多线程——学习记录2

- - - 单例模式
    - - 两种单例写法
      - 饿汉式和懒汉式的区别
    - Runtime
    - Timer 计时器
    - 两个线程间的通信
    - - 关键点：wait()线程等待和 notify()随机唤醒等待的线程;
    - 三个或三个以上间的线程通信
    - - 关键点：notifyAll()唤醒所有线程
    - 线程间通信需要注意的问题
    - JDK1.5的新特性互斥锁
    - 线程组的概述和使用
    - 线程的五种状态
    - 线程池的概述和使用

单例模式

单例设计模式：保证类在内存中只有一个对象。
如何保证类在内存中只有一个对象呢？
- (1)控制类的创建，不让其他类来创建本类的对象。private
- (2)在本类中定义一个本类的对象。Singleton s;
- (3)提供公共的访问方式。 public static Singleton getInstance(){return s}

两种单例写法

第一种单例写法
- 饿汉式

//饿汉式
class Singleton {
    //1、私有构造函数
    private Singleton() {}

    //2、创建本类对象
    private static Singleton singleton = new Singleton();

    //3、对外提供公共的访问方法
    public static Singleton getInstance() {             //获取实例
        return singleton;
    }
}

第二种单例写法
- 懒汉式

//懒汉式
class Singleton1 {
    //1、私有构造函数
    private Singleton1() {
    }

    //2、声明一个本类的引用
    private static Singleton1 singleton1;

    //3、对外提供公共的访问方法
    public static Singleton1 getInstance() {         //获取实例
        if (singleton1 == null) {
            singleton1 = new Singleton1();
        }
        return singleton1;
    }
}

饿汉式和懒汉式的区别

1、饿汉式是空间交换时间，懒汉式是时间交换空间
2、在多线程访问时，饿汉式不会创建多个对象，而懒汉式有可能会创建多个对象

Runtime

Runtime类是一个单例类，可以获取运行时对象

  public static void main(String[] args) throws IOException {
        Runtime runtime = Runtime.getRuntime();     //获取运行时对象
        //exec在单独的进程中执行指定的字符串命令
        //runtime.exec("shutdown -s -t 300");       //300秒后关机
        runtime.exec("shutdown -a");      //取消关机

    }

在这里插入图片描述

Timer 计时器

线程用其安排以后在后台线程中执行的任务，可安排任务执行一次或者定期重复执行

 public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
        Timer timer = new Timer();
        //在指定时间安排指定任务
        //第一个参数，是安排的任务，第二个参数是执行的时间（执行时间需要当前年份减去1900，月份范围0-11），第三个参数是重复执行的间隔时间
        timer.schedule(new MyTimerTask(),new Date(123,7,22,13,49,30));
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(new Date());
        }
}

class MyTimerTask extends TimerTask {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("起床");
    }
}

在这里插入图片描述

 public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
        Timer timer = new Timer();
        //在指定时间安排指定任务
        //第一个参数，是安排的任务，第二个参数是执行的时间（执行时间需要当前年份减去1900，月份范围0-11），第三个参数是重复执行的间隔时间
        //下面是到了指定时间后每5秒执行一次
        timer.schedule(new MyTimerTask(),new Date(123,7,22,13,49,30),5000);
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(new Date());
        }
    }

class MyTimerTask extends TimerTask {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("起床");
    }
}

在这里插入图片描述

两个线程间的通信

关键点：wait()线程等待和 notify()随机唤醒等待的线程;

1、什么时候需要通信
- 多个线程并发执行时, 在默认情况下CPU是随机切换线程的
- 如果我们希望他们有规律的执行, 就可以使用通信, 例如每个线程执行一次打印
2、怎么通信
- 如果希望线程等待, 就调用wait()
- 如果希望唤醒等待的线程, 就调用notify();
- 这两个方法必须在同步代码中执行, 并且使用同步锁对象来调用

  public static void main(String[] agr) {
        final printer p = new printer();
        new Thread() {
            public void run() {
                while (true) {
                    try {
                        p.print1();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();
        new Thread() {
            public void run() {
                while (true) {
                    try {
                        p.print2();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();
    }

/**
 * 非静态的同步方法的锁对象是this
 * 静态的同步方法的锁对象是该类的字节码对象
 */
class printer {
    private int flag = 1 ;
    public void print1() throws InterruptedException {
        synchronized (this) {
            if (flag != 1){
                this.wait();                            //当前线程等待
            }
            System.out.print("恩");
            System.out.print("施");
            System.out.print("大");
            System.out.print("峡");
            System.out.print("谷");
            System.out.print("\r\n");
            flag = 2;
            this.notify();                                //随机唤醒单个等待的线程
        }
    }

