【Java26】线程创建，卖票/同步/卖包子，6态

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1.线程第一种创建方式

如下FileOutputStream源码中抛出异常，为了让写代码人自己写异常提示信息。

package com.itheim07.thread;
/*
*   进程和线程
*       1. 进程 :  航空母舰(资源: 燃油 弹药)
*       2. 线程 :  舰载机
*     一个软件运行: 一个军事活动, 必须有一艘航母出去，但执行具体任务的是航母上的舰载机
*     一个软件运行,至少一个进程, 一个进程中至少一个线程。谷歌浏览器是多进程，进程多了，占用资源多，速度快
*	
*   cpu: 4核 8线程
*       线程要运行,需要cpu授予执行权(指挥室)，指挥室可以同时调度8架 飞机
*       1. 并行 : 同一时间,同时执行 (并行只能8线程)
*       2. 并发 : 同一段时间, 实际上是交替执行, 速度快的时候看起来像是同时执行（频率快）(常见: 并发1800线程)
*
*   cpu调度算法（并发）
*       1. 分时调度 : 1800s, 每个线程1s
*       2. 抢占式调度 : 按照线程优先级进行分配, 优先级高（可以自己设置）一般就分配的多(随机性强) java
*
*   为什么需要多线程?
*       1. 默认java代码有两个线程
*           1. main方法线程 : 主线程
*           2. GC线程(jvm使用的,我们无法调度)
*       2. 一个线程可用, 有什么局限性？只能做一件事
*       3. 如果想要同时执行多个任务 -> 多线程
*/
public class ThreadDemo {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        new Thread(new Runnable() {
    
    
            @Override
            public void run() {
    
    
                while(true){
    
    
                    System.out.println("播放音乐...");
                }
            }
        }).start(); //.start()不能改成.run()
        boolean result = true;
        while(result){
    
     
            System.out.println("下载电影...");
        }
       /* while(result){ //虽然骗了编译器，但还是不能执行到这里
            System.out.println("播放音乐...");
        }*/
    }
}

如下线程的第一种创建方式: 1. 将类声明为 Thread 的子类。 2. 该子类应重写 Thread 类的 run 方法。3. 接下来可以分配并启动该子类的实例。

package com.itheima01.thread;
/*
    Thread：1. start() : 启动线程,jvm会创建线程,并调用run方法
           2. static Thread currentThread()，返回对当前正在执行的线程对象的引用。
          3. String getName() : 获取线程名称
     !!! Thread.currentThread().getName() : 获取当前线程名称

      线程默认命名规则：1. main线程 :  main
         2. 子线程(main线程创建的线程) : static int number;static被共享
            Thread-0 , 1, 2 ...
*/
public class ThreadDemo02 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
//        Thread thread = Thread.currentThread();
//        String name = thread.getName(); 
//        System.out.println(name); // main
        //下面一行等同于上面
        System.out.println("主:" + Thread.currentThread().getName());
        
        YourThread yt = new YourThread();
        yt.start(); //子：Thread-0        
        YourThread yt2 = new YourThread();
		yt.run(); //子：main。  因为子线程YourThread还未执行起飞	，被main飞机拖着走	
        YourThread yt3 = new YourThread();
        yt3.start(); //子：Thread-2。  不是Thread-1是因为yt2未起飞但依旧new了yt2

//        Person p = new Person(); //执行空参构造
//        System.out.println(p.number); //0 
//        Person p2 = new Person();
//        System.out.println(p2.number); //1
    }
}
class YourThread extends Thread{
    
    
    @Override
    public void run() {
    
    
        System.out.println("子:" + Thread.currentThread().getName());
    }
}
class Person{
    
    
    static int number=-1;
    public Person(){
    
    
        number++;
    }
}

2.线程第二种创建方式

package com.itheima02.runnable;
/*
* 线程第二种创建方式： 1. 声明实现 Runnable 接口的类。
*      				 2. 该类然后实现 run 方法。
*       			 3. 然后可以分配该类的实例，在创建 Thread 时作为一个参数来传递并启动。
*      					Thread(Runnable target)
*/
public class RunnableDemo {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        MyRunnable mr = new MyRunnable(); // 分配该类的实例
        Thread t = new Thread(mr);
        t.start();  //Thread-0
    }
}
class MyRunnable implements Runnable{
    
