标签：形式 标准 类型 面向 赋值 构造 开始 括号 adp
概念：多个线程在处理同一个资源，但是处理的动作（线程的任务）却不相同。
为什么要处理线程间通信：
多个线程并发执行时, 在默认情况下CPU是随机切换线程的，当我们需要多个线程来共同完成一件任务，并且我们希望他们有规律的执行, 那么多线程之间需要一些协调通信，以此来帮我们达到多线程共同操作一份数据。
如何保证线程间通信有效利用资源：
多个线程在处理同一个资源，并且任务不同时，需要线程通信来帮助解决线程之间对同一个变量的使用或操作。 就是多个线程在操作同一份数据时， 避免对同一共享变量的争夺，我们需要通过一定的手段使各个线程能有效的利用资源。而这种方法就是等待唤醒机制。
什么是等待唤醒机制
是多个线程间的一种协作机制。谈到线程我们经常想到的是线程间的竞争（race），比如去争夺锁，但线程间也会有协作机制。
一个线程在进行了规定操作后，就进入等待状态（wait()）， 待其他线程执行完了指定代码过后再将其唤醒（notify()）;在有多个线程进行等待时， 如果需要 可以使用 notifyAll()来唤醒所有的等待线程。
wait/notify 就是线程间的一种协作机制。
等待唤醒中的方法
等待唤醒机制就是用于解决线程间通信的问题的，使用到的3个方法的含义如下：wait：线程不再活动，不再参与调度，进入 wait set 中，因此不会浪费 CPU 资源，也不会去竞争锁了，这时的线程状态即是 WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的动作，也即是“通知（notify）”在这个对象上等待的线程从wait set 中释放出来，重新进入到调度队列（ready queue）中
注意：
哪怕只通知了一个等待的线程，被通知线程也不能立即恢复执行，因为它当初中断的地方是在同步块内，而此刻它已经不持有锁，所以她需要再次尝试去获取锁（很可能面临其它线程的竞争），成功后才能在当初调用 wait 方法之后的地方恢复执行。
总结如下：
- 如果能获取锁，线程就从 WAITING 状态变成 RUNNABLE 状态；
- 否则，从 wait set 出来，又进入 entry set，线程就从 WAITING 状态又变成 BLOCKED 状态
调用wait和notify方法需要注意的细节
等待唤醒机制其实就是经典的“生产者与消费者”的问题。
就拿生产包子消费包子来说等待唤醒机制如何有效利用资源：
包子铺线程生产包子，吃货线程消费包子。当包子没有时（包子状态为false），吃货线程等待，包子铺线程生产包子（即包子状态为true），并通知吃货线程（解除吃货的等待状态）,因为已经有包子了，那么包子铺线程进入等待状态。接下来，吃货线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。如果吃货获取到锁，那么就执行吃包子动作，包子吃完（包子状态为false），并通知包子铺线程（解除包子铺的等待状态）,吃货线程进入等待。包子铺线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。
实例：以生产者和消费者案例为例
包子资源类：
/*
资源类:包子类
设置包子的属性
皮
陷
包子的状态: 有 true,没有 false
*/
public class BaoZi {
//皮
String pi;
//陷
String xian;
//包子的状态: 有 true,没有 false,设置初始值为false没有包子
boolean flag = false;
}
消费者(吃货)线程类：
/*
消费者(吃货)类:是一个线程类,可以继承Thread
设置线程任务(run):吃包子
对包子的状态进行判断
false:没有包子
吃货调用wait方法进入等待状态
true:有包子
吃货吃包子
吃货吃完包子
修改包子的状态为false没有
吃货唤醒包子铺线程,生产包子
*/
public class ChiHuo extends Thread{
//1.需要在成员位置创建一个包子变量
private BaoZi bz;
//2.使用带参数构造方法,为这个包子变量赋值
public ChiHuo(BaoZi bz) {
this.bz = bz;
}
//设置线程任务(run):吃包子
@Override
public void run() {
//使用死循环,让吃货一直吃包子
while (true){
//必须同时同步技术保证两个线程只能有一个在执行
synchronized (bz){
//对包子的状态进行判断
if(bz.flag==false){
//吃货调用wait方法进入等待状态
try {
bz.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//被唤醒之后执行的代码,吃包子
System.out.println("吃货正在吃:"+bz.pi+bz.xian+"的包子");
//吃货吃完包子
//修改包子的状态为false没有
bz.flag = false;
//吃货唤醒包子铺线程,生产包子
bz.notify();
System.out.println("吃货已经把:"+bz.pi+bz.xian+"的包子吃完了,包子铺开始生产包子");
System.out.println("----------------------------------------------------");
}
}
}
}
生产者(包子铺)线程类：
/*
生产者(包子铺)类:是一个线程类,可以继承Thread
设置线程任务(run):生产包子
对包子的状态进行判断
true:有包子
包子铺调用wait方法进入等待状态
