多线程
(1)JDK5以后的针对线程的锁定操作和释放操作
Lock锁
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class SellTicket implements Runnable {
// 定义票
private int tickets = 100;
// 定义锁对象
private Lock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
// 加锁
lock.lock();
if (tickets > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "正在出售第" + (tickets--) + "张票");
}
} finally {
// 释放锁
lock.unlock();
}
}
}
}
/*
* 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：
* void lock()： 获取锁。
* void unlock():释放锁。
* ReentrantLock是Lock的实现类.
*/
public class SellTicketDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建资源对象
SellTicket st = new SellTicket();
// 创建三个窗口
Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");
Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");
Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");
// 启动线程
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
(2)死锁问题的描述和代码体现
/*
* 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：
* void lock()： 获取锁。
* void unlock():释放锁。
* ReentrantLock是Lock的实现类.
*/
public class SellTicketDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建资源对象
SellTicket st = new SellTicket();
// 创建三个窗口
Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");
Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");
Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");
// 启动线程
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
public class DieLock extends Thread {
private boolean flag;
public DieLock(boolean flag) {
this.flag = flag;
}
@Override
public void run() {
if (flag) {
synchronized (MyLock.objA) {
System.out.println("if objA");
synchronized (MyLock.objB) {
System.out.println("if objB");
}
}
} else {
synchronized (MyLock.objB) {
System.out.println("else objB");
synchronized (MyLock.objA) {
System.out.println("else objA");
}
}
}
}
}
/*
* 同步的弊端：
* A:效率低
* B: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
*/
public class DieLockDemo {
public static void main(String[] args) {
DieLock dl1 = new DieLock(true);
DieLock dl2 = new DieLock(false);
dl1.start();
dl2.start();
}
}
(3)生产者和消费者多线程体现(线程间通信问题)
以学生作为资源来实现的
资源类：Student
设置数据类：SetThread(生产者)
获取数据类：GetThread(消费者)
测试类：StudentDemo
代码：
A:最基本的版本，只有一个数据。
public class Student {
String name;
int age;
}
public class SetThread implements Runnable {
private Student s;
public SetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
// Student s = new Student();
s.name = "林青霞";
s.age = 27;
}
}
public class GetThread implements Runnable {
private Student s;
public GetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
// Student s = new Student();
System.out.println(s.name + "---" + s.age);
}
}
/*
* 分析：
* 资源类：Student
* 设置学生数据:SetThread(生产者)
* 获取学生数据：GetThread(消费者)
* 测试类:StudentDemo
*
* 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。
*
*/
public class StudentDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建资源
Student s = new Student();
//设置和获取的类
SetThread st = new SetThread(s);
GetThread gt = new GetThread(s);
//线程类
Thread t1 = new Thread(st);
Thread t2 = new Thread(gt);
//启动线程
t1.start();
t2.start();
}
}
B:改进版本，给出了不同的数据，并加入了同步机制
public class Student {
String name;
int age;
}
public class SetThread implements Runnable {
private Student s;
private int x = 0;
public SetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (s) {
if (x % 2 == 0) {
s.name = "林青霞";//刚走到这里，就被别人抢到了执行权
s.age = 27;
} else {
s.name = "刘意"; //刚走到这里，就被别人抢到了执行权
s.age = 30;
}
x++;
}
}
}
}
public class GetThread implements Runnable {
private Student s;
public GetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (s) {
System.out.println(s.name + "---" + s.age);
}
}
}
}
/* * 分析： * 资源类：Student * 设置学生数据:SetThread(生产者) * 获取学生数据：GetThread(消费者) * 测试类:StudentDemo * * 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。 * * 问题2：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 * A:同一个数据出现多次 * B:姓名和年龄不匹配 * 原因： * A: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。 * B:姓名和年龄不匹配 * 线程运行的随机性 * 线程安全问题： * A:是否是多线程环境 是 * B:是否有共享数据 是 * C:是否有多条语句操作共享数据 是 * 解决方案： * 加锁。 * 注意： * A:不同种类的线程都要加锁。 * B:不同种类的线程加的锁必须是同一把。 */ public class StudentDemo { public static void main(String[] args) { //创建资源 Student s = new Student(); //设置和获取的类 SetThread st = new SetThread(s); GetThread gt = new GetThread(s); //线程类 Thread t1 = new Thread(st); Thread t2 = new Thread(gt); //启动线程 t1.start(); t2.start(); } }C:等待唤醒机制改进该程序，让数据能够实现依次的出现
