1 Java中的线程

1.1 创建和启动线程

1.1.1 概述

  • Java语言的JVM允许程序运行多个线程,使用java.lang.Thread类代表线程,所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。

  • Thread类的特性

    • 每个线程都是通过某个特定Thread对象的run()方法来完成操作的,因此把run()方法体称为线程执行体
    • 通过该Thread对象的start()方法来启动这个线程,而非直接调用run()
    • 要想实现多线程,必须在主线程中创建新的线程对象。

1.1.2 方式1:继承Thread类

Java通过继承Thread类来创建启动多线程的步骤如下:

  1. 定义Thread类的子类,并重写该类的run()方法,该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务
  2. 创建Thread子类的实例,即创建了线程对象
  3. 调用线程对象的start()方法来启动该线程

代码如下:

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package com.atguigu.thread;
//自定义线程类
public class MyThread extends Thread {
//定义指定线程名称的构造方法
public MyThread(String name) {
//调用父类的String参数的构造方法,指定线程的名称
super(name);
}
/**
* 重写run方法,完成该线程执行的逻辑
*/
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(getName()+":正在执行!"+i);
}
}
}

测试类:

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package com.atguigu.thread;

public class TestMyThread {
public static void main(String[] args) {
//创建自定义线程对象1
MyThread mt1 = new MyThread("子线程1");
//开启子线程1
mt1.start();

//创建自定义线程对象2
MyThread mt2 = new MyThread("子线程2");
//开启子线程2
mt2.start();

//在主方法中执行for循环
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("main线程!"+i);
}
}
}

注意:

  1. 如果自己手动调用run()方法,那么就只是普通方法,没有启动多线程模式。
  2. run()方法由JVM调用,什么时候调用,执行的过程控制都有操作系统的CPU调度决定。
  3. 想要启动多线程,必须调用start方法。
  4. 一个线程对象只能调用一次start()方法启动,如果重复调用了,则将抛出以上的异常“IllegalThreadStateException”。

1.1.3 方式2:实现Runnable接口

Java有单继承的限制,当我们无法继承Thread类时,那么该如何做呢?在核心类库中提供了Runnable接口,我们可以实现Runnable接口,重写run()方法,然后再通过Thread类的对象代理启动和执行我们的线程体run()方法

步骤如下:

  1. 定义Runnable接口的实现类,并重写该接口的run()方法,该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。

  2. 创建Runnable实现类的实例,并以此实例作为Thread的target参数来创建Thread对象,该Thread对象才是真正
    的线程对象。

  3. 调用线程对象的start()方法,启动线程。调用Runnable接口实现类的run方法。

代码如下:

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package com.atguigu.thread;

public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
}
}

测试类:

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package com.atguigu.thread;

public class TestMyRunnable {
public static void main(String[] args) {
//创建自定义类对象 线程任务对象
MyRunnable mr = new MyRunnable();
//创建线程对象
Thread t = new Thread(mr, "长江");
t.start();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("黄河 " + i);
}
}
}

通过实现Runnable接口,使得该类有了多线程类的特征。所有的分线程要执行的代码都在run方法里面。
在启动的多线程的时候,需要先通过Thread类的构造方法Thread(Runnable target) 构造出对象,然后调用Thread对象的start()方法来运行多线程代码。
实际上,所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的。因此,不管是继承Thread类还是实现
Runnable接口来实现多线程,最终还是通过Thread的对象的API来控制线程的,熟悉Thread类的API是进行多线程编程的基础。
说明:Runnable对象仅仅作为Thread对象的target,Runnable实现类里包含的run()方法仅作为线程执行体。
而实际的线程对象依然是Thread实例,只是该Thread线程负责执行其target的run()方法。

1.1.4 实现Callable接口

  • 与使用Runnable相比, Callable功能更强大些
    • 相比run()方法,可以有返回值
    • 方法可以抛出异常
    • 支持泛型的返回值(需要借助FutureTask类,获取返回结果)
  • Future接口(了解)
    • 可以对具体Runnable、Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果等。
    • FutureTask是Futrue接口的唯一的实现类
    • FutureTask 同时实现了Runnable, Future接口。它既可以作为Runnable被线程执行,又可以作为Future得到Callable的返回值
  • 缺点:在获取分线程执行结果的时候,当前线程(或是主线程)受阻塞,效率较低。

代码示例:

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/*
* 创建多线程的方式三:实现Callable (jdk5.0新增的)
*/
//1.创建一个实现Callable的实现类
class NumThread implements Callable {
//2.实现call方法,将此线程需要执行的操作声明在call()中
@Override
public Object call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
if (i % 2 == 0) {
System.out.println(i);
sum += i;
}
}
return sum;
}
}


public class CallableTest {
public static void main(String[] args) {
//3.创建Callable接口实现类的对象
NumThread numThread = new NumThread();

//4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中,创建FutureTask的对象
FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread);
//5.将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中,创建Thread对象,并调用start()
new Thread(futureTask).start();


// 接收返回值
try {
//6.获取Callable中call方法的返回值
//get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值。
Object sum = futureTask.get();
System.out.println("总和为:" + sum);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}

}

1.1.5 变形写法

使用匿名内部类对象来实现线程的创建和启动:

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new Thread("新的线程!"){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(getName()+":正在执行!"+i);
}
}
}.start();
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new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":" + i);
}
}
}).start();

1.1.6 对比两种创建线程的方式

联系
Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。即:

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public class Thread extends Object implements Runnable

区别

  • 继承Thread:线程代码存放Thread子类run方法中。
  • 实现Runnable:线程代码存在接口的子类的run方法。

实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势

  • 避免了单继承的局限性
  • 多个线程可以共享同一个接口实现类的对象,非常适合多个相同线程来处理同一份资源。
  • 增加程序的健壮性,实现解耦操作,代码可以被多个线程共享,代码和线程独立。

1.2 Thread类的常用结构

1.2.1 构造器

  • public Thread() :分配一个新的线程对象。
  • public Thread(String name) :分配一个指定名字的新的线程对象。
  • public Thread(Runnable target) :指定创建线程的目标对象,它实现了Runnable接口中的run方法
  • public Thread(Runnable target,String name) :分配一个带有指定目标新的线程对象并指定名字。

1.2.2 常用方法系列1

  • public void run() :此线程要执行的任务在此处定义代码。
  • public void start() :导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法。
  • public String getName() :获取当前线程名称。
  • public void setName(String name):设置该线程名称。
  • public static Thread currentThread() :返回对当前正在执行的线程对象的引用。在Thread子类中就是this,通常用于主线程和Runnable实现类
  • public static void sleep(long millis) :使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停(暂时停止执行)。
  • public static void yield():yield只是让当前线程暂停一下,让系统的线程调度器重新调度一次,希望优先级与当前线程相同或更高的其他线程能够获得执行机会,但是这个不能保证,完全有可能的情况是,当某个线程调用了yield方法暂停之后,线程调度器又将其调度出来重新执行。

1.2.3 常用方法系列2

  • public final boolean isAlive():测试线程是否处于活动状态。如果线程已经启动且尚未终止,则为活动状态。
  • void join() :等待该线程终止。
    void join(long millis) :等待该线程终止的时间最长为 millis 毫秒。如果millis时间到,将不再等待。
    void join(long millis, int nanos) :等待该线程终止的时间最长为 millis 毫秒 + nanos 纳秒。
  • public final void stop():已过时,不建议使用。强行结束一个线程的执行,直接进入死亡状态。run()即刻停止,可能会导致一些清理性的工作得不到完成,如文件,数据库等的关闭。同时,会立即释放该线程所持有的所有的锁,导致数据得不到同步的处理,出现数据不一致的问题。
  • void suspend() / void resume() : 这两个操作就好比播放器的暂停和恢复。二者必须成对出现,否则非常容易发生死锁。suspend()调用会导致线程暂停,但不会释放任何锁资源,导致其它线程都无法访问被它占用的锁,直到调用resume()。已过时,不建议使用。

1.2.4 常用方法系列3

每个线程都有一定的优先级,同优先级线程组成先进先出队列(先到先服务),使用分时调度策略。优先级高的线程采用抢占式策略,获得较多的执行机会。每个线程默认的优先级都与创建它的父线程具有相同的优先级。

  • Thread类的三个优先级常量:
    • MAX_PRIORITY(10):最高优先级
    • MIN _PRIORITY (1):最低优先级
    • NORM_PRIORITY (5):普通优先级,默认情况下main线程具有普通优先级。
  • public final int getPriority() :返回线程优先级
  • public final void setPriority(int newPriority) :改变线程的优先级,范围在[1,10]之间。

1.3 守护线程

守护线程有个特点,就是如果所有非守护线程都死亡,那么守护线程自动死亡。

调用setDaemon(true)方法可将指定线程设置为守护线程。必须在线程启动之前设置,否则会报IllegalThreadStateException异常。
调用isDaemon()可以判断线程是否是守护线程。