false:没有包子
包子铺生产包子
增加一些趣味性:交替生产两种包子
有两种状态(i%2==0)
包子铺生产好了包子
修改包子的状态为true有
唤醒吃货线程,让吃货线程吃包子
注意:
包子铺线程和包子线程关系-->通信(互斥)
必须同时同步技术保证两个线程只能有一个在执行
锁对象必须保证唯一,可以使用包子对象作为锁对象
包子铺类和吃货的类就需要把包子对象作为参数传递进来
1.需要在成员位置创建一个包子变量
2.使用带参数构造方法,为这个包子变量赋值
*/
public class BaoZiPu extends Thread{
//1.需要在成员位置创建一个包子变量
private BaoZi bz;
//2.使用带参数构造方法,为这个包子变量赋值
public BaoZiPu(BaoZi bz) {
this.bz = bz;
}
//设置线程任务(run):生产包子
@Override
public void run() {
//定义一个变量
int count = 0;
//让包子铺一直生产包子
while(true){
//必须同时同步技术保证两个线程只能有一个在执行
synchronized (bz){
//对包子的状态进行判断
if(bz.flag==true){
//包子铺调用wait方法进入等待状态
try {
bz.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//被唤醒之后执行,包子铺生产包子
//增加一些趣味性:交替生产两种包子
if(count%2==0){
//生产 薄皮三鲜馅包子
bz.pi = "薄皮";
bz.xian = "三鲜馅";
}else{
//生产 冰皮 牛肉大葱陷
bz.pi = "冰皮";
bz.xian = "牛肉大葱陷";
}
count++;
System.out.println("包子铺正在生产:"+bz.pi+bz.xian+"包子");
//生产包子需要3秒钟
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//包子铺生产好了包子
//修改包子的状态为true有
bz.flag = true;
//唤醒吃货线程,让吃货线程吃包子
bz.notify();
System.out.println("包子铺已经生产好了:"+bz.pi+bz.xian+"包子,吃货可以开始吃了");
}
}
}
}
测试类：
/*
测试类:
包含main方法,程序执行的入口,启动程序
创建包子对象;
创建包子铺线程,开启,生产包子;
创建吃货线程,开启,吃包子;
*/
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
//创建包子对象;
BaoZi bz =new BaoZi();
//创建包子铺线程,开启,生产包子;
new BaoZiPu(bz).start();
//创建吃货线程,开启,吃包子;
new ChiHuo(bz).start();
}
}
我们使用线程的时候就去创建一个线程，这样实现起来非常简便，但是会有一个问题：
如果并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。
线程池使得线程可以复用，就是执行完一个任务并不被销毁，而是可以继续执行其他的任务
线程池中有很多操作都与优化资源相关，合理利用线程池能够带来三个好处：
线程池在JDK1.5之后提供，java.util.concurrent.Executors是线程池的工厂类，用来生成线程池
Executors类中的静态方法:
static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) 创建一个可重用固定线程数的线程池
int nThreads，创建线程池中包含的线程数量ExecutorService接口，返回的是ExecutorService接口的实现类对象,我们可以使用ExecutorService接口接收(面向接口编程)java.util.concurrent.ExecutorService，线程池接口，用来从线程池中获取线程,调用start方法,执行线程任务
submit(Runnable task) 方法，提交一个 Runnable 任务用于执行void shutdown()线程池的使用步骤:
Executors里边提供的静态方法newFixedThreadPool生产一个指定线程数量的线程池Runnable接口,重写run方法,设置线程任务ExecutorService中的方法submit,传递线程任务(实现类),开启线程，执行run方法ExecutorService中的方法shutdown销毁线程池(不建议执行)Runnable实现类代码：
package com.itheima.demo02.ThreadPool;
/*
2.创建一个类,实现Runnable接口,重写run方法,设置线程任务
*/
public class RunnableImpl implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"创建了一个新的线程执行");
}
}
线程池测试类：
public class Demo01ThreadPool {
public static void main(String[] args) {
//1.使用线程池的工厂类Executors里边提供的静态方法newFixedThreadPool生产一个指定线程数量的线程池
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
