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每日一考和复习
每日一考
- 谈谈你对程序、进程、线程的理解
// 我的答案
1.程序：
2.进程：资源分配的最小单位，一个进程可以包含多个线程
3.线程：独立执行的最小单位，同进程中的多个线程共享同样的资源（堆，方法区）
// 参考答案
1.程序是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码，静态对象
2.进程是程序的一次执行过程，或是 正在运行的一个程序。是一个动态的过程：有它自身的产生、存在和消亡的过程
3.线程：进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的一条执行路径，线程作为调度和执行的单位，每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器
- 代码完成继承Thread的方式创建分线程，并遍历100以内的自然数
package com.water.java;
/**
* @auther water
* @create 2020-04-07-18:22
*/
public class MyThread extends Thread{
@Override
public void run() {
super.run();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(getName() + ":" + i);
}
}
public static void main(String[] args) {
MyThread thread1 = new MyThread();
thread1.start();
}
}
- 代码完成实现Runnable接口的方法创建分线程，并遍历100以内的自然数
package com.water.java;
/**
* @auther water
* @create 2020-04-07-18:27
*/
public class MyThread2 implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" +i);
}
}
public static void main(String[] args) {
Thread thread1 = new Thread(new MyThread2());
thread1.start();
}
}
- 对比两种创建方式
//我的答案
1.实现接口可以多继承，继承Thread类只能单继承
2.实现接口的一个对象可以被对个线程调用，且资源共享
//参考答案
相同点：都需要重写run()，将线程要执行的逻辑声明在run()中
不同点：
1.实现的方式没有类的单继承性的局限性
2.实现的方式更适合来处理多个线程有共享数据的情况
- 说说你对IDEA中Project和Module的理解
//我的答案
（记混了，写的模板的理解）一段代码的缩写，经常使用的代码块或语句可以使用模块，使用更加方便
//参考答案
project相当于Eclipse中的workspace，module相当于真正的project
复习
day18的学习内容
多线程（接day18）
线程的生命周期
- JDK中用Thread.State类定义了线程的几种状态
要想实现多线程，必须在主线程中创建新的线程对象。Java语言使用Thread类及其子类的对象来表示线程，在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下的五种状态：
- 新建： 当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时，新生的线程对象处于新建状态
- 就绪：处于新建状态的线程被start()后，将进入线程队列等待CPU时间片，此时它已具备了运行的条件，只是没分配到CPU资源
- 运行：当就绪的线程被调度并获得CPU资源时,便进入运行状态， run()方法定义了线程的操作和功能
- 阻塞：在某种特殊情况下，被人为挂起或执行输入输出操作时，让出 CPU 并临时中止自己的执行，进入阻塞状态
- 死亡：线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性地中止或出现异常导致结束
线程的同步
- 多线程出现了安全问题
- 问题的原因：
当多条语句在操作同一个线程共享数据时，一个线程对多条语句只执行了一部分，还没有执行完，另一个线程参与进来执行。导致共享数据的错误。 - 解决办法：
对多条操作共享数据的语句，只能让一个线程都执行完，在执行过程中，其他线程不可以参与执行，使用同步代码块解决继承Thread类的方式的线程安全问题
- Synchronized的使用方法
- Java对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式：同步机制
// 使用方法
synchronized(同步监视器){
//需要被同步的代码
}
- 说明：
1.操作共享数据的代码，即为需要被同步的代码。 -->不能包含代码多了，也不能包含代码少了
2.共享数据：多个线程共同操作的变量
3.同步监视器，俗称：锁。任何一个类的对象，都可以充当锁
要求：多个线程必须要共用同一把锁
while (true) {
synchronized (this) {
if (ticket > 0) {// 也可用-类名.class，反射暂时了解
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(getName() + "：卖票，票号为：" + ticket);
ticket--;
} else {
break;
}
}
}
说明：在继承Thread类创建多线程的方式中，慎用this充当同步监视器，考虑使用当前类充当同步监视器
- synchronized还可以放在方法声明中，表示整个方法为同步方法
private synchronized void show() {//同步监视器：this
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票，票号为：" + ticket);
ticket--;
}
}
关于同步方法的总结：
- 同步方法仍然涉及到同步监视器，只是不需要我们显式的声明。
- 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
优点： 同步的方式，解决了线程的安全问题
局限性： 操作同步代码时，只能有一个线程参与，其他线程等待。相当于是一个单线程的过程，效率低
饿汉式线程安全问题解决
class Bank {
private Bank() {
}
private static Bank instance = null;
//方式一：效率稍差
public static Bank getInstance() {
synchronized (Bank.class) {
if (instance == null) {
instance = new Bank();
}
return instance;
}
}
//方式二：效率更高
public static Bank getInstance2() {
if (instance == null) {
synchronized (Bank.class) {
if (instance == null) {
instance = new Bank();
}
}
}
return instance;
}
}
死锁
-
死锁的理解：不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃，都在等待对方放弃自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁
-
说明：
①出现死锁后，不会出现异常，不会出现提示，只是所有的线程都处于阻塞状态，无法继续
②我们使用同步时，要避免出现死锁
//死锁的示例
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
StringBuffer s1 = new StringBuffer();
StringBuffer s2 = new StringBuffer();
new Thread() {
@Override
public void run() {
synchronized (s1) {
s1.append("a");
s2.append("1");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (s2) {
s1.append("b");
s2.append("2");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}.start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (s2) {
s1.append("c");
s2.append("3");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (s1) {
s1.append("d");
s2.append("4");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}).start();
}
}
- 解决方法
①专门的算法、原则
②尽量减少同步资源的定义
③尽量避免嵌套同步
Lock
- 从JDK 5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当
- java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象
- ReentrantLock 类实现了 Lock ，它拥有与synchronized 相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁
class Window implements Runnable {
private int ticket = 100;
//1.实例化ReentrantLock
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
//2.调用锁定方法lock()
lock.lock();
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：售票，票号为：" + ticket);
ticket--;
} else {
break;
}
} finally {
//3.调用解锁方法：unlock()
lock.unlock();
}
}
}
}
小结
-
面试题：synchronized 与 Lock的异同？
相同：二者都可以解决线程安全问题
不同：synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器
Lock需要手动的启动同步（lock()），同时结束同步也需要手动的实现（unlock()） -
