多執行緒的三種實現方式及靜態代理模式

wangyudong927發表於2021-12-12
執行緒模式

執行緒、程式與多執行緒

  • 程式是執行程式的一次執行過程。通常在一個程式中可以包含若干個執行緒，一個程式中至少有一個執行緒。執行緒是cpu排程和執行的單位
  • 執行緒就是獨立的執行路徑
  • 在程式執行時，即使沒有自己建立執行緒，後臺也會有多個執行緒，如主執行緒，gc執行緒
  • main()稱之為主執行緒，為系統的入口，用於執行整個程式
  • 在一個程式中，如果開闢了多個執行緒，執行緒的執行由排程器安排排程，排程是與作業系統緊密相關的，先後順序是不能人為干預的
  • 對同一份資源操作時，會存在資源搶奪的問題，需要加入併發控制
  • 執行緒會帶來額外的開銷，如cpu排程時間，併發控制開銷
  • 每個執行緒在自己的工作記憶體互動，記憶體控制不當會造成資料不一致

繼承Thread類

  • 自定義執行緒類繼承Thread類
  • 重寫run()方法，編寫執行緒執行體
  • 建立執行緒物件呼叫start()方法啟動執行緒
//建立執行緒方式一：繼承Thread類，重寫run()方法，呼叫start開啟執行緒

//總結：注意：執行緒開啟不一定立即執行，由cpu排程執行
public class TestThread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        //run方法執行緒體
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在看程式碼---"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //main執行緒，主執行緒

        //建立一個執行緒物件
        TestThread1 testThread1 = new TestThread1();

        //呼叫start()方法開啟執行緒
        testThread1.start();


        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在學習多執行緒---"+i);
        }
    }
}
====================================================================
import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;

//練習Thread，實現多執行緒同步下載圖片
public class TestThread2 extends Thread{
//使用實現Runnable介面的方法進行操作
//public class TestThread2 implements Runnable{

    private String url;//網路圖片地址
    private String name;//儲存的檔名

    public TestThread2(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    //下載圖片執行緒的執行體
    @Override
    public void run() {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下載了檔名為:"+name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread2 t1 = new TestThread2("https://blog.kuangstudy.com/usr/themes/handsome/usr/img/sj/1.jpg","1.jpg");
        TestThread2 t2 = new TestThread2("https://blog.kuangstudy.com/usr/themes/handsome/usr/img/sj/2.jpg","2.jpg");
        TestThread2 t3 = new TestThread2("https://blog.kuangstudy.com/usr/themes/handsome/usr/img/sj/3.jpg","3.jpg");

        //t1,t2,t3同時執行
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

        //使用實現Runnable介面的方法進行操作
        /*new Thread(t1).start();
        new Thread(t2).start();
        new Thread(t3).start();*/
    }

}

//下載器
class WebDownloader{
    //下載方法
    public void downloader(String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO異常,downloader方法出現問題");
        }
    }
}

實現Runnable介面

  • 定義MyRunnable類實現Runnable介面
  • 實現run()方法，編寫執行緒執行體
  • 建立執行緒物件，呼叫start()方法啟動執行緒
//建立執行緒方式2：實現runnabl介面，重寫run方法，執行執行緒需要丟入runnab介面實現類，呼叫start方法

public class TestThread3 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        //run方法執行緒體
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我在看程式碼---"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //建立runnable介面的實現類物件
        TestThread3 testThread3 = new TestThread3();

        //建立執行緒物件，通過執行緒物件來開啟我們的執行緒，代理
        /*Thread thread = new Thread(testThread3);

        thread.start();*/

        new Thread(testThread3).start();

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("我在學習多執行緒---"+i);
        }
    }
}

對比：

繼承Thread類

  • 子類繼承Thread類具備多執行緒能力
  • 啟動執行緒：子類物件.start()
  • 不建議使用，避免OOP單繼承侷限性

實現Runnable介面

  • 實現Runnable具有多執行緒能力

  • 啟動執行緒：傳入目標物件+Thread物件.start()

  • 推薦使用：避免單繼承侷限性，靈活方便，方便同一個物件被多個執行緒使用

    • //一份資源
StartThread4 station = new StartThread4();

//多個代理
new Thread(station,"小明");
new Thread(station,"老師");
new Thread(station,"小紅");