    /*
     * 非静态同步函数的锁是:this
     * 静态的同步函数的锁是:字节码对象
     */
    public void print2() throws InterruptedException {
        synchronized (this) {
            if (flag != 2){
                this.wait();                            //当前线程等待
            }
            System.out.print("屏");
            System.out.print("山");
            System.out.print("景");
            System.out.print("区");
            System.out.print("\r\n");
            flag = 1 ; //改变flag的值，让当前线程等待，唤醒其他等待的线程
            this.notify();                              //随机唤醒单个等待的线程
        }
    }
}

在这里插入图片描述

三个或三个以上间的线程通信

关键点：notifyAll()唤醒所有线程

多个线程通信的问题
- notify()方法是随机唤醒一个线程
- notifyAll()方法是唤醒所有线程
- JDK5之前无法唤醒指定的一个线程
- 如果多个线程之间通信, 需要使用notifyAll()通知所有线程, 用while来反复判断条件

public class Synchronized {
    public static void main(String[] agr) {
        final printer p = new printer();
        new Thread() {
            public void run() {
                while (true) {
                    try {
                        p.print1();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();
        new Thread() {
            public void run() {
                while (true) {
                    try {
                        p.print2();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();


        new Thread() {
            public void run() {
                while (true) {
                    try {
                        p.print2();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();

        new Thread() {
            public void run() {
                while (true) {
                    try {
                        p.print3();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();
    }
}

/**
 * 非静态的同步方法的锁对象是this
 * 静态的同步方法的锁对象是该类的字节码对象
 */
class printer {
    private int flag = 1 ;
    public void print1() throws InterruptedException {
        synchronized (this) {
            while (flag != 1){
                this.wait();                            //当前线程等待
            }
            System.out.print("恩");
            System.out.print("施");
            System.out.print("大");
            System.out.print("峡");
            System.out.print("谷");
            System.out.print("\r\n");
            flag = 2;
            this.notifyAll();                              //随机唤醒单个等待的线程
        }
    }

    /*
     * 非静态同步函数的锁是:this
     * 静态的同步函数的锁是:字节码对象
     */
    public void print2() throws InterruptedException {
        synchronized (this) {
            while (flag != 2){
                this.wait();                            //当前线程等待
            }
            System.out.print("屏");
            System.out.print("山");
            System.out.print("景");
            System.out.print("区");
            System.out.print("\r\n");
            flag = 3 ; //改变flag的值，让当前线程等待，唤醒其他等待的线程
            this.notifyAll();                              //随机唤醒单个等待的线程
        }
    }

    public void print3() throws InterruptedException {
        synchronized (this) {
            while (flag != 3){                          //while循环是循环判断，每次都会判断标记
                this.wait();                            //当前线程等待
            }
            System.out.print("A");
            System.out.print("B");
            System.out.print("C");
            System.out.print("D");
            System.out.print("E");
            System.out.print("F");
            System.out.print("\r\n");
            flag = 1 ; //改变flag的值，让当前线程等待，唤醒其他等待的线程
            this.notifyAll();                             //随机唤醒单个等待的线程
        }
    }
}

在这里插入图片描述

线程间通信需要注意的问题

在同步代码块中，用哪个对象锁，就用哪个对象调用wait方法
为什么wait方法和notify方法定义在object这个类中？
因为锁对象可以是任意对象，object是所有类的基类，所以wait方法和notify方法定义在object这个类中
sleep方法和wait方法的区别

sleep方法必须传入参数，参数就是时间，时间到了自动醒来
wait方法可以传入参数也可以不传入参数，传入参数就是在参数的时间结束后等待，不传入时间就是直接等待
sleep方法在同步函数或同步代码块中，不释放锁
wait方法在同步函数或者同步代码块中，释放锁

JDK1.5的新特性互斥锁

1.同步
- 使用ReentrantLock类的lock()和unlock()方法进行同步
2.通信
- 使用ReentrantLock类的newCondition()方法可以获取Condition对象
- 需要等待的时候使用Condition的await()方法, 唤醒的时候用signal()方法
- 不同的线程使用不同的Condition, 这样就能区分唤醒的时候找哪个线程了

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Synchronized {
    public static void main(String[] agr) {
        final printer p = new printer();
        new Thread() {
            public void run() {
                while (true) {
                    try {
                        p.print1();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();

        new Thread() {
            public void run() {
                while (true) {
                    try {
                        p.print2();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();


        new Thread() {
            public void run() {
                while (true) {
                    try {
                        p.print3();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();

        new Thread() {
            public void run() {
                while (true) {
                    try {
                        p.print3();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();
    }
}

