Java基础03

2022-06-08 00:11:39

Java多线程

进程与线程

  • 一个进程可以有多个线程
  • 说起进程，就不得不说下程序。程序是指令和数据的有序集合,其本身没有任何运
    行的含义，是一个静态的概念。
  • 而进程则是执行程序的一次执行过程，它是一个动态的概念。是系统资源分配的单
    位
  • 通常在一个进程中可以包含若干个线程，当然一个进程中至少有一 个线程， 不然没
    有存在的意义。线程是CPU调度和执行的的单位。

程序-->进程-->线程

  • 线程就是独立的执行路径;
  • 在程序运行时，即便没有自己创建线程，后台也会有多个线程，如主线程，gc线程;
  • main()称之为主线程，为系统的入口，用于执行整个程序;
  • 在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度
  • 操作系统紧密相关的，先后顺序是不能认为的干预的。
  • 对同- -份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制;
  • 线程会带来额外的开销，如cpu调度时间，并发控制开销。
  • 每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致

线程不一定立即执行，由CPU安排调度

  1. 创建线程的方法一
//创建线程的方法  1 继承thread类  重写run方法
public class TestThead extends Thread {
    @Override
    public void run() {

        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我是创建的线程--->"+i);
        }
    }



    public static void main(String[] args) {
        TestThead threadtest1 = new TestThead();
        threadtest1.start();

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("我是主线程---->"+i);
        }

    }
}

  1. 创建线程的方法二

    public class TestThread3 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我是创建的线程--->"+i);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        TestThread3 threadtest3 = new TestThread3();  //创建一个实现runnable接口的实现类对象，将此对象放入Thread对象中
        new Thread(threadtest3).start();

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("我是主线程---->"+i);
        }

    }
}

实现runnable接口的好处:

  1. 实现接口Runnable具有多线程能力
  2. 启动线程:传入目标对象+ Thread对象.start()
  3. 推荐使用:避免单继承局限性，灵活方便, 方便同一个对象被多个线程使用

创建线程的三种方式：1.继承Thread类 2.实现runnable接口 3. 实现callable接口

Lamda表达式

  • 任何接口，如果只包含唯一一个抽象方法，那么它就是一个函数式接口。
  • 对于函数式接口，我们可以通过lambda表达式来创建该接口的对象。
public class TestLamda {

    //2.创建静态内部类
    static class Like2 implements Ilike{
        @Override
        public void lamda() {
            System.out.println("我喜欢lamDa2.0");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Ilike l = new Like();
        l.lamda();
        l = new Like2();
        l.lamda();

        //3.创建局部内部类
        class Like3 implements Ilike{

            @Override
            public void lamda() {
                System.out.println("我喜欢lamDa3.0");
            }
        }
        l = new Like3();
        l.lamda();

        //4.匿名内部类

        l = new Ilike(){

            @Override
            public void lamda() {
                System.out.println("我喜欢lamDa4.0");
            }
        };
        l.lamda();
        //5.用lamda简化
        l =()-> {
            System.out.println("我喜欢lamDa5.0");
        };
        l.lamda();

    }
}


//1. 函数式接口
interface Ilike{
    void lamda();
}

class Like implements Ilike{

    @Override
    public void lamda() {
        System.out.println("我喜欢lamDa1.0");
    }
}

总结:
lambda表达式只能有一行代码的情况 下才能简化成为-一行，如果有多行，那么就用代码块包裹。
前提是接口为函数式接口
多个参数也可以去掉参数类型，要去掉就都去掉，必须加上括号.

public class TestLamda2 {
    public static void main(String[] args) {
         Ilove love = (a)->{ //可以省略int  一个参数的时候可以省略括号
             System.out.println("I love "+a);
        };

         love.love(520);
    }
}

interface Ilove{
    void love(int a);
}

静态代理

  • 静态代理模式总结: .

    • 真实对象利代理对象都要实现同一个接口

    • 代理对象要代理真实角色

      好处:

      1. 代理对象可以做很多真实对象做不J的事情
      2. 真实对象专注做自己的事情

线程休眠

  • sleep (时间)指定当前线程阻塞的毫秒数;
  • sleep存在异常InterruptedException;
  • sleep时间达到后线程进入就绪状态;
  • sleep可以模拟网络延时，倒计时等。
  • 每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁;

线程礼让

public class TestYield  {

    public static void main(String[] args) {
        MyYield t = new MyYield();

        new Thread(t,"a").start();
        new Thread(t,"b").start();

    }

}
//线程的礼让不一定成功，看CPU调度
class MyYield implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始执行！");
        Thread.yield();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程结束执行！");
    }
}

线程的join操作

  • 这个可以理解成插队，不太重要

线程状态

Java基础03

线程优先级

  • Java提供一 个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程，线程调度
    器按照优先级决定应该调度哪个线程来执行。
  • 优先级低只是意味着获得调度的概率低.并不是优先级低就不会被调用了.这都是看CPU的调度
  • 使用以下方式改变或获取优先级getPriority() . setPriority(int xXX)
    优先级的设定建议在start(调度前）

