day30
练习(day29)
注意代码注释,里面涉及代码实现遇到问题及解决方案,由于理解方便没有单独出来
1.计算任务
1.计算任务,一个包含了2万个整数的数组,分拆了多个线程来进行并行计算,最后汇总出计算的结果。
使用线程类
public class MyThread extends Thread{
private int startIndex;//开始下标(包含)
private int endIndex;//结束下标(不包含)
private int[] arr;//外界数组
public MyThread(int startIndex, int endIndex, int[] arr) {
this.startIndex = startIndex;
this.endIndex = endIndex;
this.arr = arr;
}
private int sum;
private boolean flag = true;
@Override
public void run() {
for (int i = startIndex; i < endIndex; i++) {
sum += arr[i];
}
flag = false;
}
public int getSum() {
return sum;
}
public boolean isFlag() {
return flag;
}
}
public class Test01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//创建数组
int[] arr = new int[20000];
//初始化数组数据 -- {1,2,3,....,20000}
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
arr[i] = i+1;
}
//创建线程
MyThread t1 = new MyThread(0, 5000, arr);
MyThread t2 = new MyThread(5000, 10000, arr);
MyThread t3 = new MyThread(10000, 15000, arr);
MyThread t4 = new MyThread(15000, 20000, arr);
//启动线程
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
//问题出现原因:四个子线程还没有运行完毕,就被主线程抢到CPU资源了
//解决思路:让四个子线程执行完毕后,主线程才能执行 --- 主线程阻塞!!!
//解决方案一:休眠电脑算完后,就能得到准确的结果;(主线程阻塞,拿不到cpu资源)
// Thread.sleep(6);
//解决方案二:判断子线程是否执行完,有一个没执行完,主线程都不会输出;(主线程可以拿到cpu资源)
// while(t1.isFlag() || t2.isFlag() || t3.isFlag() || t4.isFlag()){}
//解决方案三:子线程join,主线程阻塞,四个子线程执行完毕,主线程才抢到cpu资源(方案2缺点:主线程未阻塞)
t1.join();
t2.join();
t3.join();
t4.join();
//合并子线程的运行结果
int result = t1.getSum() + t2.getSum() + t3.getSum() + t4.getSum();
System.out.println(result);
}
}
对于解决方案二:开始添加下面注释部分代码,即判断线程是否执行完毕的变量,和相关变量get方法
// private boolean flag = true;
@Override
public void run() {
for (int i = startIndex; i < endIndex; i++) {
sum += arr[i];
}
// flag = false;
}
// public int getSum() {
// return sum;
// }
// public boolean isFlag() {
// return flag;
// }
使用任务类
任务类更容易理解,线程合并,分拆了多个线程来进行并行计算,2万个整数分成几段
//创建任务
Task task1 = new Task(0, 5000, arr);
Task task2 = new Task(5000, 10000, arr);
Task task3 = new Task(10000, 15000, arr);
Task task4 = new Task(15000, 20000, arr);
public class Task implements Runnable{
private int startIndex;
private int endIndex;
private int[] arr;
public Task(int startIndex, int endIndex, int[] arr) {
this.startIndex = startIndex;
this.endIndex = endIndex;
this.arr = arr;
}
private int sum;
private boolean flag = true;
@Override
public void run() {
for (int i = startIndex; i < endIndex; i++) {
sum += arr[i];
}
flag = false;
}
public int getSum() {
return sum;
}
public boolean isFlag() {
return flag;
}
}
public class Test01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//创建数组
int[] arr = new int[20000];
//初始化数组数据 -- {1,2,3,....,20000}
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
arr[i] = i+1;
}
//创建任务
Task task1 = new Task(0, 5000, arr);
Task task2 = new Task(5000, 10000, arr);
Task task3 = new Task(10000, 15000, arr);
Task task4 = new Task(15000, 20000, arr);
//创建线程
Thread t1 = new Thread(task1);
Thread t2 = new Thread(task2);
Thread t3 = new Thread(task3);
Thread t4 = new Thread(task4);
//启动线程
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
//问题出现原因:四个子线程还没有运行完毕,就被主线程抢到CPU资源了
//解决思路:让四个子线程执行完毕后,主线程才能执行 --- 主线程阻塞!!!
