多线程学习（下）

2024-01-30 08:57:16

1、线程同步

  • 多个线程操作共享数据时，出现的线程安全问题

  • 解决方式：

    • 方式一：同步代码块---不能包含多了，也不能包含少了

      synchronized(同步监视器){
    //需要被同步的代码
}

      • 说明：操作共享数据的代码==需要被同步的代码
        共享数据：多个线程共同操作的变量

      • 同步监视器：锁，任何一个类的对象都可充当为锁

        要求：多个线程必须要共用同一把锁

        • 对于继承Thread类创建多线程方法

          1. 同步监视器可以考虑使用定义静态类对象
          2. 可以考虑使用当前类对象synchronized (类名.class)

        • 对于实现Runnable接口创建多线程方法

          1. 同步监视器可以考虑使用 this

    • 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，将此方法声明为同步的

      private synchronized void show(){ 
    //同步监视器 this
    
}
private static synchronized void show(){ 
    //同步监视器:当前类本身    
}

      1. 同步方法仍然涉及到同步监视器，只是不需要显式的声明

      2. 非静态的同步方法，同步监视器是：this

        静态的同步方法,同步监视器是：当前类本身

    • 方式三：Lock(锁) jdk5.0新增

      1. 实例化ReentrantLock

      2. 调用lock()方法

      3. 调用解锁方法unlock()

        package com.han.java.ere;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * 解决线程安全的方式三：lock--- jdk5.0新增
 * @author hlrstart
 * @create 2021-04-04-9:35
 */
public class LockTest {
    public static void main(String[] args) {
        Windw win=new Windw();
        Thread t1=new Thread(win);
        Thread t2=new Thread(win);
        Thread t3=new Thread(win);
        t1.setName("窗口一");
        t2.setName("窗口二");
        t3.setName("窗口三");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}
class Windw implements  Runnable{
    private int sticket=100;
//    1.实例化ReentrantLock
     private ReentrantLock lock=new ReentrantLock() ;
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            try {
//              2.调用lock()方法
                lock.lock();
                if (sticket > 0) {
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 票号为" + sticket);
                    sticket--;
                } else {
                    break;
                }
            }finally {
//          3.调用解锁方法
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

  • 同步的方式优缺点

    • 优点：解决了线程安全问题
    • 局限性：操作同步代码时，是单线程的过程，效率低

  • 线程死锁问题

    • 不同的线程分别占用对方需要的资源不放弃，都在等待对方释放自己需要的资源。

    • 出现死锁，不会出现异常，不会出现提示，所有线程都处于阻塞状态，无法继续。

2、线程通信

涉及到的三个方法

  • wait()：一旦执行此方法，当前线程进入阻塞状态，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，若有多个线程被wait()，就唤醒优先级高的那一个

  • 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，否则会出现异常。
    3. wait()、notify()、notifyAll() 三个方法是定义在java.lang.Object类中。

3、JDK5.0新增线程创建方式

新增方式一：实现Callable接口

  • 与使用Runnable相比，Callable功能更强大些

    • call()方法可以有返回值
    • call()方法可以抛出异常
    • 支持泛型的返回值
    • 需要借助FutureTask类，获取返回结果

  • 实现步骤

    1. 创建一个实现Callable的实现类
    2. 实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
    3. 创建Callable接口实现类的对象
    4. 将此Callable接口实现类的对象作为参数传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask 的对象
    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，调用start()
    6. 获取Callable中call方法的返回值
    package com.han.createThread;
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  ---jdk5.0 新增
 *
 * @author hlrstart
 * @create 2021-04-04-11:24
 */

//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;
    }
}
public class ThreadNEw {
    public static void main(String[] args) {
       // 3.创建Callable接口实现类的对象
        NumThread num=new NumThread();
  //4.将此Callable接口实现类的对象作为参数传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask 的对象     
        FutureTask f=new FutureTask(num);
  //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，调用start()
        new Thread(f).start();
        try {
//   6.         get()方法的返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值
          Object sum=  f.get();
            System.out.println("总和为："+sum);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

新增方式二：使用线程池（开发中使用）

  • 思想：提前创建好多个线程，放入线程池，使用时直接获取，使用完放回池中。

  • 好处：

    • 提高响应速度（减少创建新线程的时间）
    • 降低资源消耗（重复利用）
    • 便于线程管理

  • 实现步骤

    1. 提供指定线程数量的线程

    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

      class Num implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <=100; i++) {
            if(i%2==0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
            }
        }
    }
}
public class ThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        //1.提供指定线程数量的线程
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
        //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 Num()); //适用于Runnable
//        service.submit(Callable callable); //适用于callable
    }
}

4、涉及到的面试题

  1. sleep()和wait()的异同？、

    相同点：

    • 执行该方法，都可以使当前线程进入阻塞状态

    不同点：

    1. 两个方法的定义位置不同：Thread类中定义sleep(),Object类中定义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. 是否会释放同步监视器：若两个方法都使用在同步代码块或同步方法中，sleep()不会释放（例如睡眠中，厕所门依然没有打开），wait()会释放

  2. 面试题：synchronized 与Lock的异同

    相同：

    • 都可以解决线程安全问题

    不同点：

    • synchronized机制在执行完同步代码之后，自动释放同步监视器

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

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