守护线程

  1. 线程分为用户线程和守护线程
  2. 虚拟机必须确保用户线程执行完毕
  3. 虚拟机不用等待守护线程执行完毕。如，后台记录操作日志监控内存，垃圾回收等待

线程同步

  • 由于同一个进程的多个线程共享同一块存储空间,在带来方便的同时，也带来了访问
    冲突问题,为了保证数据在方法中被访问时的正确性,在访问时加入锁机制
    synchronized     ,当-个线程获得对象的排它锁,独占资源,其他线程必须等待,
    使用后释放锁即可.存在以下问题:

    1. 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起;
    2. 在多线程竞争下,加锁,释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，引
      起性能问题;
    3. 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁 会导致优先级倒
      置,引起性能问题.
    public class TestThread5 {
    public static void main(String[] args) {
        buyTicket buy = new buyTicket();
        new Thread(buy,"高帅").start();
        new Thread(buy,"田永平").start();
        new Thread(buy,"蔡鹏瑞").start();
    }
}

class buyTicket implements Runnable{
    private int ticketNum = 10;
    boolean flag = true; //外部停止方法

    @Override
    public void run() {
        while (flag){
            try {
                buy();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public void buy() throws InterruptedException {

        if(ticketNum<=0){
            flag = false;
            return;
        }
        Thread.sleep(100);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"买了第"+ticketNum--+"张票");
    }
}

运行结果:
蔡鹏瑞买了第10张票
田永平买了第9张票
高帅买了第10张票
高帅买了第8张票
蔡鹏瑞买了第8张票
田永平买了第7张票
高帅买了第4张票
田永平买了第5张票
蔡鹏瑞买了第6张票
田永平买了第3张票
高帅买了第2张票
蔡鹏瑞买了第3张票
蔡鹏瑞买了第-1张票
田永平买了第1张票
高帅买了第0张票

进程已结束，退出代码 0
    
    public synchronized void buy() throws InterruptedException {

        if(ticketNum<=0){
            flag = false;
            return;
        }
        Thread.sleep(500);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"买了第"+ticketNum--+"张票");
    }
给buy方法上锁。

解决线程不安全的方法

  • 同步块: synchronized (Obj){ }

    • Obj称之为同步监视器

    • Obj可以是任何对象,但是推荐使用共享资源作为同步监视器

    • 同步方法中无需指定同步监视器,因为同步方法的同步监视器就是this ,就是
      这个对象本身,或者是class [反射中讲解]

同步监视器的执行过程

  1. 第一个线程访问,锁定同步监视器,执行其中代码.
  2. 第二个线程访问,发现同步监视器被锁定,无法访问.
  3. 第一个线程访问完毕 ,解锁同步监视器
  4. 第二个线程访问，发现同步监视器没有锁,然后锁定并访问

死锁

产生死锁的四个必要条件:

  1. 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。
  2. 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
  3. 不剥夺条件 :进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
  4. 循环等待条件 :若干进程之间形成- -种头尾相接的循环等待资源关系。

Lock锁与synchronized

class buyTicket implements Runnable {
    private int ticketNum = 10;
    boolean flag = true; //外部停止方法

    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); //定义lock锁

    @Override
    public void run() {
        while (flag) {
            try {
                lock.lock();
                buy();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }

    public  void buy() throws InterruptedException {

        if (ticketNum <= 0) {
            flag = false;
            return;
        }
        Thread.sleep(500);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "买了第" + ticketNum-- + "张票");
    }
 }

lock与synchronized区别

  1. Lock是显式锁(手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁 synchronized是隐式锁， 出了
    作用域自动释放
  2. Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁
  3. 使用L ock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)
  4. 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)

生产者消费者模式

管程法

public class TestPC {

    public static void main(String[] args) {
        Buffer buffer = new Buffer();
        new Productor(buffer).start();
        new Consumer(buffer).start();
    }
}

//生产者
class Productor extends Thread{
    Buffer buffer = new Buffer();

    public Productor(Buffer buffer) {
        this.buffer = buffer;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("生产了第"+i+1+"只鸡");
            buffer.push(new Chicken(i));
        }
    }
}

class Consumer extends Thread{
    Buffer buffer = new Buffer();

    public Consumer(Buffer buffer) {
        this.buffer = buffer;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消费了第"+buffer.pop().id+"只鸡");
        }
    }
}

class Chicken{
    int id;

    public Chicken(int id) {
        this.id = id;
    }
}

class Buffer{
    Chicken[] chickens = new Chicken[10];
    int count = 0; //计数器

    public synchronized void push(Chicken chicken){
        if(count == chickens.length){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
            chickens[count] = chicken;
            count++;

            //通知消费者消费
        this.notifyAll();
    }

    public synchronized Chicken pop(){
        if(count==0){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        count--;  //个数  不是下标  所以得先减去1
        Chicken chicken = chickens[count];


        //通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }

}

线程池

  1. 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。
  2. 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
  3. Future submit(Callable task):执行任务，有返回值，一般又来执行Callable
    void shutdown() :关闭连接池
  4. 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

Java基础03

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