//3.调用ExecutorService中的方法submit,传递线程任务(实现类),开启线程,执行run方法
es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-1创建了一个新的线程执行
//线程池会一直开启,使用完了线程,会自动把线程归还给线程池,线程可以继续使用
es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-1创建了一个新的线程执行
es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-2创建了一个新的线程执行
//4.调用ExecutorService中的方法shutdown销毁线程池(不建议执行)
es.shutdown();
es.submit(new RunnableImpl());//抛异常,线程池都没有了,就不能获取线程了
}
}
面向对象的思想（强调通过对象的事情做）:
? 做一件事情，找一个能解决这个事情的对象，调用对象的方法，完成事情.
函数式编程思想（忽略面向对象的复杂语法，强调做什么）:
? 只要能获取到结果，谁去做的，怎么做的都不重要，重视的是结果而不重视过程
当需要启动一个线程去完成任务时，通常会通过java.lang.Runnable接口来定义任务内容，并使用java.lang.Thread类来启动该线程。代码如下：
/*
创建Runnable接口的实现类,重写run方法,设置线程任务
*/
public class RunnableImpl implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
}
}
/*
使用实现Runnable接口的方式实现多线程程序
*/
public class Demo01Runnable {
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable接口的实现类对象
RunnableImpl run = new RunnableImpl();
//创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类
Thread t = new Thread(run);
//调用start方法开启新线程,执行run方法
t.start();
//简化代码,使用匿名内部类,实现多线程程序
Runnable r = new Runnable(){
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
}
};
new Thread(r).start();
//简化代码
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
}
}).start();
}
}
本着“一切皆对象”的思想，这种做法是无可厚非的：首先创建一个Runnable接口的匿名内部类对象来指定任务内容，再将其交给一个线程来启动。
对于Runnable的匿名内部类用法，可以分析出几点内容：
Thread类需要Runnable接口作为参数，其中的抽象run方法是用来指定线程任务内容的核心；run的方法体，不得不需要Runnable接口的实现类；RunnableImpl实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类；run方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错；我们真的希望创建一个匿名内部类对象吗？不。我们只是为了做这件事情而不得不创建一个对象。我们真正希望做的事情是：将run方法体内的代码传递给Thread类知晓。
传递一段代码——这才是我们真正的目的。而创建对象只是受限于面向对象语法而不得不采取的一种手段方式。那，有没有更加简单的办法？如果我们将关注点从“怎么做”回归到“做什么”的本质上，就会发现只要能够更好地达到目的，过程与形式其实并不重要。
2014年3月Oracle所发布的Java 8（JDK 1.8）中，加入了Lambda表达式的重量级新特性，为我们打开了新世界的大门。
借助Java 8的全新语法，上述Runnable接口的匿名内部类写法可以通过更简单的Lambda表达式达到等效：
Lambda表达式的标准格式:
由三部分组成:
a.一些参数
b.一个箭头
c.一段代码
格式:
(参数列表) -> {一些重写方法的代码};
解释说明格式:
():接口中抽象方法的参数列表,没有参数,就空着;有参数就写出参数,多个参数使用逗号分隔
->:传递的意思,把参数传递给方法体{}
{}:重写接口的抽象方法的方法体
public class Demo02Lambda {
public static void main(String[] args) {
//使用匿名内部类的方式,实现多线程
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
}
}).start();
//使用Lambda表达式,实现多线程
new Thread(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
}
).start();
//优化省略Lambda
new Thread(()->System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了")).start();
}
}
这段代码和刚才的执行效果是完全一样的，可以在1.8或更高的编译级别下通过。从代码的语义中可以看出：我们启动了一个线程，而线程任务的内容以一种更加简洁的形式被指定。
