JAVA基础再回首（二十五）——Lock锁的使用、死锁问题、多线程生产者和消费者、线程池、匿名内部类使用多线程、定时器、面试题

版权声明：转载必须注明本文转自程序员杜鹏程的博客:http://blog.csdn.net/m366917

我们来继续学习多线程

Lock锁的使用

虽然我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题，但是我们并没有直接看到在哪里加上了锁，在哪里释放了锁，为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock

• Lock
  
  • void lock()：获取锁
  • void unlock()：释放锁
• ReentrantLock：是Lock的实现类
  

那么我们就来用Lock锁对象改进上篇中我们出售票的需求代码

public class SellTicket implements Runnable {

    // 定义票
    private int tickets = 100;

    // 定义锁对象
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                // 加锁
                lock.lock();
                if (tickets > 0) {
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                            + "正在出售第" + (tickets--) + "张票");
                }
            } finally {
                // 释放锁
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

public class SellTicketDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建资源对象
        SellTicket st = new SellTicket();

        // 创建三个窗口
        Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");
        Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");
        Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");

        // 启动线程
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

运行程序，我们同样可以得到一样的结果，但是我们更清楚的看到在哪里加上了锁，在哪里释放了锁。

死锁问题

• 同步弊端
  
  • 效率低
  • 如果出现了同步嵌套，就容易产生死锁问题
• 死锁问题及其代码
  
  • 是指两个或者两个以上的线程在执行的过程中，因争夺资源产生的一种互相等待现象

public class MyLock {
    // 创建两把锁对象
    public static final Object objA = new Object();
    public static final Object objB = new Object();
}

public class DieLock extends Thread {

    private boolean flag;

    public DieLock(boolean flag) {
        this.flag = flag;
    }

    @Override
    public void run() {
        if (flag) {
            synchronized (MyLock.objA) {
                System.out.println("if objA");
                synchronized (MyLock.objB) {
                    System.out.println("if objB");
                }
            }
        } else {
            synchronized (MyLock.objB) {
                System.out.println("else objB");
                synchronized (MyLock.objA) {
                    System.out.println("else objA");
                }
            }
        }
    }
}
public class DieLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        DieLock dl1 = new DieLock(true);
        DieLock dl2 = new DieLock(false);

        dl1.start();
        dl2.start();
    }
}

运行程序
可以看到这两个线程在争夺资源时，发生了一种互相等待的现象，这就是死锁。
在我们开发中，我们应该尽量避免死锁的发生。

多线程生产者和消费者问题

什么是生产者和消费者
简单来说就是生产一个，消费一个，具体点就是

• 生产者
  
  • 先看是否有数据，有就等待；没有就生产，生产完成之后通知消费者来消费数据
• 消费者
  
  • 先看是否有数据，有就消费；没有就等待，通知生产者生产数据

为了处理这样的问题，java提供了一种机制，等待唤醒机制。

我们用代码来演示

我们先创建以下类

• 资源类：Student
• 设置学生数据:SetThread(生产者)
• 获取学生数据：GetThread(消费者)
• 测试类:StudentDemo

/*
 *  资源类：Student 
 */
public class Student {
    String name;
    int age;
    boolean flag; // 默认情况是没有数据，如果是true，说明有数据
}

/*
 *  设置学生数据 生产者
 */
public class SetThread implements Runnable {

    private Student s;
    private int x = 0;

    public SetThread(Student s) {
        this.s = s;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (s) {
                //判断有没有
                if(s.flag){
                    try {
                        s.wait(); //t1等着，释放锁
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                if (x % 2 == 0) {
                    s.name = "阿杜";
                    s.age = 27;
                } else {
                    s.name = "杜鹏程";
                    s.age = 23;
                }
                x++; //x=1

                //修改标记
                s.flag = true;
                //唤醒线程
                s.notify(); //唤醒t2,唤醒并不表示你立马可以执行，必须还得抢CPU的执行权。
            }
            //t1有，或者t2有
        }
    }
}

/*
 *  获取学生数据：消费者
 */
public class GetThread implements Runnable {
    private Student s;

    public GetThread(Student s) {
        this.s = s;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (s) {
                if(!s.flag){
                    try {
                        s.wait(); //t2就等待了。立即释放锁。将来醒过来的时候，是从这里醒过来的时候
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }

                System.out.println(s.name + "---" + s.age);
                //阿杜---27
                //杜鹏程---23