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public class TestThread {
public static void main(String[] args) {
MyDaemon m = new MyDaemon();
m.setDaemon(true);
m.start();

for (int i = 1; i <= 100; i++) {
System.out.println("main:" + i);
}
}
}

class MyDaemon extends Thread {
public void run() {
while (true) {
System.out.println("我一直守护者你...");
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}

1.4 多线程的声明周期

在java.lang.Thread.State的枚举类中这样定义:

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public enum State {
NEW,
RUNNABLE,
BLOCKED,
WAITING,
TIMED_WAITING,
TERMINATED;
}
  • NEW(新建):线程刚被创建,但是并未启动。还没调用start方法。
  • RUNNABLE(可运行):这里没有区分就绪和运行状态。因为对于Java对象来说,只能标记为可运行,至于什么时候运行,不是JVM来控制的了,是OS来进行调度的,而且时间非常短暂,因此对于Java对象的状态来说,无法区分。
  • Teminated(被终止):表明此线程已经结束生命周期,终止运行。
  • 重点说明,根据Thread.State的定义,阻塞状态分为三种BLOCKEDWAITINGTIMED_WAITING
    • BLOCKED(锁阻塞):在API中的介绍为:一个正在阻塞、等待一个监视器锁(锁对象)的线程处于这一状态。只有获得锁对象的线程才能有执行机会。
      • 比如,线程A与线程B代码中使用同一锁,如果线程A获取到锁,线程A进入到Runnable状态,那么线程B就进入到Blocked锁阻塞状态。
    • TIMED_WAITING(计时等待):在API中的介绍为:一个正在限时等待另一个线程执行一个(唤醒)动作的线程处于这一状态。
      • 当前线程执行过程中遇到Thread类的sleepjoin,Object类的wait,LockSupport类的park方法,并且在调用这些方法时,设置了时间,那么当前线程会进入TIMED_WAITING,直到时间到,或被中断。
    • WAITING(无限等待):在API中介绍为:一个正在无限期等待另一个线程执行一个特别的(唤醒)动作的线程处于这一状态。
      • 当前线程执行过程中遇到遇到Object类的wait,Thread类的join,LockSupport类的park方法,并且在调用这些方法时,没有指定时间,那么当前线程会进入WAITING状态,直到被唤醒。
        • 通过Object类的wait进入WAITING状态的要有Object的notify/notifyAll唤醒;
        • 通过Condition的await进入WAITING状态的要有Condition的signal方法唤醒;
        • 通过LockSupport类的park方法进入WAITING状态的要有LockSupport类的unpark方法唤醒
        • 通过Thread类的join进入WAITING状态,只有调用join方法的线程对象结束才能让当前线程恢复;

说明:当从WAITING或TIMED_WAITING恢复到Runnable状态时,如果发现当前线程没有得到监视器锁,那么会立刻转入BLOCKED状态。
image.png

Timed Waiting(计时等待) 与 Waiting(无限等待) 状态:

Waiting(无限等待) 状态中wait方法是空参的,timed waiting(计时等待) 中wait方法是带参的。带参的方法,其实是一种倒计时操作,相当于生活中的小闹钟,设定好时间,到时通知,可是如果提前得到(唤醒)通知,那么设定好时间在通知也就显得多此一举了。如果没有得到(唤醒)通知,那么线程就处于Timed Waiting状态,直到倒计时完毕自动醒来;如果在倒计时期间得到(唤醒)通知,那么线程从Timed Waiting状态立刻唤醒。

代码示例:

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/**
* @author 尚硅谷-宋红康
* @create 22:15
*/
public class ThreadStateTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
SubThread t = new SubThread();
System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
t.start();

while (Thread.State.TERMINATED != t.getState()) {
System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
Thread.sleep(500);
}
System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
}
}

class SubThread extends Thread {
@Override
public void run() {
while (true) {
for (int i = 0; i < 2; i++) {
System.out.println("打印:" + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
break;
}
}
}

输出:
image.png

1.5 线程安全问题

1.5.1 synchronized 同步机制

同步机制的原理,其实就相当于给某段代码加“锁”,任何线程想要执行这段代码,都要先获得“锁”,称它为同步锁。

同步代码块:synchronized 关键字可以用于某个区块前面,表示只对这个区块的资源实行互斥访问。
格式:

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synchronized(同步锁){
需要同步操作的代码
}

