Java多线程（三）锁对象和线程池

1：锁（Lock）

　　1.1       java提供了一个锁的接口，这个锁同样可以达到同步代码块的功能，API文档上说使用锁比使用synchronized更加灵活。

　　1.2       如何使用这个“锁”

　　　　//1.创建一个所对象，我们可以理解为写一个synchronized代码块

　　　　public static Lock lock = new ReentrantLock();//用lock的一个子类去创建

　　　　//2.假设有某程序中使用两把锁，这两把锁是类似于synchronized里的锁

　　　　//要使用到Condition类，中文：条件、情况、制约、限制的意思，在API文档总称之为“条件、条件列队或者条件变量”

        　　　　 public static Condition notFull = lock.newCondition();//Condition

         　　　　public static Condition notEmpty = lock.newCondition();

　　1.3       Condition 将 Object 监视器方法（wait、notify 和 notifyAll）分解成截然不同的对象，以便通过将这些对象与任意 Lock 实现组合使用，为每个对象提供多个等待 set（wait-set）。其中，Lock 替代了 synchronized 方法和语句的使用，Condition 替代了 Object 监视器方法的使用。（摘自文档，重点是最后一句）

　　1.4       重要方法（Condition的）：

　　　　　　await()：等候，调用此方法线程将释放锁，进入等待状态

　　　　　　signal()：中文：信号、发信号。调用此方法可以唤醒一个等待总的线程

　　　　　　signalAll()：唤醒所有在等待重点的线程

1.5       使用Lock和Condition的生产和消费的代码。

package com.java.lock;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ProduceCustomerDemo1 {

    public static void main(String[] args) {
        Produce p1 = new Produce();
        p1.setName("生产者1");
        Produce p2 = new Produce();
        p2.setName("生产者2");
        Produce p3 = new Produce();
        p3.setName("生产者3");
        Customer c1 = new Customer();
        c1.setName("消费者1");
        Customer c2 = new Customer();
        c2.setName("消费者2");
        Customer c3 = new Customer();
        c3.setName("消费者3");
        p1.start();
        p2.start();
        c1.start();
        c2.start();
        p3.start();
        c3.start();
    }
}

class MyLock {
    public static Lock lock = new ReentrantLock();
    public static Condition notFull = lock.newCondition();
    public static Condition notEmpty = lock.newCondition();
    public static int num;// 编号
    public static int sum;// 库存
    public static Object obj = new Object();
    public static List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
}

class Produce extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            //同步开始的标志，这里代替了synchronized
            MyLock.lock.lock();
            while (MyLock.sum >= 6) {// 在多个消费者操作这个数据时，每次都要判断而且是循环判断
                try {
                    //notFull，调用await()方法进入等待状态，前提是sum》=6
                    MyLock.notFull.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            MyLock.sum++;
            MyLock.num++;
            MyLock.list.add(MyLock.num);
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生产了一个产品，编号："
                    + MyLock.num + "，现有：" + MyLock.sum + "个");
            //调用signal()方法将等待中的线程唤醒，也可以使用signalAll()方法
            MyLock.notEmpty.signal();
            //同步结束的标志
            MyLock.lock.unlock();
        }
    }
}

class Customer extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            //同步代码块开始
            MyLock.lock.lock();
            while (MyLock.sum == 0) {
                try {
                    //进入线程等待状态，前提是sum==0
                    MyLock.notEmpty.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            int ran = (int) (Math.random() * MyLock.sum);
            MyLock.sum--;
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            int number = MyLock.list.remove(ran);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消费了一个包子，编号："
                    + number + "，现有：" + MyLock.sum + "个");
            //唤醒等待中的一个线程
            MyLock.notFull.signal();
            //同步代码块结束
            MyLock.lock.unlock();
        }
    }

}

2：线程池.

