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Java线程创建(卖票)，线程同步(卖包子)的实现示例

2024-04-02 19:04:59 600人浏览薄情痞子

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摘要

1.线程两种创建方式：new Thread(new Runnable() {}) 如下FileOutputStream源码中抛出异常，为了让写代码人自己写try catch异常提

1.线程两种创建方式：new Thread(new Runnable() {})

在这里插入图片描述

如下FileOutputStream源码中抛出异常，为了让写代码人自己写try catch异常提示信息。

在这里插入图片描述


package com.itheim07.thread;

public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while(true){
                    System.out.println("播放音乐...");
                }
            }
        }).start();  //.start()不能改成.run()

        boolean result = true;
        while(result){ 
            System.out.println("下载电影...");
        }
       
    }
}

如下线程第一种创建方式。

在这里插入图片描述


package com.itheima01.thread;

public class ThreadDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
//        Thread thread = Thread.currentThread();
//        String name = thread.getName(); 
//        System.out.println(name); // main
        //下面一行等同于上面
        System.out.println("主:" + Thread.currentThread().getName());

        YourThread yt = new YourThread();
        yt.start(); //子：Thread-0        
        YourThread yt2 = new YourThread();
		yt.run(); //子：main。  因为子线程YourThread还未执行起飞	，被main飞机拖着走	
        YourThread yt3 = new YourThread();
        yt3.start(); //子：Thread-2。  不是Thread-1是因为yt2未起飞但依旧new了yt2

//        Person p = new Person(); //执行空参构造
//        System.out.println(p.number); //0 
//        Person p2 = new Person();
//        System.out.println(p2.number); //1
    }
}
class YourThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("子:" + Thread.currentThread().getName());
    }
}
class Person{
    static int number=-1;
    public Person(){
        number++;
    }
}


package com.itheima02.runnable;

public class RunnableDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable mr = new MyRunnable(); // 分配该类的实例
        Thread t = new Thread(mr);
        t.start();  //Thread-0
    }
}
class MyRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}


package com.itheima02.runnable;
//用匿名内部类简化上面代码
public class RunnableDemo02 {
    public static void main(String[] args) {		
     

//111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
       new Thread(new Runnable() {
           @Override
           public void run() { //主要关注run
               System.out.println(Thread.currentThread().getName());
           }
       }).start();
	   
//new Thread(() -> System.out.println(Thread.currentThread().getName())).start();
    }
}

2.卖票：原子性


package com.itheima03.ticket;

public class TicketDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        MyWindow mw1 = new MyWindow(); //堆中开一块空间，不加static，number=100进堆
        mw1.setName("窗口壹");

        MyWindow mw2 = new MyWindow(); //同上
        mw2.setName("窗口222");

        MyWindow mw3 = new MyWindow(); //同上
        mw3.setName("窗口三三三");        
        mw1.start();
        mw2.start();
        mw3.start();
    }
}

//11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
class MyWindow extends Thread{
    static int number = 100; //去掉static，每创建一个MyWindow窗口在堆里开辟一块空间，三个窗口各卖100张
    @Override
    public void run() {
       while(number > 0){
           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖出第" + number + "张票");
           number--;
       }
    }
}

如下线程同步问题分析：两种创建方式3个窗口都总卖出102张票，而不是100张。原因：三个窗口同时卡在打印正在卖出第100张票。解决：t1在卖第100张票时，cpu可能会切到t3和t2，可以控制t2和t3不动，等t1的number- -完再动。

在这里插入图片描述

3.线程同步：synchronized关键字，Lock接口，ThreadLocal


package com.itheima04.synchronizedd;
import java.io.IOException;

public class TicketDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        MyTask mt = new MyTask();        
        //上面只new了一个，可以用this
        Thread t1 = new Thread(mt);
        t1.setName("窗口壹");
        
        Thread t2 = new Thread(mt);
        t2.setName("窗口222");
        
        Thread t3 = new Thread(mt);
        t3.setName("窗口三三三");           
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

class MyTask implements Runnable{ 
    int number = 100;
//   Object obj = new Object();  //锁对象
    @Override
    public void run() {
        while(number > 0){