    
    @Override
    public void run() {
    
    
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

package com.itheima02.runnable;
//用匿名内部类简化上面代码
public class RunnableDemo02 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    		
      /* Runnable mr = new Runnable(){ //用接口名Runnable代替子类类名，匿名对象。不用再写class MyRunnable implements Runnable{}  //Runnable mr = new MyRunable(); //向上转型
            @Override    //new一个接口()再{},是new这个接口的子类对象
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            }
        };
        Thread t = new Thread(mr);
        t.start();
	   //new Thread(mr).start(); */

//111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
       new Thread(new Runnable() {
    
    
           @Override
           public void run() {
    
     //主要关注run
               System.out.println(Thread.currentThread().getName());
           }
       }).start();
	   
//new Thread(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName())).start();
    }
}

3.卖票案例

package com.itheima03.ticket;
/*
*  需求假设某航空公司有三个窗口发售某日某次航班的100张票，100张票可以作为共享资源,三个售票窗口需要创建三个线程
*  	    好处: 多线程执行同一任务,比较快
*  	        1. 程序(单线程) , 并发1600线程, cpu分配执行权: 1/1600
*  	        2. 程序(多线程 100)  , 并发1700, cpu分配给我们的程序执行权更多：1/17
*  	    注意: 线程不是越多越好(线程本身很占内存, 慢。票数不多不需要用多线程)
*/
public class TicketDemo01 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        MyWindow mw1 = new MyWindow(); //堆中开一块空间，不加static，number=100进堆
        mw1.setName("窗口壹");
        MyWindow mw2 = new MyWindow(); //同上
        mw2.setName("窗口222");
        MyWindow mw3 = new MyWindow(); //同上
        mw3.setName("窗口三三三");
        
        mw1.start();
        mw2.start();
        mw3.start();
    }
}

//11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
class MyWindow extends Thread{
    
    
    static int number = 100; //去掉static，每创建一个MyWindow窗口在堆里开辟一块空间，三个窗口各卖100张
    @Override
    public void run() {
    
    
       while(number > 0){
    
    
           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖出第" + number + "张票");
           number--;
       }
    }
}

/*
*   两种线程创建方式： 1. 继承Thread.
*       			   2. 实现Runnbale
*   如上第二种方案会更好一些，不需要加static，因为只new了一个对象
*       1. 实现接口,而不是继承类(扩展性更强) 接口可以多实现,但是类只能单继承（MyWindow继承Thread后，就不能继承另外的类。MyTask可以继承其他类，实现其他接口）
*       2. 更符合 面向对象 (高内聚,低耦合：线程独立，和业务代码MyTask分离，传入卖猪肉任务也行)。封装(各干各的,有必要再进行合作)
*/

如下线程同步问题分析：两种创建方式3个窗口都总卖出102张票，而不是100张。三个窗口同时卡在打印正在卖出第100张票。t1在卖第100张票时，cpu可能会切到t3和t2，可以控制t2和t3不动，等t1的number- -完再动。

4.线程同步

package com.itheima04.synchronizedd;
import java.io.IOException;
/*
*   synchronized 关键字 
*       1. 代码块
*           synchronized(锁对象){
*               代码A
*           }
*           1. 锁对象可以是任意对象,但必须唯一
*           2. 同步代码块中的 代码A 同一时间,只允许一个线程执行
* 使用同步锁的注意点：1. 在保证业务逻辑可用的情况,同步锁加的范围越小越好
* 
* 2. 锁对象必须唯一：<1> 如果能保证当前对象唯一,this也可以作为锁对象 (更节省内存)
*  <2> 当前类名.class(最好的锁对象) -> Class对象(一个类被加载,在内存都会有一个Class对象) 反射
*/
public class TicketDemo02 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        MyTask mt = new MyTask();        
        //上面只new了一个，可以用this
        Thread t1 = new Thread(mt);
        t1.setName("窗口壹");
        Thread t2 = new Thread(mt);
        t2.setName("窗口222");
        Thread t3 = new Thread(mt);
        t3.setName("窗口三三三");   
        
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

//1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
class MyTask implements Runnable{
    
     
    int number = 100;
//    Object obj = new Object();  //锁对象
    @Override
    public void run() {
    
    
        while(number > 0){
    
    

//1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111        
            synchronized(MyTask.class){
    
     //MyTask.class也可以换成this
                if(number <= 0){
    
    
                    break;
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖出第" + number + "张票");
                number--;
            }  