初識併發問題

//多個執行緒同時操作同一個物件
//買火車票的例子

//發現問題：多個執行緒操作同一個資源的情況下，執行緒不安全，資料紊亂
public class TestThread4 implements Runnable{

    //票數
    private int ticketNums = 10;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (ticketNums<=0){
                break;
            }
            //模擬延時
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿到了第"+ticketNums--+"票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        TestThread4 testThread4 = new TestThread4();

        new Thread(testThread4,"小明").start();
        new Thread(testThread4,"老師").start();
        new Thread(testThread4,"黃牛黨").start();

    }
}

案例：龜兔賽跑

public class Race implements Runnable{

    //勝利者
    private static String winner;
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {

            //模擬兔子休息
            /*if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i%10==0){
                try {
                    Thread.sleep(5);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }*/


            //判斷比賽是否結束
            boolean flag = gameOver(i);
            //如果比賽結束了，就停止程式
            if (flag){
                break;
            }

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->跑了"+i+"步");
        }
    }

    //判斷是否完成比賽
    private boolean gameOver(int steps){
        //判斷是否有勝利者
        if (winner!=null){//已經存在勝利者了
            return true;
        }else {
            if (steps>=100){
                winner = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("winner is"+winner);
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Race race = new Race();

        new Thread(race,"烏龜").start();
        new Thread(race,"兔子").start();

    }
}

實現Callable介面

  1. 實現Callable介面，需要返回值型別
  2. 重寫call方法，需要丟擲異常
  3. 建立目標物件
  4. 建立執行服務：ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
  5. 提交執行：Future result1 = ser.submit(t1);
  6. 獲取結果：boolean r1 = result1.get();
  7. 關閉服務：ser.shutdownNow();
import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;

//執行緒建立方式三：實現callable介面
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {

    private String url;//網路圖片地址
    private String name;//儲存的檔名

    public TestCallable(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    //下載圖片執行緒的執行體

    @Override
    public Boolean call() throws Exception {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下載了檔名為："+name);
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        TestCallable t1 = new TestCallable("https://blog.kuangstudy.com/usr/themes/handsome/usr/img/sj/1.jpg","1.jpg");
        TestCallable t2 = new TestCallable("https://blog.kuangstudy.com/usr/themes/handsome/usr/img/sj/2.jpg","2.jpg");
        TestCallable t3 = new TestCallable("https://blog.kuangstudy.com/usr/themes/handsome/usr/img/sj/3.jpg","3.jpg");

        //建立執行服務：
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);

        //提交執行
        Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);
        Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);
        Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);

        //獲取結果
        boolean rs1 = r1.get();
        boolean rs2 = r2.get();
        boolean rs3 = r3.get();
		
        System.out.println(rs1);
        System.out.println(rs2);
        System.out.println(rs3);
        
        //關閉服務
        ser.shutdownNow();
    }
}

//下載器
class WebDownloader{
    //下載方法
    public void downloader(String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO異常,downloader方法出現問題");
        }
    }
}

靜態代理模式

//靜態代理模式總結：
//真實物件和代理物件都要實現同一個介面
//代理物件要代理真實角色

//好處：
    //代理物件可以做很多真實物件做不了的事情
    //真實物件專注做自己的事情

public class StaticProxy {

    public static void main(String[] args) {

        //多執行緒的實現方式，使用lambda表示式
        /*new Thread( ()-> System.out.println("我愛你") ).start();
        new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();*/

        //原來使用you呼叫HappyMarry()方法，現在把you作為引數傳入WeddingCompany，使用weddingCompany呼叫HappyMarry方法
        /*You you = new You();//你要結婚
        you.HappyMarry();*/

        WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(new You());
        weddingCompany.HappyMarry();

    }
}

//介面
interface Marry{

    void HappyMarry();
}

//真實角色，你去結婚
class You implements Marry{
    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("秦老師要結婚了，超開心");
    }
}

//代理角色，幫助你結婚
class WeddingCompany implements Marry{

    //代理誰-->真實目標角色
    private Marry target;

    //構造方法
    public WeddingCompany(Marry target){
        this.target = target;
    }

    @Override
    public void HappyMarry() {
        before();
        this.target.HappyMarry();//這就是真實物件
        after();
    }

    private void after() {
        System.out.println("結婚之後，收尾款");
    }

    private void before() {
        System.out.println("結婚之前，佈置現場");
    }
}

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