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）
线程的通信
-
涉及到的三个方法：
wait():一旦执行此方法，当前线程就进入阻塞状态，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。如果有多个线程被wait，就唤醒优先级高的那个
notifyAll():一旦执行此方法，就会唤醒所有被wait的线程 -
说明：
- wait()，notify()，notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中
- 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IllegalMonitorStateException异常 - wait()，notify()，notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中
//线程通信的例子：使用两个线程打印 1-100。线程1, 线程2 交替打印
class Number implements Runnable {
private int number = 1;
private Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (obj) {
obj.notify();
if (number <= 100) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + number);
number++;
try {
//使得调用如下wait()方法的线程进入阻塞状态
obj.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
} else {
break;
}
}
}
}
}
public class CommunicationTest {
public static void main(String[] args) {
Number number = new Number();
Thread t1 = new Thread(number);
Thread t2 = new Thread(number);
t1.setName("线程1");
t2.setName("线程2");
t1.start();
t2.start();
}
}
☆面试题：sleep() 和 wait()的异同？
- 相同点：一旦执行方法，都可以使得当前的线程进入阻塞状态
- 不同点：
①两个方法声明的位置不同：Thread类中声明sleep() , Object类中声明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关于是否释放同步监视器：如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中，sleep()不会释放锁，wait()会释放锁
生产者/消费者问题
-
问题描述：
生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk)，而消费者(Customer)从店员处取走产品，店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20），如果生产者试图生产更多的产品，店员会叫生产者停一下，如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产；如果店中没有产品了，店员会告诉消费者等一下，如果店中有产品了再通知消费者来取走产品 -
分析：
- 是否是多线程问题？是，生产者线程，消费者线程
- 是否有共享数据？是，店员（或产品）
- 如何解决线程的安全问题？同步机制,有三种方法
- 是否涉及线程的通信？是
class Clerk {
private int productCount = 0;
//生产产品
public synchronized void produceProduct() {
if (productCount < 20) {
productCount++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":开始生产第" + productCount + "个产品");
notify();
} else {
//等待
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//消费产品
public synchronized void consumeProduct() {
if (productCount > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":开始消费第" + productCount + "个产品");
productCount--;
notify();
} else {
//等待
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
class Producer extends Thread {//生产者
private Clerk clerk;
public Producer(Clerk clerk) {
this.clerk = clerk;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(getName() + ":开始生产产品.....");
while (true) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
clerk.produceProduct();
}
}
}
class Consumer extends Thread {//消费者
private Clerk clerk;
public Consumer(Clerk clerk) {
this.clerk = clerk;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(getName() + ":开始消费产品.....");
while (true) {
try {
Thread.sleep(20);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
clerk.consumeProduct();
}
}
}
public class ProductTest {
public static void main(String[] args) {
Clerk clerk = new Clerk();
Producer p1 = new Producer(clerk);
p1.setName("生产者1");
Consumer c1 = new Consumer(clerk);
c1.setName("消费者1");
Consumer c2 = new Consumer(clerk);
c2.setName("消费者2");
p1.start();
c1.start();
c2.start();
}
}
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
- 相比run()方法，可以有返回值
- 方法可以抛出异常
- 支持泛型的返回值
- 需要借助FutureTask类，比如获取返回结果
//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 numThread = new NumThread();
//4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象
FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread);
//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，并调用start()
new Thread(futureTask).start();
try {
//6.获取Callable中call方法的返回值
//get()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 = futureTask.get();
System.out.println("总和为：" + sum);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口创建多线程方式强大？
- call()可以有返回值的。
- call()可以抛出异常，被外面的操作捕获，获取异常的信息
- Callable是支持泛型的
新增方式二：使用线程池
- 背景： 经常创建和销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大
- 思路： 提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具
- 好处：
① 提高响应速度（减少了创建新线程的时间）
② 降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
③ 便于线程管理
corePoolSize：核心池的大小
maximumPoolSize：最大线程数
keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
class NumberThread implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <= 100; i++) {
if (i % 2 == 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
}
}
}
}
class NumberThread1 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池
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service;
//设置线程池的属性
// System.out.println(service.getClass());
// service1.setCorePoolSize(15);
// service1.setKeepAliveTime();
//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 NumberThread());//适合适用于Runnable
service.execute(new NumberThread1());//适合适用于Runnable
// service.submit(Callable callable);//适合使用于Callable
//3.关闭连接池
service.shutdown();
}
}
面试题：创建多线程有几种方式？四种！