//111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111             
//这边只能try catch不能throws，原因：父类Runnable中run方法没有声明抛出编译异常，所以子类也不能throws        
            try {
    
    
                Thread.sleep(1); //线程啥事也不干,暂停1ms，cpu有空闲切换其他线程
            } catch (InterruptedException e) {
    
     
                e.printStackTrace();
            }
        } //while里
    }
}

如下t2卖到0张时出while，而t1和t3还在while里，此时number=0，所以变为0和-1。

如下把synchronized拖到外面也不行

如下加if(number <= 0)，没有加浪费时间代码，所以看不到交替效果，但不会出现0和-1。

obj是锁对象即钥匙，如下钥匙不能进方法（每个线程一把即三把钥匙了），只能在成员位置。

用this，不用new object()，可以节约内存。

package com.itheima05.method;
/*
*   synchronized 方法（同步方法）
*         1. 语法 :  方法声明 + synchronized
*         2. 同步方法有没有锁对象? 有
*               1. 普通方法: 是this
*               2. 静态方法: 静态不能和对象（this）有关。 是当前类名.class
*/
public class TicketDemo02 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        MyTask mt = new MyTask();        
        Thread t1 = new Thread(mt);
        t1.setName("窗口壹");
        Thread t2 = new Thread(mt);
        t2.setName("窗口222");
        Thread t3 = new Thread(mt);
        t3.setName("窗口三三三");
        
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

//11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
class MyTask implements Runnable{
    
    
    static int number = 100;
    @Override
    public void run() {
    
     
        while(number > 0){
    
    
            method(); //非静态方法可以调用静态方法

//11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111            
            try {
    
    
                Thread.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
    
    
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

//11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
    //同步方法效果  等价于 同步代码块
    private static synchronized void method() {
    
     //静态方法不能和对象关键字如this相关
        if(number <= 0){
    
    
            return;  //break只能写在循环和switch里
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖出第" + number + "张票");
        number--;
    }
}

package com.itheima06.lock;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/*
*   Lock 接口：1. 实现类 ReentrantLock
*            2. lock() 获取锁(获取钥匙)
*           3. unlock() 释放锁 (还钥匙)
*/
public class TicketDemo02 {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        MyTask mt = new MyTask();
        Thread t1 = new Thread(mt);
        t1.setName("窗口壹");
        Thread t2 = new Thread(mt);
        t2.setName("窗口222");
        Thread t3 = new Thread(mt);
        t3.setName("窗口三三三");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

//11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
class MyTask implements Runnable{
    
    
    int number = 100;
    Lock lock = new ReentrantLock(); //创建lock对象
    @Override
    public void run() {
    
    
        while(number > 0){
    
    

//111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
            lock.lock();
            if(number <= 0){
    
    
//                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                lock.unlock(); // 注意: lock提供了锁的可视化操作(线程执行结束,要记得手动释放。厕所上完不能带走钥匙)//同步代码块return或break后是jvm自动释放锁。//这里不加lock.unlock()程序停不下来。
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖出第" + number + "张票");
            number--;
            lock.unlock();
        }
    }
}

5.卖包子

package com.itheima07.bz;

public class Demo {
    
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    
    
        Object obj = new Object();        
//      obj.wait(); //IllegalMonitorStateException : 非法的监视状态异常，因为.wait()必须锁对象调用如下
        synchronized (obj){
    
    
            obj.wait(); //不会报错，一直等待。在锁对象中
        }
    }
}

吃货问包子铺就占用CPU，唤醒可以获取cpu执行权不是一定。如下两个方法wait和notify不是给线程调用的，而是给锁对象【锁对象可以是任意对象】调用的如上所示。BaoZi只能一个线程对其操作。

package com.itheima07.bz;

public class BaoZi {
    
    
    boolean isHave=false; //默认没有包子
}

package com.itheima07.bz;

public class BaoziPu extends Thread {
    
    
    BaoZi bz;
    public BaoziPu(BaoZi bz){
    
    
        this.bz = bz;
    }
    @Override
    public void run() {
    
           
        while(true){
    
     //不停生产包子 
                  
            synchronized (bz){
    
     //加锁: 同步代码，生产包子时不让别人打扰我。注意下面wait和notify
                if(bz.isHave){
    
    
                    try {
    
    
                        bz.wait(); //包子铺有包子就等待，这个方法由包子bz调用
                    } catch (InterruptedException e) {
    
