Java-线程状态和等待唤醒机制和线程池

1.概念

线程一共有6中状态,相互之间可以互相转换。

等待唤醒案例(线程之间的通信)

实现:

等待唤醒案例:线程之间的通信
    创建一个顾客线程(消费者):告知老板要的包子的种类和数量,调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
    创建一个老板线程(生产者):花了5秒做包子,做好包子之后,调用notify方法,唤醒顾客吃包子

注意:
    顾客和老板线程必须使用同步代码块包裹起来,保证等待和唤醒只能有一个在执行
    同步使用的锁对象必须保证唯一
    只有锁对象才能调用wait和notify方法

Obejct类中的方法
void wait()
      在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前,导致当前线程等待。
void notify()
      唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
      会继续执行wait方法之后的代码
进入到TimeWaiting(计时等待)有两种方式
1.使用sleep(long m)方法,在毫秒值结束之后,线程睡醒进入到Runnable/Blocked状态
2.使用wait(long m)方法,wait方法如果在毫秒值结束之后,还没有被notify唤醒,就会自动醒来,线程睡醒进入到Runnable/Blocked状态

唤醒的方法:
     void notify() 唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
     void notifyAll() 唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
public static void main(String[] args) {
    //创建锁对象,保证唯一
    final Object obj = new Object();
    // 创建一个顾客线程(消费者)
    new Thread(){
        @Override
        public void run() {
            //一直等着买包子
            while(true){
                //保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
                synchronized (obj){
                    System.out.println("顾客1告知老板要的包子的种类和数量");
                    //调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
                    try {
                        obj.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    //唤醒之后执行的代码
                    System.out.println("包子已经做好了,顾客1开吃!");
                    System.out.println("---------------------------------------");
                }
            }
        }
    }.start();

    // 创建一个顾客线程(消费者)
    new Thread(){
        @Override
        public void run() {
            //一直等着买包子
            while(true){
                //保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
                synchronized (obj){
                    System.out.println("顾客2告知老板要的包子的种类和数量");
                    //调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
                    try {
                        obj.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    //唤醒之后执行的代码
                    System.out.println("包子已经做好了,顾客2开吃!");
                    System.out.println("---------------------------------------");
                }
            }
        }
    }.start();

    //创建一个老板线程(生产者)
    new Thread(){
        @Override
        public void run() {
            //一直做包子
            while (true){
                //花了5秒做包子
                try {
                    Thread.sleep(5000);//花5秒钟做包子
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                //保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
                synchronized (obj){
                    System.out.println("老板5秒钟之后做好包子,告知顾客,可以吃包子了");
                    //做好包子之后,调用notify方法,唤醒顾客吃包子
                    //obj.notify();//如果有多个等待线程,随机唤醒一个
                    obj.notifyAll();//唤醒所有等待的线程
                }
            }
        }
    }.start();
}

2.等待唤醒机制

就是在一个线程进行了规定操作后,就进入等待状态(wait()), 等待其他线程执行完他们的指定代码过后 再将其唤醒notify();在有多个线程进行等待时, 如果需要,可以使用 notifyAll()来唤醒所有的等待线程。wait/notify 就是线程间的一种协作机制。

等待唤醒中的方法

  1. wait:线程不再活动,不再参与调度,进入 wait set 中,因此不会浪费 CPU 资源,也不会去竞争锁了,这时的线程状态即是 WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的动作,也即是“通知(notify)”在这个对象上等待的线程从wait set 中释放出来,重新进入到调度队列(ready queue)中

  2. notify:则选取所通知对象的 wait set 中的一个线程释放;例如,餐馆有空位置后,等候就餐最久的顾客最先入座。

  3. notifyAll:则释放所通知对象的 wait set 上的全部线程。

3.线程池

线程池其实就是一个容纳多个线程的容器,其中的线程可以反复使用,省去了频繁创建线程对象的操作,无需反复创建线程而消耗过多资源。

Java里面线程池的顶级接口是java.util.concurrent.Executor,但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池,而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是java.util.concurrent.ExecutorService。 要配置一个线程池是比较复杂的,尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下,很有可能配置的线程池不是较优的,因此在java.util.concurrent.Executors线程工厂类里面提供了一些静态工厂,生成一些常用的线程池。官方建议使用Executors工程类来创建线程池对象。

使用:

线程池:JDK1.5之后提供的
    java.util.concurrent.Executors:线程池的工厂类,用来生成线程池
    Executors类中的静态方法:
        static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) 创建一个可重用固定线程数的线程池
        参数:
            int nThreads:创建线程池中包含的线程数量
        返回值:
            ExecutorService接口,返回的是ExecutorService接口的实现类对象,我们可以使用ExecutorService接口接收(面向接口编程)
    java.util.concurrent.ExecutorService:线程池接口
        用来从线程池中获取线程,调用start方法,执行线程任务
            submit(Runnable task) 提交一个 Runnable 任务用于执行
        关闭/销毁线程池的方法
            void shutdown()
    线程池的使用步骤:
        1.使用线程池的工厂类Executors里边提供的静态方法newFixedThreadPool生产一个指定线程数量的线程池
        2.创建一个类,实现Runnable接口,重写run方法,设置线程任务
        3.调用ExecutorService中的方法submit,传递线程任务(实现类),开启线程,执行run方法
        4.调用ExecutorService中的方法shutdown销毁线程池(不建议执行)

例子:

public class RunnableImpl implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"创建了一个新的线程执行");
    }
}
public static void main(String[] args) {
    //1.使用线程池的工厂类Executors里边提供的静态方法newFixedThreadPool生产一个指定线程数量的线程池
    ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
    //3.调用ExecutorService中的方法submit,传递线程任务(实现类),开启线程,执行run方法
    es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-1创建了一个新的线程执行
    //线程池会一直开启,使用完了线程,会自动把线程归还给线程池,线程可以继续使用
    es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-1创建了一个新的线程执行
    es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-2创建了一个新的线程执行

    //4.调用ExecutorService中的方法shutdown销毁线程池(不建议执行)
    es.shutdown();

    es.submit(new RunnableImpl());//抛异常,线程池都没有了,就不能获取线程了
}

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