• Java-笔记18


     

     

    线程安全问题:

    package com.atguigu.java;
    
    /**
     * 例子:创建三个窗口卖票,总票数为100张.使用实现Runnable接口的方式
     *
     * 1.问题:卖票过程中,出现了重票、错票 -->出现了线程的安全问题
     * 2.问题出现的原因:当某个线程操作车票的过程中,尚未操作完成时,其他线程参与进来,也操作车票。
     * 3.如何解决:当一个线程a在操作ticket的时候,其他线程不能参与进来。直到线程a操作完ticket时,其他
     *            线程才可以开始操作ticket。这种情况即使线程a出现了阻塞,也不能被改变。
     *
     *
     * 4.在Java中,我们通过同步机制,来解决线程的安全问题。
     *
     *  方式一:同步代码块
     *
     *   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。比如:ticket就是共享数据。
     *       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。
     *
     *       补充:在实现Runnable接口创建多线程的方式中,我们可以考虑使用this充当同步监视器。
     *  方式二:同步方法。
     *     如果操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中,我们不妨将此方法声明同步的。
     *
     *
     *  5.同步的方式,解决了线程的安全问题。---好处
     *    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。 ---局限性
     **/
    class Window1 implements Runnable{
    
        private int ticket = 100;
    //    Object obj = new Object();
    //    Dog dog = new Dog();
        @Override
        public void run() {
    //        Object obj = new Object(); //错误的,这样就又各自的锁不能共用一个锁
            while(true){
                synchronized (this){//此时的this:唯一的Window1的对象   //方式二:synchronized (dog) {
    
                    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--;
                    } else {
                        break;
                    }
                }
            }
        }
    }
    
    
    public class WindowTest1 {
        public static void main(String[] args) {
            Window1 w = new Window1();
    
            Thread t1 = new Thread(w);
            Thread t2 = new Thread(w);
            Thread t3 = new Thread(w);
    
            t1.setName("窗口1");
            t2.setName("窗口2");
            t3.setName("窗口3");
    
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
        }
    
    }
    
    
    class Dog{
    
    }
    package com.atguigu.java;
    
    /**
     * 使用同步代码块解决继承Thread类的方式的线程安全问题
     *
     * 例子:创建三个窗口卖票,总票数为100张.使用继承Thread类的方式
     *
     * 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。
     *
     */
    class Window2 extends Thread{
    
    
        private static int ticket = 100;
    
        private static Object obj = new Object(); //设置为静态 共用一个锁
    
        @Override
        public void run() {
    
            while(true){
                //正确的
    //            synchronized (obj){
                synchronized (Window2.class){//Class clazz = Window2.class,Window2.class只会加载一次
                    //错误的方式:this代表着t1,t2,t3三个对象
    //              synchronized (this){
    
                    if(ticket > 0){
    
                        try {
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
    
                        System.out.println(getName() + ":卖票,票号为:" + ticket);
                        ticket--;
                    }else{
                        break;
                    }
                }
    
            }
    
        }
    }
    
    
    public class WindowTest2 {
        public static void main(String[] args) {
            Window2 t1 = new Window2();
            Window2 t2 = new Window2();
            Window2 t3 = new Window2();
    
    
            t1.setName("窗口1");
            t2.setName("窗口2");
            t3.setName("窗口3");
    
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
    
        }
    }
    package com.atguigu.java;
    
    /**
     * 使用同步方法解决实现Runnable接口的线程安全问题
     *
     *
     *  关于同步方法的总结:
     *  1. 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。
     *  2. 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
     **/
    
    
    class Window3 implements Runnable {
    
        private int ticket = 100;
    
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
    
                show();
            }
        }
    
        private synchronized void show(){//同步监视器:this
            //synchronized (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--;
                }
            //}
        }
    }
    
    
    public class WindowTest3 {
        public static void main(String[] args) {
            Window3 w = new Window3();
    