同步方法: synchronized 关键字直接修饰方法,表示同一时刻只有一个线程能进入这个方法,其他线程在外面等着。

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public synchronized void method(){
可能会产生线程安全问题的代码
}

同步锁对象可以是任意类型,但是必须保证竞争“同一个共享资源”的多个线程必须使用同一个“同步锁对象”。
对于同步代码块来说,同步锁对象是由程序员手动指定的(很多时候也是指定为this或类名.class),但是对于同步方法来说,同步锁对象只能是默认的:

  • 静态方法:当前类的Class对象(类名.class)
  • 非静态方法:this

1.5.2 代码示例

1.5.2.1 示例一:静态方法加锁

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package com.atguigu.safe;

class TicketSaleThread extends Thread{
private static int ticket = 100;
public void run(){//直接锁这里,肯定不行,会导致,只有一个窗口卖票
while (ticket > 0) {
saleOneTicket();
}
}

public synchronized static void saleOneTicket(){//锁对象是TicketSaleThread类的Class对象,而一个类的Class对象在内存中肯定只有一个
if(ticket > 0) {//不加条件,相当于条件判断没有进入锁管控,线程安全问题就没有解决
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票,票号:" + ticket);
ticket--;
}
}
}
public class SaleTicketDemo3 {
public static void main(String[] args) {
TicketSaleThread t1 = new TicketSaleThread();
TicketSaleThread t2 = new TicketSaleThread();
TicketSaleThread t3 = new TicketSaleThread();

t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");

t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}

1.5.2.2 示例二:非静态方法加锁

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package com.atguigu.safe;


public class SaleTicketDemo4 {
public static void main(String[] args) {
TicketSaleRunnable tr = new TicketSaleRunnable();
Thread t1 = new Thread(tr, "窗口一");
Thread t2 = new Thread(tr, "窗口二");
Thread t3 = new Thread(tr, "窗口三");

t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}

class TicketSaleRunnable implements Runnable {
private int ticket = 100;

public void run() {//直接锁这里,肯定不行,会导致,只有一个窗口卖票
while (ticket > 0) {
saleOneTicket();
}
}

public synchronized void saleOneTicket() {//锁对象是this,这里就是TicketSaleRunnable对象,因为上面3个线程使用同一个TicketSaleRunnable对象,所以可以
if (ticket > 0) {//不加条件,相当于条件判断没有进入锁管控,线程安全问题就没有解决
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票,票号:" + ticket);
ticket--;
}
}
}

1.5.2.3 示例三:同步代码块

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package com.atguigu.safe;


public class SaleTicketDemo5 {
public static void main(String[] args) {
//2、创建资源对象
Ticket ticket = new Ticket();

//3、启动多个线程操作资源类的对象
Thread t1 = new Thread("窗口一") {
public void run() {//不能给run()直接加锁,因为t1,t2,t3的三个run方法分别属于三个Thread类对象,
// run方法是非静态方法,那么锁对象默认选this,那么锁对象根本不是同一个
while (true) {
synchronized (ticket) {
ticket.sale();
}
}
}
};
Thread t2 = new Thread("窗口二") {
public void run() {
while (true) {
synchronized (ticket) {
ticket.sale();
}
}
}
};
Thread t3 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
while (true) {
synchronized (ticket) {
ticket.sale();
}
}
}
}, "窗口三");


t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}

//1、编写资源类
class Ticket {
private int ticket = 1000;

public void sale() {//也可以直接给这个方法加锁,锁对象是this,这里就是Ticket对象
if (ticket > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票,票号:" + ticket);
ticket--;
} else {
throw new RuntimeException("没有票了");
}
}

public int getTicket() {
return ticket;
}
}

1.5.3 Lock(锁)

  • java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问,每次只能有一个线程对Lock对象加锁,线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。
  • 在实现线程安全的控制中,比较常用的是ReentrantLock,可以显式加锁、释放锁。
    • ReentrantLock类实现了 Lock 接口,它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义,但是添加了类似锁投票、定时锁等候和可中断锁等候的一些特性。此外,它还提供了在激烈争用情况下更佳的性能。
  • Lock锁也称同步锁,加锁与释放锁方法,如下:
    • public void lock() :加同步锁。
    • public void unlock() :释放同步锁。
  • 代码结构
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    class A{
    //1. 创建Lock的实例,必须确保多个线程共享同一个Lock实例
    private final ReentrantLock lock = new ReenTrantLock();
    public void m(){
    //2. 调动lock(),实现需共享的代码的锁定
    lock.lock();
    try{
    //保证线程安全的代码;
    }
    finally{
    //3. 调用unlock(),释放共享代码的锁定
    lock.unlock();
    }
    }
    }