//1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111        
            synchronized(MyTask.class){ //MyTask.class也可以换成this
                if(number <= 0){
                    break;  //跳出while大循环
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖出第" + number + "张票");
                number--;
            }  

//111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111             
//这边只能try catch不能throws，原因：父类Runnable中run方法没有声明抛出编译异常，所以子类也不能throws        
            try {
                Thread.sleep(1); //线程啥事也不干,暂停1ms，cpu有空闲切换其他线程
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace();
            }
        } //while里
    }
}

在这里插入图片描述

如下t2卖到0张时出while，而t1和t3还在while里，此时number=0，所以变为0和-1。

在这里插入图片描述

如下把synchronized拖到外面也不行。

在这里插入图片描述

如下加if(number <= 0)，没有加浪费时间代码，所以看不到交替效果，但不会出现0和-1。

在这里插入图片描述

obj是锁对象即钥匙，如下钥匙不能进run方法（每个线程一把即三把钥匙了），只能在成员位置。

在这里插入图片描述

用this，不用new object()，可以节约内存。

在这里插入图片描述


package com.itheima05.method;

public class TicketDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        MyTask mt = new MyTask();        
        Thread t1 = new Thread(mt);
        t1.setName("窗口壹");
        
        Thread t2 = new Thread(mt);
        t2.setName("窗口222");
        
        Thread t3 = new Thread(mt);
        t3.setName("窗口三三三");        
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

class MyTask implements Runnable{
    static int number = 100;
    @Override
    public void run() { 
        while(number > 0){
            method(); //非静态方法可以调用静态方法       
            try {
                Thread.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
       
    private static synchronized void method() { //静态方法不能和对象关键字如this相关  //同步方法效果  等价于 同步代码块
        if(number <= 0){
            return;  //break只能写在循环和switch里
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖出第" + number + "张票");
        number--;
    }
}


package com.itheima06.lock;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TicketDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        MyTask mt = new MyTask();
        Thread t1 = new Thread(mt);
        t1.setName("窗口壹");
        
        Thread t2 = new Thread(mt);
        t2.setName("窗口222");
        
        Thread t3 = new Thread(mt);   
        t3.setName("窗口三三三"); 
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

class MyTask implements Runnable{
    int number = 100;
    Lock lock = new ReentrantLock(); //创建lock对象
    @Override
    public void run() {
        while(number > 0){

//1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
            lock.lock();
            if(number <= 0){
//                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                lock.unlock(); // 注意: lock提供了锁的可视化操作(线程执行结束,要记得手动释放。厕所上完不能带走钥匙)//同步代码块return或break后是JVM自动释放锁。//这里不加lock.unlock()程序停不下来。
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖出第" + number + "张票");
            number--;
            lock.unlock();
        }
    }
}

如下ThreadLocal相当于一个map，key就是当前的线程，value就是需要存储的对象。

在这里插入图片描述

t1（…，User），如下情况可将User放入ThreadLocal中，每次通过.get拿到线程的User。

在这里插入图片描述

4.卖包子：wait，notify


package com.itheima07.bz;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object obj = new Object();       
// obj.wait(); //IllegalMonitorStateException : 非法的监视状态异常，因为.wait()必须锁对象调用如下
        synchronized (obj){  //对象变成锁对象
            obj.wait(); //不会报错，一直等待。在锁对象中
        }
    }
}

如下两个方法wait和notify不是给线程调用的，而是给锁对象【锁对象可以是任意对象】调用的如上所示。BaoZi只能一个线程对其操作。

在这里插入图片描述


package com.itheima07.bz;

public class BaoZi {
    boolean isHave=false; //默认没有包子
}


package com.itheima07.bz;

public class BaoziPu extends Thread {
    BaoZi bz;
    public BaoziPu(BaoZi bz){
        this.bz = bz;
    }
    @Override
    public void run() {       
        while(true){ //不停生产包子 

