Java零基礎之多執行緒part2（新手可看）

耳東chen發表於2020-11-19

Java執行緒

Part2

執行緒的生命週期

新建
就緒
執行
阻塞
死亡

在這裡插入圖片描述

執行緒的同步

生活例項：廁所存在X一個坑位

正常情況下多執行緒的執行方式為：

A進入 X坑位----執行pullshit( )----出坑----→下一個物件進X坑。。。。。

但是不安全的多執行緒可能會出現：

A進入坑位==執行pullshit( )【未出坑】—B很著急，進入X坑–同時pullshit

此時即為執行緒不安全，可能會造成髒資料等情況

【解決方案】：加鎖

Java中解決方法：同步鎖機制，解決執行緒安全

同步程式碼塊

synchronized（同步監視器）{

//需要同步的程式碼

說明：

操作共享資料的程式碼，即需要被同步的程式碼

【注意同步、的範圍】
共享資料：多個執行緒共同操作的變數：比如上文的ticnum
同步監視器：俗稱—鎖：任何一個類的物件都可以當鎖
要求多個執行緒必須共用同一把鎖
- Runnable中考慮 this充當同步鎖
- 繼承Thread類中，慎用 this
  
  考慮當前類.class充當同步鎖

}

public class SynchronizedDemo {
    public static void main(String[] args) {
        TicketAdd ticketAdd = new TicketAdd();
        Thread t1 = new Thread(ticketAdd);
        Thread t2 = new Thread(ticketAdd);

        t1.setName("Thread==1:");
        t2.setName("Thread==2:");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

/*
* 為何不將同步鎖把while（true）也包含在內
* 個人理解：
* 在不將while包括在鎖內的時候，兩個執行緒在呼叫的時候 具體看cpu資源分配，可能執行執行緒1 ，也可能執行執行緒2
* 但是都只會執行一次其中的判斷，要麼賣出一張票，要麼無票，若有票，繼續看cpu執行權
*
* 然而將while包含在內的時候，如果先start執行緒一，那麼此時，執行緒同步鎖發揮作用，會一直將執行緒一執行，直到沒有票break了，才會去執行執行緒二，但是此時執行緒2 已經沒票了
* */

class TicketAdd implements Runnable{  
    private int ticnum = 10000;
    Object object = new Object();
    @Override
    public void run() {
        while (true){
        synchronized(object){
            if (ticnum>0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"sold:"+ticnum);
                ticnum--;
            }else {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"沒票了");
                break;
            }
        }
     }

    }
}

同步方法

如果操作共享資料的程式碼完整的宣告在同一個方法中

不妨將此方法宣告為同步

Runnable


public class window2 {
    public static void main(String[] args) {
        windows w1 = new windows();
        Thread t1 = new Thread(w1);
        Thread t2 = new Thread(w1);
        t1.setName("Thread==1:");
        t2.setName("Thread==2:");
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

class windows implements Runnable{

    private int ticnum = 10000;
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            sold();
        }
    }
    private synchronized void sold(){//採用方法同步鎖  ==此時監視器為this，即當前物件
        if (ticnum>0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"sold:"+ticnum);
            ticnum--;
        }else {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"沒票了");
            System.exit(1);
        }
    }
}

Extends Thread

public class window3 {
    public static void main(String[] args) {
        windowExtends w1 =new windowExtends();
        windowExtends w2 =new windowExtends();
        w1.setName("W1:");
        w2.setName("W2:");
        w1.start();
        w2.start();
    }
}
class windowExtends extends Thread{

    private static int ticnum = 1000;
    public void run() {
        while (true){
            sold2();
        }
    }
    //此時同步監視器為windowExtedns.class
    private static synchronized void sold2(){
        if (ticnum>0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"sold:"+ticnum);
            ticnum--;
        }else {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"沒票了");
            System.exit(1);
        }
    }
}

總結 :