    注意:如果同步代码有异常,要将unlock()写入finally语句块。

1.5.4 synchronized与Lock的对比

  1. Lock是显式锁(手动开启和关闭锁,别忘记关闭锁),synchronized是隐式锁,出了作用域、遇到异常等自动解锁
  2. Lock只有代码块锁,synchronized有代码块锁和方法锁
  3. 使用Lock锁,JVM将花费较少的时间来调度线程,性能更好。并且具有更好的扩展性(提供更多的子类),更体现面向对象。
  4. (了解)Lock锁可以对读不加锁,对写加锁,synchronized不可以
  5. (了解)Lock锁可以有多种获取锁的方式,可以从sleep的线程中抢到锁,synchronized不可以

说明:开发建议中处理线程安全问题优先使用顺序为:
• Lock —-> 同步代码块 —-> 同步方法

1.5.5 总结

问:任何线程进入同步代码块、同步方法之前,必须先获得对同步监视器的锁定,那么何时会释放对同步监视器的锁定呢?
答:
释放锁的操作:

  1. 当前线程的同步方法、同步代码块执行结束。
  2. 当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return终止了该代码块、该方法的继续执行。
  3. 当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception,导致当前线程异常结束。
  4. 当前线程在同步代码块、同步方法中执行了锁对象的wait()方法,当前线程被挂起,并释放锁。

不会释放锁的操作:

  1. 线程执行同步代码块或同步方法时,程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行。
  2. 线程执行同步代码块时,其他线程调用了该线程的suspend()方法将该该线程挂起,该线程不会释放锁(同步监视器)。

应尽量避免使用suspend()和resume()这样的过时来控制线程。

2 线程通信

2.1 唤醒机制

这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,但这并不是故事的全部,线程间也会有协作机制。

在一个线程满足某个条件时,就进入等待状态(wait() / wait(time)), 等待其他线程执行完他们的指定代码过后再将其唤醒(notify());或可以指定wait的时间,等时间到了自动唤醒;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。

  1. 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,这时的线程状态是 WAITING 或 TIMED_WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的动作,也即“通知(notify)”或者等待时间到,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
  2. notify:则选取所通知对象的 wait set 中的一个线程释放;
  3. notifyAll:则释放所通知对象的 wait set 上的全部线程。

注意:

被通知的线程被唤醒后也不一定能立即恢复执行,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,所以它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(可运行) 状态;
  • 否则,线程就从 WAITING 状态又变成 BLOCKED(等待锁) 状态

代码示例:两个线程交替打印1-100

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class Communication implements Runnable {
int i = 1;
public void run() {
while (true) {
synchronized (this) {
notify();
if (i <= 100) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i++);
} else
break;
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}

public class CommunicationTest {
public static void main(String[] args) {
Communication threadtest = new Communication();
Thread thread = new Thread(threadtest);
Thread thread1 = new Thread(threadtest);

thread.start();
thread1.start();
}
}

2.2 wait 和 notify

  1. wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为:对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对象调用的wait方法后的线程。
  2. wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为:锁对象可以是任意对象,而任意对象的所属类都是继承了Object类的。
  3. wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用。因为:必须要通过锁对象调用这2个方法。否则会报java.lang.IllegalMonitorStateException异常。

2.3 生产者消费者示例

示例代码:

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public class ConsumerProducerTest {
public static void main(String[] args) {
Clerk clerk = new Clerk();
Producer p1 = new Producer(clerk);

Consumer c1 = new Consumer(clerk);
Consumer c2 = new Consumer(clerk);

p1.setName("生产者1");
c1.setName("消费者1");
c2.setName("消费者2");

p1.start();
c1.start();
c2.start();
}
}

//生产者
class Producer extends Thread{
private Clerk clerk;

public Producer(Clerk clerk){
this.clerk = clerk;
}

@Override
public void run() {

System.out.println("=========生产者开始生产产品========");
while(true){

try {
Thread.sleep(40);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

//要求clerk去增加产品
clerk.addProduct();
}
}
}

//消费者
class Consumer extends Thread{
private Clerk clerk;

public Consumer(Clerk clerk){
this.clerk = clerk;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("=========消费者开始消费产品========");
while(true){

try {
Thread.sleep(90);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

//要求clerk去减少产品
clerk.minusProduct();
}
}
}

//资源类
class Clerk {
private int productNum = 0;//产品数量
private static final int MAX_PRODUCT = 20;
private static final int MIN_PRODUCT = 1;