    
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("包子铺生产包子...");
                bz.isHave = true;
                bz.notify(); //唤醒吃货
            }
        }  //while里
    }
}

package com.itheima07.bz;

public class ChiHuo  extends Thread{
    
    
    BaoZi bz;
    public ChiHuo(BaoZi bz){
    
    
        this.bz = bz;
    }
    @Override
    public void run() {
    
    
        while(true){
    
     //不停吃包子
        
            synchronized (bz){
    
    
                if(!bz.isHave){
    
    
                    try {
    
    
                        bz.wait(); //吃货没有包子就等待
                    } catch (InterruptedException e) {
    
    
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("吃货吃包子");
                bz.isHave = false;                
                bz.notify(); //唤醒包子铺
            }
        }
    }
}

package com.itheima07.bz;

public class BzDemo {
    
    
    public static void main(String[] args) {
    
    
        BaoZi bz = new BaoZi();
        BaoziPu bzp = new BaoziPu(bz); //和下面一行共同操作一个包子对象
        ChiHuo ch = new ChiHuo(bz);        
        bzp.start();
        ch.start();
    }
}

如下第一次没有包子，所以绕过if到1。运行完1后就有包子了，1时间很短，cpu不切换，切换了也没用，因为2中syn…(bz)包子被锁住，就算切换到吃货线程进不去syn…(bz)里，所以1中notify唤不醒吃货线程。

1和2都在sy…(bz)里，bzp线程bz.wait()【有3个好处】进入等待状态即进入监视队列即等待包子被吃，吃货线程的synchronized锁被打开，有包子不会wait，执行3。

一个线程wait把自己停下来放入堆（监视队列）中，来年开春，另一个线程中3叫我起来干活。2和3，1和4对应，3唤醒了2中wait，但2没钥匙（锁）动不了（鬼压床），钥匙在吃货手上，所以3往后4执行释放锁，1234不停循环执行。

生产消费者模型：用户发请求来相当于包子铺生产包子即生产者。服务器24小时开着相当于消费者一天24小时等包子吃，不会让消费者线程空转浪费cpu资源，所以没包子设置消费者线程为wait状态不占用cpu资源。

package com.atguigu.test14;
// 线程通信是用来解决生产者与消费者问题。
public class Test14 {
    
    
	public static void main(String[] args) {
    
    
		Workbench tai = new Workbench(); //相当于包子	
		Cook c = new Cook("崔志恒", tai); //生产者
		Waiter w = new Waiter("翠花", tai);	//消费者
		c.start();
		w.start();
	}
}

//11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
class Workbench{
    
    
	private static final int MAX = 10; //假设工作台上最多能够放10盘
	private int count; //count是共用的，要考虑线程安全	
	//同步方法，非静态方法来说，锁对象就是this
	public synchronized void put(){
    
     //往工作台上放一盘菜
		if(count >= MAX){
    
    
			try {
    
    
				//生产者停下来，等待
				wait();//默认是this.wait()，所以上面必须加锁对象synchronized
			} catch (InterruptedException e) {
    
    
				e.printStackTrace();
			}
		}
		//上面是安全校验
		count++;		
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "放了一盘菜，剩余：" + count);
		this.notify(); // 包子/工作台.notify()  //唤醒消费者
	}	

//1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111	
	public synchronized void take(){
    
    //从工作台上取走一盘菜
		if(count<=0){
    
    
			try {
    
    
				//工作台没有菜，消费者应该停下来
				wait();
			} catch (InterruptedException e) {
    
    
				e.printStackTrace();
			}
		}
		//上面是安全校验
		count--;
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取走一盘菜，剩余：" + count);
		this.notify();  //唤醒生产者
	}
}

//1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
class Cook extends Thread{
    
    
	private Workbench tai;
	public Cook(String name, Workbench tai) {
    
    
		super(name);
		this.tai = tai;
	}
	public void run(){
    
    
		while(true){
    
    
			tai.put();
			try {
    
    
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
    
    
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

//111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
class Waiter extends Thread{
    
    
	private Workbench tai;	
	public Waiter(String name, Workbench tai) {
    
    
		super(name); //name属性在父类中已声明
		this.tai = tai;
	}
	public void run(){
    
    
		while(true){
    
    
			tai.take();
			try {
    
    
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
    
    
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

如下一直交替运行，不停

6.线程6态

锁就是钥匙上厕所，如下两个粉色是一对。限时等待就是sleep。记住下面三个红色。

如下B进不去不执行

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