//解决方案一:
// Thread.sleep(6);缺点:休眠不知道设置多少好
//解决方案二:
// while(task1.isFlag() || task2.isFlag() || task3.isFlag() || task4.isFlag()){}
// 缺点:主线程会抢到资源,只是条件原因而不会结束
//解决方案三:
t1.join();
t2.join();
t3.join();
t4.join();
//合并任务的运行结果
int result = task1.getSum() + task2.getSum() + task3.getSum() + task4.getSum();
System.out.println(result);
}
}
注意:
主线程结束,子线程还会继续执行完成
2.售票任务(线程安全)
2.铁道部发布了一个售票任务,要求销售1000张票,要求有3个窗口来进行销售,请编写多线程程序来模拟这个效果(该题涉及到线程安全,https://www.jb51.net/article/221008.htm)
i. 窗口001正在销售第1张票
ii. 窗口001正在销售第2张票
iii. 窗口002正在销售第3张票
iv. 。。。
v. 窗口002正在销售第1000张票
涉及到线程安全,要加锁
使用线程类
public class MyThread extends Thread{
private static int allTicket = 1000;
private static int curTicket = 0;
private static Object obj = new Object();
public MyThread(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
while(curTicket < allTicket){
//synchronized (String.class) {
//synchronized ("abc") {
synchronized (obj) {
if(curTicket < allTicket){
curTicket++;
System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "正在销售第" + curTicket + "张票");
}
if(curTicket >= allTicket){
System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "票已经售完");
}
}
}
}
}
public class Test01 {
public static void main(String[] args) {
MyThread t1 = new MyThread("001");
MyThread t2 = new MyThread("002");
MyThread t3 = new MyThread("003");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
模拟过程出现问题
问题一:
三个窗口各卖1000张票,一共卖了3000张
出现原因:allTicket和curTicket是run方法的局部变量,三个线程抢到CPU资源后,都会调用run方法,run方法被调用了3次,所以卖了3000张票
解决方案:将allTicket和curTicket设置为静态变量,让三个线程共享
出现原因:
public class MyThread extends Thread{
public MyThread(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
int allTicket = 1000;
int curTicket = 0;
while(curTicket < allTicket){
curTicket++;
System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "正在销售第" + curTicket + "张票");
}
}
}
解决方案:
public class MyThread extends Thread{
private static int allTicket = 1000;
private static int curTicket = 0;
public MyThread(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
while(curTicket < allTicket){
curTicket++;
System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "正在销售第" + curTicket + "张票");
}
}
}
问题二:
有些票没有卖,有些票卖了重票
出现原因:当前线程抢到CPU资源后做了票的自增,但是还没来得及输出,时间片到了就退出CPU资源,然后其他线程抢到CPU资源了
解决方案:当前线程抢到CPU资源后,票的自增和输出执行完毕才能切换到其他线程运行 – 加锁
出现原因
public class MyThread extends Thread{
private static int allTicket = 1000;
private static int curTicket = 0;
public MyThread(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
// 举例:
// curTicket - 0 -1-2-3....
while(curTicket < allTicket){
// 线程t1抢到资源,调用run(),curTicket++变成1,还没来得及输出,时间片到了,退出cpu资源
// 线程t3抢到资源,调用run(),curTicket++变成2,还没来得及输出,时间片到了,退出cpu资源
// 线程t2抢到资源,调用run(),curTicket++变成3,输出正在销售第3张,时间片到了,退出cpu资源
// 线程t1抢到资源,输出正在销售第3张票,时间片到了,退出cpu资源
// 线程t3抢到资源,输出正在销售第3张票,时间片到了,退出cpu资源
curTicket++;
System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "正在销售第" + curTicket + "张票");
}
}
}
解决方案
public class MyThread extends Thread{
private static int allTicket = 1000;
private static int curTicket = 0;
// private Object obj = new Object();第三种new(锁)对象
// 注意:成员变量时,new了三次,三个对象,三把锁,没有锁住
// 设置成静态的,设置成静态变成一把锁(对象)才锁的住
private static Object obj = new Object();
public MyThread(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
// 举例:
// curTicket - 0 -1-2-3....