wait()
notify()
notifyAll() (多生产多消费)
public class Student {
String name;
int age;
boolean flag; // 默认情况是没有数据，如果是true，说明有数据
}
public class SetThread implements Runnable {
private Student s;
private int x = 0;
public SetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (s) {
//判断有没有
if(s.flag){
try {
s.wait(); //t1等着，释放锁
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if (x % 2 == 0) {
s.name = "林青霞";
s.age = 27;
} else {
s.name = "刘意";
s.age = 30;
}
x++; //x=1
//修改标记
s.flag = true;
//唤醒线程
s.notify(); //唤醒t2,唤醒并不表示你立马可以执行，必须还得抢CPU的执行权。
}
//t1有，或者t2有
}
}
}
public class GetThread implements Runnable {
private Student s;
public GetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (s) {
if(!s.flag){
try {
s.wait(); //t2就等待了。立即释放锁。将来醒过来的时候，是从这里醒过来的时候
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(s.name + "---" + s.age);
//林青霞---27
//刘意---30
//修改标记
s.flag = false;
//唤醒线程
s.notify(); //唤醒t1
}
}
}
}
/* * 分析： * 资源类：Student * 设置学生数据:SetThread(生产者) * 获取学生数据：GetThread(消费者) * 测试类:StudentDemo * * 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。 * * 问题2：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 * A:同一个数据出现多次 * B:姓名和年龄不匹配 * 原因： * A: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。 * B:姓名和年龄不匹配 * 线程运行的随机性 * 线程安全问题： * A:是否是多线程环境 是 * B:是否有共享数据 是 * C:是否有多条语句操作共享数据 是 * 解决方案： * 加锁。 * 注意： * A:不同种类的线程都要加锁。 * B:不同种类的线程加的锁必须是同一把。 * * 问题3: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。 * * 等待唤醒： * 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。 */ public class StudentDemo { public static void main(String[] args) { //创建资源 Student s = new Student(); //设置和获取的类 SetThread st = new SetThread(s); GetThread gt = new GetThread(s); //线程类 Thread t1 = new Thread(st); Thread t2 = new Thread(gt); //启动线程 t1.start(); t2.start(); } }
D: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
public class Student {
private String name;
private int age;
private boolean flag; // 默认情况是没有数据，如果是true，说明有数据
public synchronized void set(String name, int age) {
// 如果有数据，就等待
if (this.flag) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 设置数据
this.name = name;
this.age = age;
// 修改标记
this.flag = true;
this.notify();
}
public synchronized void get() {
// 如果没有数据，就等待
if (!this.flag) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 获取数据
System.out.println(this.name + "---" + this.age);
// 修改标记
this.flag = false;
this.notify();
}
}
public class SetThread implements Runnable {
private Student s;
private int x = 0;
public SetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
if (x % 2 == 0) {
s.set("林青霞", 27);
} else {
s.set("刘意", 30);
}
x++;
}
}
}
public class GetThread implements Runnable {
private Student s;
public GetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
s.get();
}
}
}
/* * 分析： * 资源类：Student * 设置学生数据:SetThread(生产者) * 获取学生数据：GetThread(消费者) * 测试类:StudentDemo * * 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。 * * 问题2：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 * A:同一个数据出现多次 * B:姓名和年龄不匹配 * 原因： * A: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。 * B:姓名和年龄不匹配 * 线程运行的随机性 * 线程安全问题： * A:是否是多线程环境 是 * B:是否有共享数据 是 * C:是否有多条语句操作共享数据 是 * 解决方案： * 加锁。 * 注意： * A:不同种类的线程都要加锁。 * B:不同种类的线程加的锁必须是同一把。 * * 问题3: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。 * * 等待唤醒： * 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。 * * 最终版代码中： * 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。 */ public class StudentDemo { public static void main(String[] args) { //创建资源 Student s = new Student(); //设置和获取的类 SetThread st = new SetThread(s); GetThread gt = new GetThread(s); //线程类 Thread t1 = new Thread(st); Thread t2 = new Thread(gt); //启动线程 t1.start(); t2.start(); } }
(4)线程组
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + x);
}
}
}
/*
* 线程组： 把多个线程组合到一起。
* 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。
*/
public class ThreadGroupDemo {
public static void main(String[] args) {
// method1();
// 我们如何修改线程所在的组呢?