同步方法仍然涉及到同步監視器，但是不需要顯式宣告
1. 非靜態同步方法，同步監視器為：this
  
  上述Runnable介面實現的就是非靜態同步方法
2. 靜態的同步方法，同步監視器為：當前類本身
  
  上述Extedns Thread實現的就是靜態同步方法

死鎖

死鎖的理解：

解決方法：

Lock鎖–ReentranLock–

解決執行緒安全的方法三

Lock介面下的ReentranLock

class Rdemo implements Runnable{
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();//建立一個鎖
    @Override
    public void run() {
        try {
            lock.lock();//上鎖，後續的程式碼都是鎖定的
            System.out.println("helo");
        }finally {
            lock.unlock();//解鎖
        }
    }
}

synchronized和ReentranLocked的不同點

lock手動鎖定和解鎖
synchronized自動解鎖

優先使用順序：

執行緒通訊

wait（）：執行此方法，當前執行緒就會進入阻塞狀態，並釋放同步監視器
notify（）：喚醒另一個被wait的執行緒
notifyAll（）：喚醒其他所有wait的執行緒

sleep和wait方法的異同

同：都可以讓當前執行緒進入阻塞狀態
異：
- 宣告位置不同
  
  sleep在Thread類中宣告
  
  wait在Object類中宣告
- 呼叫範圍不同
sleep可以在任何情況下使用

wait只能在同步程式碼塊或者同步方法中使用
- 是否釋放同步監視器
  
  當他們都在同步程式碼塊或者同步方法中使用時，sleep不釋放同步監視器

生產消費者模型

存在兩個執行緒生產和消費

可能出現的問題：生產或消費的阻塞期，產生髒資料

程式碼實現Version1

public class PandC2 {
    public static void main(String[] args) {
        Clerk2a clerk2a = new Clerk2a();
        Customer1 c1 = new Customer1(clerk2a);
        Customer2 c2 = new Customer2(clerk2a);
        Productor1 p1 = new Productor1(clerk2a);

        Thread t1 = new Thread(c1);
        Thread t12 = new Thread(c2);
        Thread t2 = new Thread(p1);


        t1.setName("消費者執行緒");
        t12.setName("消費者執行緒2");
        t2.setName("生產者執行緒");
        t1.start();
        t12.start();
        t2.start();


    }
}

class Clerk2a{
    private int num = 0;
    public synchronized void shengchan(){
        if (num<20){

            num++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"生產第"+num+"個產品");
            notify();
        }else {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }
    
    public synchronized void xiaofei(){
        if (num>0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"消費第"+num+"個產品");
            num--;
            notify();
        }else {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }
}
class Productor1  implements Runnable{
    private Clerk2a clerk2a;
    public Productor1(Clerk2a clerk2a) {
        this.clerk2a = clerk2a;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            clerk2a.shengchan();
        }


    }
}

class Customer1 implements Runnable{
    private Clerk2a clerk2a;
    public Customer1(Clerk2a clerk2a) {
        this.clerk2a = clerk2a;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                Thread.sleep(150);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            clerk2a.xiaofei();
        }
    }
}

class Customer2 implements Runnable{
    private Clerk2a clerk2a;

    public Customer2(Clerk2a clerk2a) {
        this.clerk2a = clerk2a;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true){


            clerk2a.xiaofei();
        }
    }
}

JDK5 新增的兩種建立多執行緒方式

實現Callable介面

相比於Runnable介面的優勢

有返回值

可以丟擲異常

支援泛型

/*
 * 1. 建立一個實現Callable介面的類A
 * 2. 重寫cal方法
 * 3. 建立Callable介面實現類A的物件
 * 4. 將A的物件作為引數傳遞到FutureTask作為引數生成一個新的FutureTask物件B
 * 5. 同理B作為引數生成Thread類物件，並呼叫start方法
 * */

public class MulThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        FutureTask futureTask = new FutureTask(a);
        Thread t1 = new Thread(futureTask);
        t1.setName("cal執行緒");
        t1.start();
    }
}
class A implements Callable{
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        System.out.println("hello world");
        return null;
    }
}

使用執行緒池

ExecutorService 是真正的執行緒池介面，但由於他只是介面

需要通過Executors工廠類的方法來決定建立不同的具體物件

工廠類方法包括(自行查閱API檢視具體，只描述了最常用的方法)

Executors.newCachedThreadPool( )

Executors.newFixedThreadPool( )

建立可重複固定執行緒數的執行緒池

Executors.newSingleThreadPool( )

Executors.newScheduledThreadPool( )

public class MulThreadPool{
    public static void main(String[] args) {
        //1. 根據需求建立執行緒池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);
        System.out.println(service.getClass());
        //設定執行緒池的屬性
        ThreadPoolExecutor tpe = (ThreadPoolExecutor) service;

       // 2. 執行指定的執行緒操作，需要提供實現了Runnable介面或者Callable介面的實現類的物件
        service.execute(new N());
        service.execute(new M());
      //  3. 關閉執行緒池
        service.shutdown();
    }
}
class M implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"hello world");
    }
}
class N implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"hello world");
    }
}

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