛的锁定操作。

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

ReetrantLock的构造方法：

ReentrantLock（）：创建一个ReentrantLock的实例。

--------------------

package package03;
    
    import java.util.concurrent.locks.Lock;
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    
    public class SellTicket implements Runnable {
        private static int ticketCount = 100;
        Lock lock=new ReentrantLock();
        //lock是一个接口，不能直接实例化
        @Override
        public void run() {
    
            //问题1：相同的票出现了多次
    
            //问题2：出现负数的票
            while (true) {
                try{//try..finally,保证try中代码块出现问题，finally也会释放锁
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    lock.lock();
                    if (ticketCount > 0) {
    
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + ticketCount + "张票");
                        ticketCount--;
                    }
                }finally {
                    lock.unlock();
                }
    
    
            }
        }
    }

## 三：生产者消费者 ##

**3.1 生产者消费者模式概述：**

**![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBASmlhWGluZ05hc2hpc2h1YQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2][]**

--------------------

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：

![a82177948514453c89de024da3fc4833.png][]

--------------------

**3.2 生产者消费者案例：**

**![watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBASmlhWGluZ05hc2hpc2h1YQ_size_14_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]**

--------------------

public class BoxDemo {
        public static void main(String[] args) {
    
            //创建奶箱对象，这是共享数据区域
            Box b = new Box();
    
            //创建生产者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中药调用存储牛奶的操作
            Producer p = new Producer(b);
            //创建消费者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中药调用获取牛奶的操作
            Customer c = new Customer(b);
    
            //创建两个线程对象，分别把生产者对象和消费者对象作为构造方法参数传递
            Thread t1=new Thread(p);
            Thread t2=new Thread(c);
    
            //启动线程
            t1.start();
            t2.start();
    
        }
    }
    //奶箱类
    public class Box {
        //定义一个成员变量，表示第X瓶奶
        private int milk;
        //定义一个成员变量，表示奶箱的状态
        private boolean state=false;
        //提供存储牛奶和获取牛奶的操作
        public synchronized void put(int milk){
            //如果奶箱中有牛奶，等待消费
            if(state){
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            //如果没有牛奶，就生产牛奶
            this.milk=milk;
            System.out.println("送奶龚将第"+this.milk+"瓶奶放入奶箱");
            //生产完毕之后，修改奶箱状态·
            state=true;
            //唤醒其他等待的线程
            notifyAll();
        }
        public synchronized void get(){
            //如果没有牛奶，等待生产
            if(!state){
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("用户拿到第"+this.milk+"瓶奶");
    
            //消费完毕之后，修改奶箱状态
            state=false;
            //唤醒其他等待的线程
            notifyAll();
        }
    }
    //生产者
    public class Producer implements Runnable{
        private Box b;
    
        public Producer(Box b){
            this.b=b;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            for(int i=1;i<=5;i++){
                b.put(i);
            }
        }
    }
    //消费者
    public class Customer implements Runnable{
        private Box b;
        public Customer(Box b){
            this.b=b;
        }
        @Override
        public void run() {
            while(true){
                b.get();
            }
        }
    }

--------------------

（Ps：文章照片截至黑马程序员java全套视频）

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