// 创建一个线程组
// 创建其他线程的时候，把其他线程的组指定为我们自己新建线程组
method2();
// t1.start();
// t2.start();
}
private static void method2() {
// ThreadGroup(String name)
ThreadGroup tg = new ThreadGroup("这是一个新的组");
MyRunnable my = new MyRunnable();
// Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name)
Thread t1 = new Thread(tg, my, "林青霞");
Thread t2 = new Thread(tg, my, "刘意");
System.out.println(t1.getThreadGroup().getName());
System.out.println(t2.getThreadGroup().getName());
//通过组名称设置后台线程，表示该组的线程都是后台线程
tg.setDaemon(true);
}
private static void method1() {
MyRunnable my = new MyRunnable();
Thread t1 = new Thread(my, "林青霞");
Thread t2 = new Thread(my, "刘意");
// 我不知道他们属于那个线程组,我想知道，怎么办
// 线程类里面的方法：public final ThreadGroup getThreadGroup()
ThreadGroup tg1 = t1.getThreadGroup();
ThreadGroup tg2 = t2.getThreadGroup();
// 线程组里面的方法：public final String getName()
String name1 = tg1.getName();
String name2 = tg2.getName();
System.out.println(name1);
System.out.println(name2);
// 通过结果我们知道了：线程默认情况下属于main线程组
// 通过下面的测试，你应该能够看到，默任情况下，所有的线程都属于同一个组
System.out.println(Thread.currentThread().getThreadGroup().getName());
}
}
(5)线程池
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + x);
}
}
}
import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; /* * 线程池的好处：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。 * * 如何实现线程的代码呢? * A: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) * B: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。 * C:调用如下方法即可 * Future<?> submit(Runnable task) * <T> Future<T> submit(Callable<T> task) * D:我就要结束，可以吗? * 可以。 */ public class ExecutorsDemo { public static void main(String[] args) { // 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) ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2); // 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程 pool.submit(new MyRunnable()); pool.submit(new MyRunnable()); //结束线程池 pool.shutdown(); } }
(6)多线程实现的第三种方案
import java.util.concurrent.Callable;
//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。
public class MyCallable implements Callable {
@Override
public Object call() throws Exception {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + x);
}
return null;
}
}
import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; /* * 多线程实现的方式3： * A: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) * B: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。 * C:调用如下方法即可 * Future<?> submit(Runnable task) * <T> Future<T> submit(Callable<T> task) * D:我就要结束，可以吗? * 可以。 */ public class CallableDemo { public static void main(String[] args) { //创建线程池对象 ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2); //可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程 pool.submit(new MyCallable()); pool.submit(new MyCallable()); //结束 pool.shutdown(); } }
import java.util.concurrent.Callable;
/*
* 线程求和案例
*/
public class MyCallable implements Callable<Integer> {
private int number;
public MyCallable(int number) {
this.number = number;
}
@Override
public Integer call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int x = 1; x <= number; x++) {
sum += x;
}
return sum;
}
}
import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.Future; /* * 多线程实现的方式3： * A: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) * B: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。 * C:调用如下方法即可 * Future<?> submit(Runnable task) * <T> Future<T> submit(Callable<T> task) * D:我就要结束，可以吗? * 可以。 */ public class CallableDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException { // 创建线程池对象 ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2); // 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程 Future<Integer> f1 = pool.submit(new MyCallable(100)); Future<Integer> f2 = pool.submit(new MyCallable(200)); // V get() Integer i1 = f1.get(); Integer i2 = f2.get(); System.out.println(i1); System.out.println(i2); // 结束 pool.shutdown(); } }
/*
* 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。
*/
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
// 继承Thread类来实现多线程
new Thread() {
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":"
+ x);
}
}
}.start();
// 实现Runnable接口来实现多线程
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":"
+ x);
}
}
}) {
}.start();
// 更有难度的
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println("hello" + ":" + x);
}
}
}) {
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println("world" + ":" + x);
}
}
}.start();
}
}
import java.util.Timer; import java.util.TimerTask; /* * 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) * public void schedule(TimerTask task,long delay,long period) * public void cancel() * TimerTask:任务 */ public class TimerDemo { public static void main(String[] args) { // 创建定时器对象 Timer t = new Timer(); // 3秒后执行爆炸任务 // t.schedule(new MyTask(), 3000); //结束任务 t.schedule(new MyTask(t), 3000); } } // 做一个任务 class MyTask extends TimerTask { private Timer t; public MyTask(){} public MyTask(Timer t){ this.t = t; } @Override public void run() { System.out.println("beng,爆炸了"); t.cancel(); } }
import java.util.Timer; import java.util.TimerTask; /* * 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) * public void schedule(TimerTask task,long delay,long period) * public void cancel() * TimerTask:任务 */ public class TimerDemo2 { public static void main(String[] args) { // 创建定时器对象 Timer t = new Timer(); // 3秒后执行爆炸任务第一次，如果不成功，每隔2秒再继续炸 t.schedule(new MyTask2(), 3000, 2000); } } // 做一个任务 class MyTask2 extends TimerTask { @Override public void run() { System.out.println("beng,爆炸了"); } }
import java.io.File;
import java.text.ParseException;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
/*
* 需求：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)
*/
class DeleteFolder extends TimerTask {
@Override
public void run() {
File srcFolder = new File("demo");
deleteFolder(srcFolder);
}
// 递归删除目录
public void deleteFolder(File srcFolder) {
File[] fileArray = srcFolder.listFiles();
if (fileArray != null) {
for (File file : fileArray) {
if (file.isDirectory()) {
deleteFolder(file);
} else {
System.out.println(file.getName() + ":" + file.delete());
}
}
System.out.println(srcFolder.getName() + ":" + srcFolder.delete());
}
}
}
public class TimerTest {
public static void main(String[] args) throws ParseException {
Timer t = new Timer();
String s = "2014-11-27 15:45:00";
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
Date d = sdf.parse(s);
t.schedule(new DeleteFolder(), d);
}
}
(7)多线程的面试题
1: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。
2:同步有几种方式，分别是什么?
两种。
同步代码块
同步方法
3:启动一个线程是run()还是start()?它们的区别?
start();
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
4: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。
5: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。
6: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。
(7)多线程的面试题