         2.1:为什么会出现线程池。

                   线程的总时间=启动线程的时间t1+执行run方法的时间t2+销毁线程的时间t3。

                   如果t1+t3>t2时。这个时候应该减少启动线程和销毁线程的次数以节省时间。线程池可以解决这个问题。创建线程池，先启动固定个数的线程，让这些线程去执行任务，当一个线程执行完一个任务后，它会处于空闲状态，如果还有任务，它会继续执行其他的任务。当所有的任务执行完后，再销毁线程池中的线程。

　　　　　　以上一段是网上找的，说的就是那么一回事，减少线程启动和提高线程运行的质量，也提高了运行效率。现实中这种情况也很常见嘛。一个饭店，一般都有一大桶饭的吧，当有顾客来了，就可以直接在饭桶里盛饭给顾客了，如果你没有一桶饭，那么每次有一个顾客来你都要单独帮他煮一份，万一顾客很多呢？这个饭店会有很多锅用来煮饭吗？即使煮好了碗，那顾客还有一碗，岂不是又要重新开锅帮他煮一碗？这样不合适吧，等饭的时间都比吃饭的时间要长咯。所以，饭店里准备着一大桶饭比较好。线程池就相当于这个饭桶，顾客相当于每个线程。锅其实也可以理解为资源或者内存吧。线程池（饭桶）提高了线程运行（顾客吃饭）的效率了，也节省了线程的开启关闭所占用的内存（锅）。虽然这个例子没有提到线程的关闭，但是这个例子就是这么一个意思。

                   只创建固定的线程。让它执行更多的任务。请往下看线程池的创建。

                   2.2相关的类：（一般也就是这两三个类就足够了）

                            Executors（执行者）：此包中所定义的 Executor、ExecutorService、ScheduledExecutorService、ThreadFactory 和 Callable 类的工厂和实用方法。
                            ExecutorService：一个接口

                            ThreadPoolExecutor：实现了ExecutorServer接口的一个子类

                   2.3 线程池的创建以及使用线程池开启线程。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadPoolDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        /*
         * 创建一个大小为 3 的线程池，newFixedThreadPool(int nThread)
         * 意思是这个线程池中最多同时可运行三个线程，如果要想执行其他线程应该等待线程池池有线程结束
         */
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
        /*Produce p1 = new Produce();
        Customer c1 = new Customer();*/
        /*for(int i=0; i<3; i++){
            executor.execute(p1);
            executor.execute(c1);
        }*/
        //用循环来开启三个线程,也可以手动一个个开启
        for(int i=0; i<3; i++){
            executor.execute(new MyRunnable());
        }
        /*MyRunnable mr = new MyRunnable();
        executor.execute(mr);
        executor.execute(mr);
        executor.execute(mr);*/
        //线程执行完毕关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

class MyRunnable implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for(int i=0; i<10; i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
        }
        
    }
    
}

总结：以下是个人对线程的一下理解。

　　　　线程可以让一个程序同时去执行多个任务，而不必等待前面的任务执行完才能执行下一个。好比车道：单条通道只能让一辆车通过，多条车道能让多辆车通过，通道就是线程，让车通过就是任务，让车通过的速度哪个快就很明显了（前提是车的数量和车速不能相差太多）。线程是为了同步完成多项任务，不是为了提高运行效率，而是为了提高资源的使用效率从而提高了系统的效率。

　　　　当多线程操作同一个数据时就会发生线程安全问题，解决的方法就是实现线程的同步，同步有两种方法，1：使用synchronized（同步）关键字，synchronized还可以分为synchronized方法和synchronized代码块；2：使用Lock，配合Condition对象。同步是解决的安全性问题，但是同时也带来了两个问题。1：执行效率下降；2：同步死锁。死锁在同步嵌套（同步中又有同步）发生。

　　　　线程太多，开启和关闭用的时间就多了，为了提高线程运行的效率更高，用到了线程池。线程池使得线程的开启和关闭的时间大大减少，提高了线程运行效率。