while(curTicket < allTicket){
//第一种:synchronized (String.class) {任意类的对象在程序中唯一的
//第二种:synchronized ("abc") {字符串对象放在常量池也是唯一的
synchronized (obj) {//自动上锁
// 线程t1抢到资源,调用run(),自动上锁,curTicket++变成1,还没来得及输出,时间片到了,退出cpu资源
// 线程t3抢到资源,调用run(),有锁,退出
// 线程t2抢到资源,调用run(),有锁,退出
// 线程t1抢到资源,输出正在销售第3张票,自动解锁,时间片到了,退出cpu资源
// 线程t3抢到资源...
curTicket++;
System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "正在销售第" + curTicket + "张票");
}//自动解锁
}
}
}
问题三:
多卖了票
出现原因:curTicket到了临界点(999),三个线程都可以进判断,然后上锁
解决方案:在锁中再次判断
出现原因:
public class MyThread extends Thread{
private static int allTicket = 1000;
private static int curTicket = 0;
private static Object obj = new Object();
public MyThread(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
// 临界值:
// curTicket - 999
while(curTicket < allTicket){
synchronized (obj) {//自动上锁
// 线程t1抢到资源,调用run(),还没有上锁,挂起
// 线程t3抢到资源,调用run(),还没有上锁,挂起
// 线程t2抢到资源,调用run(),上锁,curTicket++变成1000,输出正在销售第1000张,时间片到了,退出cpu资源
// 线程t1抢到资源,调用run(),上锁,curTicket++变成1001,输出正在销售第1001张,时间片到了,退出cpu资源
// 线程t3抢到资源,调用run(),上锁,curTicket++变成1002,输出正在销售第1002张,时间片到了,退出cpu资源
curTicket++;
System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "正在销售第" + curTicket + "张票");
}//自动解锁
}
}
}
解决方案:
public class MyThread extends Thread{
private static int allTicket = 1000;
private static int curTicket = 0;
private static Object obj = new Object();
public MyThread(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
while(curTicket < allTicket){
synchronized (obj) {
if(curTicket < allTicket){
curTicket++;
System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "正在销售第" + curTicket + "张票");
}
if(curTicket >= allTicket){//在锁中再次判断
System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "票已经售完");
}
}
}
}
}
注意:
编译字节码命令:javap -verbose MyThread.class(后面会涉及)
监视器开始上锁到解锁
锁()new的对象,锁不住是几个对象,需要设置成静态变成一个才锁的住
单线程无锁,多线程会上锁(加的何种锁应情况变化,无锁-偏向锁-轻量级锁-重量级锁-状态标记)
了解内容:感兴趣搜索相关博客等等了解即可
简单来说就是:几个线程就无锁升级到偏向锁,可再变到无锁;有线程数量多了,就会升级到轻量级锁,再多就又升级重量级锁,对于后面加锁就相当给他个互斥状态,注意升级到轻量级锁、重量级锁就降不下去
java对象在内存中的结构,java对象内存分析
简单理解对象内存结构
其中当实例变量达条件,对齐填充就会相应变化
线程安全 – 加锁
注意:要想多个线程互斥住,就必须使用同一把锁(对象)!!!
加锁的方式:
1.synchronized
同步代码块:
synchronized(锁对象){//自动上锁
…想要互斥的代码…
}//自动解锁
2.Lock
总结
1.练习1线程合并(线程类、任务类)
2.买票的案例 – 线程安全 (重要)
3.理解对象内存结构 - https://blog.csdn.net/weixin_44606481/article/details/134802419