/**
 * 非静态的同步方法的锁对象是this
 * 静态的同步方法的锁对象是该类的字节码对象
 */
class printer {
    private ReentrantLock r = new ReentrantLock();
    private Condition c1 = r.newCondition();
    private Condition c2 = r.newCondition();
    private Condition c3 = r.newCondition();

    private int flag = 1;

    public void print1() throws InterruptedException {
        r.lock();                                        //获取锁
        if (flag != 1) {
            c1.await();                            //当前线程等待
        }
        System.out.print("恩");
        System.out.print("施");
        System.out.print("大");
        System.out.print("峡");
        System.out.print("谷");
        System.out.print("\r\n");
        flag = 2;
        c2.signal();
        r.unlock();
    }

    /*
     * 非静态同步函数的锁是:this
     * 静态的同步函数的锁是:字节码对象
     */
    public void print2() throws InterruptedException {
        r.lock();
        if (flag != 2) {
            c2.await();                            //当前线程等待
        }
        System.out.print("屏");
        System.out.print("山");
        System.out.print("景");
        System.out.print("区");
        System.out.print("\r\n");
        flag = 3; //改变flag的值，让当前线程等待，唤醒其他等待的线程
        c3.signal();
        r.unlock();

    }

    public void print3() throws InterruptedException {
        r.lock();
        if (flag != 3) {                         
            c3.await();                            //当前线程等待
        }
        System.out.print("A");
        System.out.print("B");
        System.out.print("C");
        System.out.print("D");
        System.out.print("E");
        System.out.print("F");
        System.out.print("\r\n");
        flag = 1; //改变flag的值，让当前线程等待，唤醒其他等待的线程
        c1.signal();
        r.unlock();

    }
}

在这里插入图片描述

线程组的概述和使用

A:线程组概述

Java中使用ThreadGroup来表示线程组，它可以对一批线程进行分类管理，Java允许程序直接对线程组进行控制。
默认情况下，所有的线程都属于主线程组。
- public final ThreadGroup getThreadGroup()//通过线程对象获取他所属于的组
- public final String getName()//通过线程组对象获取他组的名字
给线程设置分组
- 1,ThreadGroup(String name) 创建线程组对象并给其赋值名字
- 2,创建线程对象
- 3,Thread(ThreadGroup?group, Runnable?target, String?name)
- 4,设置整组的优先级或者守护线程

public class ThreadGroup {
    public static void main(String[] agr) {
        //demo1();
        java.lang.ThreadGroup tg = new java.lang.ThreadGroup("我是一个新的线程组");          //创建新的线程组
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();                                               //创建Runnable的子类对象

        Thread t1 = new Thread(tg,myRunnable,"张三");                                      //将线程t1放在组中
        Thread t2 = new Thread(tg,myRunnable,"李四");                                      //将线程t2放在组中

        System.out.println(t1.getThreadGroup().getName());                                      //获取名字
        System.out.println(t2.getThreadGroup().getName());

        //通过组名称设置后台线程，表示改组的线程都是后台线程
        tg.setDaemon(true);
    }

    private static void demo1() {
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        Thread t1 = new Thread(myRunnable, "线程1");
        Thread t2 = new Thread(myRunnable, "线程2");

        java.lang.ThreadGroup tg1 = t1.getThreadGroup();
        java.lang.ThreadGroup tg2 = t2.getThreadGroup();

        System.out.println(tg1.getName());              //默认是主程序
        System.out.println(tg2.getName());
    }
}

class MyRunnable implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "....." + i);
        }
    }
}

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线程的五种状态

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线程池的概述和使用

:线程池概述
- 程序启动一个新线程成本是比较高的，因为它涉及到要与操作系统进行交互。而使用线程池可以很好的提高性能，尤其是当程序中要创建大量生存期很短的线程时，更应该考虑使用线程池。线程池里的每一个线程代码结束后，并不会死亡，而是再次回到线程池中成为空闲状态，等待下一个对象来使用。在JDK5之前，我们必须手动实现自己的线程池，从JDK5开始，Java内置支持线程池
B:内置线程池的使用概述
- JDK5新增了一个Executors工厂类来产生线程池，有如下几个方法
  - public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
  - public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
  - 这些方法的返回值是ExecutorService对象，该对象表示一个线程池，可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程。它提供了如下方法
  - Future<?> submit(Runnable task)
  - Future submit(Callable task)
- 使用步骤：
  - 创建线程池对象
  - 创建Runnable实例
  - 提交Runnable实例
  - 关闭线程池

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


public class Demo5_Executors {
    public static void main(String[] agr) {
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);  //创建线程池
        pool.submit(new MyRunnable());                                    //将线程放进线程池并执行
        pool.submit(new MyRunnable());

        pool.shutdown();                                                  //关闭线程池
    }
}