            Thread t1 = new Thread(w);
            Thread t2 = new Thread(w);
            Thread t3 = new Thread(w);
    
            t1.setName("窗口1");
            t2.setName("窗口2");
            t3.setName("窗口3");
    
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
        }
    
    }
    package com.atguigu.java;
    
    /**
     * 
     * 使用同步方法处理继承Thread类的方式中的线程安全问题
     *
     */
    class Window4 extends Thread {
    
    
        private static int ticket = 100;
    
        @Override
        public void run() {
    
            while (true) {
    
                show();
            }
    
        }
        private static synchronized void show(){//同步监视器:Window4.class
            //private synchronized void show(){ //同步监视器:t1,t2,t3。此种解决方式是错误的
            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--;
            }
        }
    }
    
    
    public class WindowTest4 {
        public static void main(String[] args) {
            Window4 t1 = new Window4();
            Window4 t2 = new Window4();
            Window4 t3 = new Window4();
    
    
            t1.setName("窗口1");
            t2.setName("窗口2");
            t3.setName("窗口3");
    
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
    
        }
    }
    package com.atguigu.java;
    
    /**
     *
     * 使用同步方法处理继承Thread类的方式中的线程安全问题
     *
     */
    class Window4 extends Thread {
    
    
        private static int ticket = 100;
    
        @Override
        public void run() {
    
            while (true) {
    
                show();
            }
    
        }
        private static synchronized void show(){//同步监视器:Window4.class
            //private synchronized void show(){ //同步监视器:t1,t2,t3。此种解决方式是错误的
            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--;
            }
        }
    }
    
    
    public class WindowTest4 {
        public static void main(String[] args) {
            Window4 t1 = new Window4();
            Window4 t2 = new Window4();
            Window4 t3 = new Window4();
    
    
            t1.setName("窗口1");
            t2.setName("窗口2");
            t3.setName("窗口3");
    
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
    
        }
    }
    package com.atguigu.java1;
    
    /**
     * 使用同步机制将单例模式中的懒汉式改写为线程安全的
     *
     */
    public class BankTest {
    
    }
    
    class Bank{
    
        private Bank(){}
    
        private static Bank instance = null;
    
        public static Bank getInstance(){
            //方式一:效率稍差
    //        synchronized (Bank.class) {
    //            if(instance == null){
    //
    //                instance = new Bank();
    //            }
    //            return instance;
    //        }
            //方式二:效率更高
            if(instance == null){
    
                synchronized (Bank.class) {
                    if(instance == null){
    
                        instance = new Bank();
                    }
    
                }
            }
            return instance;
        }
    
    }

     线程死锁问题:

     

    package com.atguigu.java1;
    
    /**
     * 演示线程的死锁问题
     *
     * 1.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
     *
     * 2.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。
     **/
    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();
    
    
        }
    
    
    }
    package com.atguigu.java1;
    //死锁的演示
    class A {
        public synchronized void foo(B b) { //同步监视器:A类的对象:a
            System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()
                    + " 进入了A实例的foo方法"); ////        try {
    //            Thread.sleep(200);
    //        } catch (InterruptedException ex) {
    //            ex.printStackTrace();
    //        }
            System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()
                    + " 企图调用B实例的last方法"); //
            b.last();
        }
    
        public synchronized void last() {//同步监视器:A类的对象:a
            System.out.println("进入了A类的last方法内部");
        }
    }
    
    class B {
        public synchronized void bar(A a) {//同步监视器:b
            System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()
                    + " 进入了B实例的bar方法"); ////        try {
    //            Thread.sleep(200);
    //        } catch (InterruptedException ex) {
    //            ex.printStackTrace();
    //        }
            System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()
                    + " 企图调用A实例的last方法"); //
            a.last();
        }
    
        public synchronized void last() {//同步监视器:b
            System.out.println("进入了B类的last方法内部");
        }
    }
    
    public class DeadLock implements Runnable {
        A a = new A();
        B b = new B();
    
        public void init() {
            Thread.currentThread().setName("主线程");
            // 调用a对象的foo方法
            a.foo(b);
            System.out.println("进入了主线程之后");
        }
    
        public void run() {
            Thread.currentThread().setName("副线程");
            // 调用b对象的bar方法
            b.bar(a);
            System.out.println("进入了副线程之后");
        }
    
        public static void main(String[] args) {
            DeadLock dl = new DeadLock();
            new Thread(dl).start();
    
    
            dl.init();
        }
    }
    package com.atguigu.java1;
    