//增加产品
public synchronized void addProduct() {
if(productNum < MAX_PRODUCT){
productNum++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
"生产了第" + productNum + "个产品");
//唤醒消费者
this.notifyAll();
}else{

try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

//减少产品
public synchronized void minusProduct() {
if(productNum >= MIN_PRODUCT){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
"消费了第" + productNum + "个产品");
productNum--;

//唤醒生产者
this.notifyAll();
}else{

try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

}

2.4 sleep()和wait()的区别

相同点:一旦执行,都会使得当前线程结束执行状态,进入阻塞状态。
不同点:
① 定义方法所属的类:sleep():Thread中定义。 wait():Object中定义
② 使用范围的不同:sleep()可以在任何需要使用的位置被调用; wait():必须使用在同步代码块或同步方法中
③ 都在同步结构中使用的时候,是否释放同步监视器的操作不同:sleep():不会释放同步监视器 ;wait():会释放同步监视器
④ 结束等待的方式不同:sleep():指定时间一到就结束阻塞。 wait():可以指定时间也可以无限等待直到notify或notifyAll。

3 网络编程

3.1 基于Socket实现聊天室

3.1.1 服务端

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package com.atguigu.tcp;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.ArrayList;

public class TestChatServer {
//这个集合用来存储所有在线的客户端
static ArrayList<Socket> online = new ArrayList<Socket>();

public static void main(String[] args)throws Exception {
//1、启动服务器,绑定端口号
ServerSocket server = new ServerSocket(8989);

//2、接收n多的客户端同时连接
while(true){
Socket accept = server.accept();

online.add(accept);//把新连接的客户端添加到online列表中

MessageHandler mh = new MessageHandler(accept);
mh.start();//
}
}

static class MessageHandler extends Thread{
private Socket socket;
private String ip;

public MessageHandler(Socket socket) {
super();
this.socket = socket;
}

public void run(){
try {
ip = socket.getInetAddress().getHostAddress();

//插入:给其他客户端转发“我上线了”
sendToOther(ip+"上线了");

//(1)接收该客户端的发送的消息
InputStream input = socket.getInputStream();
InputStreamReader reader = new InputStreamReader(input);
BufferedReader br = new BufferedReader(reader);

String str;
while((str = br.readLine())!=null){
//(2)给其他在线客户端转发
sendToOther(ip+":"+str);
}

sendToOther(ip+"下线了");
} catch (IOException e) {
try {
sendToOther(ip+"掉线了");
} catch (IOException e1) {
e1.printStackTrace();
}
}finally{
//从在线人员中移除我
online.remove(socket);
}
}

//封装一个方法:给其他客户端转发xxx消息
public void sendToOther(String message) throws IOException{
//遍历所有的在线客户端,一一转发
for (Socket on : online) {
OutputStream every = on.getOutputStream();
//为什么用PrintStream?目的用它的println方法,按行打印
PrintStream ps = new PrintStream(every);

ps.println(message);
}
}
}
}

3.1.2 客户端

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package com.atguigu.tcp;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class TestChatClient {
public static void main(String[] args)throws Exception {
//1、连接服务器
Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8989);

//2、开启两个线程
//(1)一个线程负责看别人聊,即接收服务器转发的消息
Receive receive = new Receive(socket);
receive.start();

//(2)一个线程负责发送自己的话
Send send = new Send(socket);
send.start();

send.join();//等我发送线程结束了,才结束整个程序

socket.close();
}
}
class Send extends Thread{
private Socket socket;

public Send(Socket socket) {
super();
this.socket = socket;
}

public void run(){
try {
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
//按行打印
PrintStream ps = new PrintStream(outputStream);

Scanner input = new Scanner(System.in);

//从键盘不断的输入自己的话,给服务器发送,由服务器给其他人转发
while(true){
System.out.print("自己的话:");
String str = input.nextLine();
if("bye".equals(str)){
break;
}
ps.println(str);
}

input.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

}
class Receive extends Thread{
private Socket socket;

public Receive(Socket socket) {
super();
this.socket = socket;
}

public void run(){
try {
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
Scanner input = new Scanner(inputStream);

while(input.hasNextLine()){
String line = input.nextLine();
System.out.println(line);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}