（易忘篇）java基础编程高级阶段1

本博客随笔主要记录本人学习过程中的知识，欢迎大家一同学习，有不对的地方很高兴读者能详细指出，感激不尽！

多线程

1、创建多线程的两种方式

方式一：继承Thread类的方式：

按顺序步骤如下：

  • 创建一个继承于Thread类的子类；
  • 重写Thread类中的run()方法 --> 将此线程执行的操作声明在run()方法中；
  • 创建Thread类的子类的对象；
  • 调用此对象的start()方法：启动当前线程并调用当前线程的run()方法。
方式二：实现Runnable接口的方式：

按顺序步骤如下：

  • 创建一个实现Runnable接口的类；
  • 实现Runnable类中的抽象方法：run() --> 将此线程执行的操作声明在run()方法中；
  • 创建Runnable实现类的对象；
  • 将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，以创建Thread类的对象；
  • 通过Thread类的对象调用start()方法。
两种方式的对比
  1. 开发中优先选择：实现Runnable接口的方式
    原因：实现的方式没类的单继承性的局限性；实现的方式更适合来处理多个线程共享数据的情况。
  2. 联系：Thread也实现了Runnable接口
  3. 相同点：
    两种方式都需要重写run()，将线程要执行的逻辑声明在run()中。
    两种方式都是调用的Thread类中的start()启动线程的。

2、JDK5.0新增线程创建的方式

新增方式一：实现Callable接口：
// 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参数传递到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();
        }
    }

}

说明：
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？

  • call()可以返回值的。
  • call()可以抛出异常，被外面的操作捕获，获取异常的信息
  • Callable是支持泛型的
新增方式二：使用线程池：
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();
    }

}

说明：

  • 好处：
    1. 提高响应速度（减少了创建新线程的时间）
    1. 降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
    1. 便于线程管理
      corePoolSize：核心池的大小
      maximumPoolSize：最大线程数
      keepAliveTime：线程没任务时最多保持多长时间后会终止

3、Thread类中的常用的方法:

  1. start():启动当前线程；调用当前线程的run()；
  2. run():通常需要重写Thread类中的此方法，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中；
  3. currentThread():静态方法，返回执行当前代码的线程；
  4. getName():获取当前线程的名字；
  5. setName():设置当前线程的名字；
  6. yield():释放当前cpu的执行权；
  7. join():在线程a中调用线程b的join(),此时线程a就进入阻塞状态，直到线程b完全执行完以后，线程a才结束阻塞状态；
  8. stop():已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程；
  9. sleep(long millitime):让当前线程“睡眠”指定的millitime毫秒。在指定的millitime毫秒时间内，当前线程是阻塞状态；
  10. isAlive():判断当前线程是否存活。
  • 线程的优先级：
    MAX_PRIORITY：10
    MIN _PRIORITY：1
    NORM_PRIORITY：5 -->默认优先级
  • 如何获取和设置当前线程的优先级：
    getPriority():获取线程的优先级
    setPriority(int p):设置线程的优先级

4、线程的生命周期

5、线程的同步机制

在Java中，我们通过同步机制，来解决线程的安全问题。

  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。
方式一：同步代码块
synchronized(同步监视器){
      //需要被同步的代码
}
  • 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。
    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。
方式二：同步方法
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--;
        }
    }

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。

  • 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
方式三：Lock锁 --- JDK5.0新增
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();
            }

        }
    }

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()）

使用的优先顺序：

  • 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)

利弊

  • 同步的方式，解决了线程的安全问题。
  • 作同步代码时，只能一个线程参与，其他线程等待。相当于是一个单线程的过程，效率低。

线程通信

1.线程通信涉及到的三个方法：

  • 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。

2.说明：

  • wait()，notify()，notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。
  • 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
  • wait()，notify()，notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。

3.面试题：sleep() 和 wait()的异同？

  • 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。
  • 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。
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