不再有“不得不创建接口对象”的束缚，不再有“抽象方法覆盖重写”的负担，就是这么简单！
Lambda是怎样击败面向对象的？在上例中，核心代码其实只是如下所示的内容：
() -> System.out.println("多线程任务执行！")
为了理解Lambda的语义，我们需要从传统的代码起步。
要启动一个线程，需要创建一个Thread类的对象并调用start方法。而为了指定线程执行的内容，需要调用Thread类的构造方法：
public Thread(Runnable target)为了获取Runnable接口的实现对象，可以为该接口定义一个实现类RunnableImpl：
public class RunnableImpl implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("多线程任务执行！");
}
}
然后创建该实现类的对象作为Thread类的构造参数：
public class Demo03ThreadInitParam {
public static void main(String[] args) {
Runnable task = new RunnableImpl();
new Thread(task).start();
}
}
这个RunnableImpl类只是为了实现Runnable接口而存在的，而且仅被使用了唯一一次，所以使用匿名内部类的语法即可省去该类的单独定义，即匿名内部类：
public class Demo04ThreadNameless {
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("多线程任务执行！");
}
}).start();
}
}
一方面，匿名内部类可以帮我们省去实现类的定义；另一方面，匿名内部类的语法——确实太复杂了！
仔细分析该代码中的语义，Runnable接口只有一个run方法的定义：
public abstract void run();即制定了一种做事情的方案（其实就是一个函数）：
同样的语义体现在Lambda语法中，要更加简单：
() -> System.out.println("多线程任务执行！")
run方法的参数（无），代表不需要任何条件；Lambda省去面向对象的条条框框，格式由3个部分组成：
Lambda表达式的标准格式为：
(参数类型 参数名称) -> { 代码语句 }
格式说明：
->是新引入的语法格式，代表指向动作。给定一个厨子Cook接口，内含唯一的抽象方法makeFood，且无参数、无返回值。如下：
/*
定一个厨子Cook接口，内含唯一的抽象方法makeFood
*/
public interface Cook {
//定义无参数无返回值的方法makeFood
public abstract void makeFood();
}
在下面的代码中，请使用Lambda的标准格式调用invokeCook方法，打印输出“吃饭啦！”字样：
/*
需求:
给定一个厨子Cook接口，内含唯一的抽象方法makeFood，且无参数、无返回值。
使用Lambda的标准格式调用invokeCook方法，打印输出“吃饭啦！”字样
*/
public class Demo01Cook {
public static void main(String[] args) {
//调用invokeCook方法,参数是Cook接口,传递Cook接口的匿名内部类对象
invokeCook(new Cook() {
@Override
public void makeFood() {
System.out.println("吃饭了");
}
});
//使用Lambda表达式,简化匿名内部类的书写
invokeCook(()->{
System.out.println("吃饭了");
});
//优化省略Lambda
invokeCook(()-> System.out.println("吃饭了"));
}
//定义一个方法,参数传递Cook接口,方法内部调用Cook接口中的方法makeFood
public static void invokeCook(Cook cook){
cook.makeFood();
}
}
备注：小括号代表
Cook接口makeFood抽象方法的参数为空，大括号代表makeFood的方法体。
需求:
使用数组存储多个Person对象
对数组中的Person对象使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序排序
下面举例演示java.util.Comparator<T>接口的使用场景代码，其中的抽象方法定义为：
public abstract int compare(T o1, T o2);当需要对一个对象数组进行排序时，Arrays.sort方法需要一个Comparator接口实例来指定排序的规则。假设有一个Person类，含有String name和int age两个成员变量：
public class Person {
private String name;
private int age;
// 省略构造器、toString方法与Getter Setter
}
用两种方法对Person[]数组进行排序，写法如下：
import java.util.Arrays;
/*
Lambda表达式有参数有返回值的练习
需求:
使用数组存储多个Person对象
对数组中的Person对象使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序排序
*/