                //修改标记
                s.flag = false;
                //唤醒线程
                s.notify(); //唤醒t1
            }
        }
    }
}

/*
 * 测试类
 */
public class StudentDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建资源
        Student s = new Student();

        //设置和获取的类
        SetThread st = new SetThread(s);
        GetThread gt = new GetThread(s);

        //线程类
        Thread t1 = new Thread(st);
        Thread t2 = new Thread(gt);

        //启动线程
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

运行程序

这样我们就看到了生产者生产一个，消费者消费一个，这样就具有多线程的特性，如果出现其他现象，那就说明你的线程存在安全隐患了。

线程池

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。

线程池的好处：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。

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 newCachedThreadPool()：创建一个具有缓存功能的线程池。缓存：百度浏览过的信息再次访问
• public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)：创建一个可重用的，具有固定线程数的线程池
• public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()：创建一个只有单线程的线程池，相当于上个方法的参数是1

下面我们就来实现一个线程的代码,我们先来分析一波实现的步骤

• 创建一个线程池对象，控制要创建几个线程对象。
  
  • public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
• 这种线程池的线程可以执行：
  
  • 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程
  • 做一个类实现Runnable接口。
• 调用如下方法即可
  
  • Future < ?> submit(Runnable task)
  • < T> Future < T> submit(Callable task)
• 可以结束该线程

public class MyRunnable implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        for (int x = 0; x < 100; x++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + x);
        }
    }
}
public class ExecutorsDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个线程池对象，控制要创建几个线程对象。
        // public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);

        // 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程
        pool.submit(new MyRunnable());
        pool.submit(new MyRunnable());

        //结束线程池
        pool.shutdown();
    }
}

这样我们就运用线程池开启了一个线程

匿名内部类使用多线程

• 匿名内部类方式使用多线程
  
  • new Thread(){代码…}.start();
  • new Thread(new Runnable(){代码…}).start();

public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 继承Thread类来实现多线程
        new Thread() {
            public void run() {
                for (int x = 0; x < 100; x++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":"
                            + x);
                }
            }
        }.start();

        // 实现Runnable接口来实现多线程
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int x = 0; x < 100; x++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":"+ x);
                }
            }
        }) {
        }.start();
    }
}

我们在开发中经常会这样用匿名内部类的方式去实现一个线程
运行程序可以看到开启了两个线程

定时器

定时器是一个应用十分广泛的线程工具，可用于调度多个定时任务以后台线程的方式执行。在Java中，可以通过Timer和TimerTask类来实现定义调度的功能

• Timer定时
  
  • public Timer()
  • public void schedule(TimerTask task, long delay)
  • public void schedule(TimerTask task,long delay,long period)
• TimerTask:任务

public class TimerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建定时器对象
        Timer t = new Timer();
        // 3秒后执行爆炸任务
        // t.schedule(new MyTask(), 3000);
        // 3秒后执行爆炸任务并结束任务
        t.schedule(new MyTask(t), 3000);
    }
}

// 做一个任务
class MyTask extends TimerTask {

    private Timer t;

    public MyTask(){}

    public MyTask(Timer t){
        this.t = t;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("蹦,爆炸了");
        t.cancel();//取消任务
    }
}

我们实现了3秒后爆炸并结束任务的代码，也可以实现连环炸，就是3秒后爆炸，然后间隔几秒又接着炸，实现起来也很简单

public class TimerDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建定时器对象
        Timer t = new Timer();
        // 3秒后执行爆炸任务第一次，如果不成功，每隔2秒再继续炸
        t.schedule(new MyTask2(), 3000, 2000);
    }
}
// 做一个任务
class MyTask2 extends TimerTask {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("beng,爆炸了");
    }
}

面试题

我们来总结一下多线程这块常见的面试题

• 启动一个线程是run()还是start()?它们的区别?

  启动一个线程是start();
  run():封装了被线程执行的代码,直接调用仅仅是普通方法的调用
  start():启动线程，并由JVM自动调用run()方法

• sleep()和wait()方法的区别?

  sleep():必须指时间;不释放锁。
  wait():可以不指定时间，也可以指定时间;释放锁。

• 为什么wait(),notify(),notifyAll()等方法都定义在Object类中?

  因为这些方法的调用是依赖于锁对象的，而同步代码块的锁对象是任意锁。
  而Object代码任意的对象，所以，定义在这里面。

好了，多线程我们学的差不多了，还剩下一个设计模式的知识点，下篇我们来学习。

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