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    
    /**
     * 解决线程安全问题的方式三:Lock锁  --- JDK5.0新增
     *
     * 1. 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())
     *
     * 2.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)
     *
     *
     *  面试题:如何解决线程安全问题?有几种方式
     *
     */
    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();
                }
    
            }
        }
    }
    
    public class LockTest {
        public static void main(String[] args) {
            Window w = new Window();
    
            Thread t1 = new Thread(w);
            Thread t2 = new Thread(w);
            Thread t3 = new Thread(w);
    
            t1.setName("窗口1");
            t2.setName("窗口2");
            t3.setName("窗口3");
    
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
        }
    }
    package com.atguigu.exer;
    
    /**
     * 银行有一个账户。
     有两个储户分别向同一个账户存3000元,每次存1000,存3次。每次存完打印账户余额。
    
        分析:
     1.是否是多线程问题? 是,两个储户线程
     2.是否有共享数据? 有,账户(或账户余额)
     3.是否有线程安全问题?有
     4.需要考虑如何解决线程安全问题?同步机制:有三种方式。
     
     */
    class Account{
        private double balance;
    
        public Account(double balance) {
            this.balance = balance;
        }
    
        //存钱
        public synchronized void deposit(double amt){
            if(amt > 0){
                balance += amt;
    
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
    
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":存钱成功。余额为:" + balance);
            }
        }
    }
    
    class Customer extends  Thread{
    
        private Account acct;
    
        public Customer(Account acct) {
            this.acct = acct;
        }
    
        @Override
        public void run() {
    
            for (int i = 0; i < 3; i++) {
                acct.deposit(1000);
            }
    
        }
    }
    
    
    public class AccountTest {
    
        public static void main(String[] args) {
            Account acct = new Account(0);
            Customer c1 = new Customer(acct);
            Customer c2 = new Customer(acct); //c1、c2 共用同一个账户
    
            c1.setName("甲");
            c2.setName("乙");
    
            c1.start();
            c2.start();
        }
    }

     线程的通信:

    package com.atguigu.java2;
    
    /**
     * 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
     *
     * 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:
     * 1.wait(),notify(),notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。
     * 2.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
     * 3.wait(),notify(),notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。所以任何一个类都可以充当同步监视器
     *
     * 面试题:sleep() 和 wait()的异同?
     * 1.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。
     * 2.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。
     *
     */
    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();
        }
    }
    package com.atguigu.java2;
    
    /**
     * 线程通信的应用:经典例题:生产者/消费者问题
     *
     * 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:
     * 1. 是否是多线程问题?是,生产者线程,消费者线程
     * 2. 是否有共享数据?是,店员(或产品)
     * 3. 如何解决线程的安全问题?同步机制,有三种方法
     * 4. 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:

     

     

    package com.atguigu.java2;
    
    import java.util.concurrent.Callable;
    import java.util.concurrent.ExecutionException;
    import java.util.concurrent.FutureTask;
    
    /**
     * 创建线程的方式三:实现Callable接口。 --- JDK 5.0新增
     *
     *
     * 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?
     * 1. call()可以有返回值的。
     * 2. call()可以抛出异常,被外面的操作捕获,获取异常的信息
     * 3. Callable是支持泛型的
     *
     */
    //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();
            }
        }
    
    }
    package com.atguigu.java2;
    
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
    
    /**
     * 创建线程的方式四:使用线程池
     *
     * 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
     *
     *
     * 面试题:创建多线程有几种方式?四种!
     * 
     */
    
    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();
        }
    
    }
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