//111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111           
            synchronized (bz){ //加锁: 同步代码，生产包子时不让别人打扰我。注意下面wait和notify
                if(bz.isHave){
                    try {
                        bz.wait(); //包子铺有包子就等待（此时吃货正在吃包子）
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("包子铺生产包子..."); //没包子
                bz.isHave = true;
                bz.notify(); //唤醒吃货
            }
        }  //while里
    }
}


package com.itheima07.bz;

public class ChiHuo  extends Thread{
    BaoZi bz;
    public ChiHuo(BaoZi bz){
        this.bz = bz;
    }
    @Override
    public void run() {
        while(true){ //不停吃包子

//1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111               
            synchronized (bz){
                if(!bz.isHave){
                    try {
                        bz.wait(); //吃货没有包子就等待（此时包子铺正在生产包子）
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("吃货吃包子"); //有包子
                bz.isHave = false;       
                bz.notify(); //唤醒包子铺
            }
        }
    }
}


package com.itheima07.bz;

public class BzDemo {
    public static void main(String[] args) {
        BaoZi bz = new BaoZi();
        BaoziPu bzp = new BaoziPu(bz); //和下面一行共同操作一个包子对象
        ChiHuo ch = new ChiHuo(bz);        
        bzp.start();
        ch.start();
    }
}

在这里插入图片描述

如下第一次没有包子，所以绕过2中if到1。运行完1后就有包子了，1时间很短，cpu不切换线程，切换了也没用，因为2中syn…(bz)包子被锁住，就算切换到吃货线程进不去syn…(bz)里，所以1中notify唤不醒吃货线程。

1和2都在sy…(bz)里，bzp线程bz.wait()【有3个好处】进入等待状态即进入监视队列即等待包子被吃，吃货线程的synchronized锁被打开，有包子不会wait，执行3。

一个线程wait把自己停下来放入堆（监视队列）中，来年开春，另一个线程中3叫我起来干活。2和3对应，1和4对应。3唤醒了2中wait，但2没钥匙（锁）动不了（鬼压床），钥匙在吃货手上，所以3往后4执行释放锁，1234不停循环执行。

在这里插入图片描述

生产消费者模型：用户发请求来相当于包子铺生产包子即生产者。服务器24小时开着相当于消费者一天24小时等包子吃。不会让消费者线程空转浪费cpu资源，所以没包子设置消费者线程为wait状态不占用cpu资源。


package com.atguigu.test14;
// 线程通信是用来解决生产者与消费者问题。
public class Test14 {
	public static void main(String[] args) {
		Workbench tai = new Workbench(); //相当于包子	
		Cook c = new Cook("崔志恒", tai); //生产者
		Waiter w = new Waiter("翠花", tai);	//消费者
		c.start();
		w.start();
	}
}

//11111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
class Workbench{
	private static final int MAX = 10; //假设工作台上最多能够放10盘
	private int count; //count是共用的，要考虑线程安全	

	public synchronized void put(){ //同步方法，非静态方法来说，锁对象就是this //往工作台上放一盘菜
		if(count >= MAX){
			try {
				//生产者停下来，等待
				wait();//默认是this.wait()，所以上面必须加锁对象synchronized
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		//上面是安全校验
		count++;		
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "放了一盘菜，剩余：" + count);
		this.notify(); // 包子/工作台.notify()  //唤醒消费者
	}	

//1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
	public synchronized void take(){//从工作台上取走一盘菜
		if(count<=0){
			try {				
				wait(); //工作台没有菜，消费者应该停下来
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		//上面是安全校验
		count--;
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取走一盘菜，剩余：" + count);
		this.notify();  //唤醒生产者
	}
}

//1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
class Cook extends Thread{
	private Workbench tai;
	public Cook(String name, Workbench tai) {
		super(name);
		this.tai = tai;
	}
	public void run(){
		while(true){
			tai.put(); //封装了
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

//111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
class Waiter extends Thread{
	private Workbench tai;	
	public Waiter(String name, Workbench tai) {
		super(name); //name属性在父类中已声明
		this.tai = tai;
	}
	public void run(){
		while(true){
			tai.take();
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

如下一直交替运行，不停。

在这里插入图片描述