public class Demo01Arrays {
public static void main(String[] args) {
//使用数组存储多个Person对象
Person[] arr = {
new Person("柳岩",38),
new Person("迪丽热巴",18),
new Person("古力娜扎",19)
};
//对数组中的Person对象使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序(前边-后边)排序
/*Arrays.sort(arr, new Comparator<Person>() {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
return o1.getAge()-o2.getAge();
}
});*/
//使用Lambda表达式,简化匿名内部类
Arrays.sort(arr,(Person o1, Person o2)->{
return o1.getAge()-o2.getAge();
});
//优化省略Lambda
Arrays.sort(arr,(o1, o2)->o1.getAge()-o2.getAge());
//遍历数组
for (Person p : arr) {
System.out.println(p);
}
}
}
这种做法在面向对象的思想中，似乎也是“理所当然”的。其中Comparator接口的实例（使用了匿名内部类）代表了“按照年龄从小到大”的排序规则。
下面我们来搞清楚上述代码真正要做什么事情。
Arrays.sort方法需要排序规则，即Comparator接口的实例，抽象方法compare是关键；compare的方法体，不得不需要Comparator接口的实现类；ComparatorImpl实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类；compare方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错；给定一个计算器Calculator接口，内含抽象方法calc可以将两个int数字相加得到和值：
/*
给定一个计算器Calculator接口，内含抽象方法calc可以将两个int数字相加得到和值
*/
public interface Calculator {
//定义一个计算两个int整数和的方法并返回结果
public abstract int calc(int a,int b);
}
/*
Lambda表达式有参数有返回值的练习
需求:
给定一个计算器Calculator接口，内含抽象方法calc可以将两个int数字相加得到和值
使用Lambda的标准格式调用invokeCalc方法，完成120和130的相加计算
*/
public class Demo01Calculator {
public static void main(String[] args) {
//调用invokeCalc方法,方法的参数是一个接口,可以使用匿名内部类
invokeCalc(10, 20, new Calculator() {
@Override
public int calc(int a, int b) {
return a+b;
}
});
//使用Lambda表达式简化匿名内部类的书写
invokeCalc(120,130,(int a,int b)->{
return a + b;
});
//优化省略Lambda
invokeCalc(120,130,(a,b)-> a + b);
}
/*
定义一个方法
参数传递两个int类型的整数
参数传递Calculator接口
方法内部调用Calculator中的方法calc计算两个整数的和
*/
public static void invokeCalc(int a,int b,Calculator c){
int sum = c.calc(a,b);
System.out.println(sum);
}
}
备注：小括号代表
Calculator接口calc抽象方法的参数，大括号代表calc的方法体。
Lambda强调的是“做什么”而不是“怎么做”，所以凡是可以根据上下文推导得知的信息，都可以省略。例如上例还可以使用Lambda的省略写法：
public static void main(String[] args) {
invokeCalc(120, 130, (a, b) -> a + b);
}
Lambda表达式:是可推导,可以省略
凡是根据上下文推导出来的内容,都可以省略书写
可以省略的内容:
如：
public class Demo01ArrayList {
public static void main(String[] args) {
//JDK1.7版本之前,创建集合对象必须把前后的泛型都写上
ArrayList<String> list01 = new ArrayList<String>();
//JDK1.7版本之后,=号后边的泛型可以省略,后边的泛型可以根据前边的泛型推导出来
ArrayList<String> list02 = new ArrayList<>();
}
}
Lambda的语法非常简洁，完全没有面向对象复杂的束缚。但使用时有几个问题需要注意：
Runnable、Comparator接口还是自定义的接口，只有当接口中的抽象方法存在且唯一时，才可以使用Lambda。注：有且仅有一个抽象方法的接口，称为“函数式接口”。
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