线程(二)
第四章 线程状态
4.1线程状态概述
当线程被创建并启用后，它既不是一启动就进入了执行状态，也不是一直处于执行状态。
在线程的生命周期中，API中java.lang.Thread.State这个枚举中给出了六种线程状态：
4.2Timed Waiting(计时等待)
倒计时
package com.indi.demo05.Thread;
public class Demo04Sleep {
public static void main(String[] args) {
//模拟秒表
for (int i = 1; i <= 60; i++) {
System.out.println(i);
//使用Thread类的sleep方法让程序睡眠1秒钟
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}- 进入TIMED_WAITING状态的一种常见情形是调用sleep方法，单独的线程也可以调用，不一定非要有协作关系。
- 为了让其他的线程有机会执行，可以将Thread.sleep()的调用放在线程run()之内。这样才能保证该线程执行过程中会睡眠。
- sleep与锁无关，线程睡眠到期自动苏醒，并返回到Runnable(可运行)状态。
tips：sleep()中指定的时间是线程不会运行的最短时间。因此，sleep()方法不能保证该线程睡眠到期后就开始立刻执行。
Timed Waiting线程状态图：
4.3BLOCKED(锁阻塞)
Blocked状态在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。
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。
这是由Runnable状态进入Blocked状态。除此Waiting以及Time Waiting状态也会在某种情况下进入阻塞状态。
4.4Waiting(无限等待)
Waiting状态在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。
Runnable---wait()--->Waiting---notify()--->Runnable
等待唤醒案例:线程之间的通信
创建一个顾客线程(消费者):告知老板要的包子的种类和数量,调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
创建一个老板线程(生产者):花了5秒做包子,做好包子之后,调用notify方法,唤醒顾客吃包子
注意:
顾客和老板线程必须使用同步代码块包裹起来,保证等待和唤醒只能有一个在执行
同步使用的锁对象必须保证唯—
只有锁对象才能调用wait和notify方法
Obejct类中的方法
void wait()
在其他线程调用此对象的notify()方法或notifyAll()方法前，导致当前线程等待。
void notify()
唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
会继续执行wait方法之后的代码。
package com.indi.demo10WaitAndNotify;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class Demo01WaitAndNotify {
public static void main(String[] args) {
Object obj =new Object();
new Thread(){
@Override
public void run() {
while (true){
synchronized (obj){
System.out.println("告知老板要的包子的种类和数量");
try {
obj.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//唤醒之后的代码
System.out.println("开吃！");
System.out.println("----------------------------");
}
}
}
}.start();
new Thread(){
@Override
public void run() {
while (true){
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (obj){
System.out.println("老板5秒钟之后做好包子，告知顾客，可以吃包子了");
obj.notify();
}
}
}
}.start();
}
}进入到Timelwaiting (计时等待)有两种方式
- 使用sleep(Long m)方法,在毫秒值结束之后,线程睡醒进入到RunnablLe/BLocked状态
- 使用wait(Long m)方法, wait方法如果在毫秒值结束之后,还没有被notify唤醒,就会自动醒来，线程睡醒进入到Runmable/Blocked状态
唤醒的方法:
- void notify()：唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
- void notifyAll()：唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
package com.indi.demo10WaitAndNotify;
public class Demo02WaitAndNotify {
public static void main(String[] args) {
Object obj =new Object();
new Thread(){
@Override
public void run() {
synchronized (obj){
System.out.println("顾客1告知老板要的包子的种类和数量");
try {
obj.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//唤醒之后的代码
System.out.println("顾客1开吃！");
System.out.println("----------------------------");
}
}
}.start();
new Thread(){
@Override
public void run() {
synchronized (obj){
System.out.println("顾客2告知老板要的包子的种类和数量");
try {
obj.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//唤醒之后的代码
System.out.println("顾客2开吃！");
System.out.println("----------------------------");
}
}
}.start();
new Thread(){
@Override
public void run() {
while (true){
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (obj){
System.out.println("老板5秒钟之后做好包子，告知顾客，可以吃包子了");
// obj.notify();//如果有多个等待线程，随机唤醒一个
obj.notifyAll();//全部唤醒
}
}
}
}.start();
}
}第五章 等待唤醒机制
5.1线程间通讯
**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。
比如：线程A用来生产商品，线程B用来购买商品，商品可以理解为同一资源，线程A与线程B处理的动作，一个是生产，一个是消费，那么线程A与线程B之间就存在线程通信问题。
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时，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。也就是我们需要通过一定的手段使各个线程能有效的利用资源。而这种手段即—等待唤醒机制。
5.2等待唤醒机制
什么是等待唤醒机制
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。
就是在一个线程进行了规定操作后，就进入等待状态 ( wait())，等待其他线程执行完他们的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队wait set中释放出来，重新进入到调度队列( ready queue )中
- notify :则选取所通知对象的wait set中的一个线程释放;唤醒等待时间最长的那个线程。
- notifyAll:则释放所通知对象的wait set 上的全部线程。
tips：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：
- 如果能获取锁，线程就从WAITING状态变成RUNNABLE状态
- 否则，总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
- 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。
- 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。
- 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。
5.3生产者与消费者问题
package com.indi.demo11case;
public class Demo01WaitAndNotify {
public static void main(String[] args) {
shangPin sp=new shangPin();
new ThreadA(sp).start();
new ThreadB(sp).start();
}
}package com.indi.demo11case;
public class shangPin {
String goods;
String box;
boolean flag =false;
}package com.indi.demo11case;
public class ThreadA extends Thread{
private shangPin sp;
public ThreadA(shangPin sp){
this.sp=sp;
}
@Override
public void run() {
int count=0;
while (true){
synchronized (sp){
if (sp.flag=true){
try {
sp.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if (count%2==0){
sp.goods="aj1";
sp.box="塑料盒";
}else {
sp.goods="af1";
sp.box="纸盒";
}
count++;
System.out.println("ThreadA正在生产"+sp.goods+sp.box);
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
sp.flag=true;
sp.notify();
System.out.println("ThreadA已经生产好了"+sp.goods+sp.box+"ThreadB可以开始购买了");
}
}
}
}package com.indi.demo11case;
public class ThreadB extends Thread {
private shangPin sp;
public ThreadB(shangPin sp){
this.sp=sp;
}
@Override
public void run() {
while (true){
synchronized (sp){
if (sp.flag=false){
try {
sp.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("ThreadB正在购买："+sp.goods+sp.box+"商品");
sp.flag=false;
sp.notify();
System.out.println("ThreadB已经把："+sp.goods+sp.box+"商品购买完了，ThreadA开始生产商品");
System.out.println("----------------------------------------------------------------");
}
}
}
}第六章 线程池
6.1线程池思想概述
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，但是就会有一个问题:
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。
那么有没有一种办法使得线程可以复用，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?
在Java中可以通过线程池来达到这样的效果。
6.2线程池概念
- 线程池：其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以重复使用，省去了频繁创建线程对象的操作，无需反复创建线程而消耗过多资源。
线程池工作原理图：
合理利用线程池能够带来三个好处：
- 降低资源消耗。减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。
- 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
- 提高线程的可管理性。可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。
6.3线程池的使用
Java里面线程池的顶级接口是java.util.concurrent.Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是java.util.concurrent.ExecutorService。
要配置一个线程池是比较复杂的，尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下，很有可能配置线程池不是较优的，因此在java.util.concurrent.Executors线程工厂类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。官方建议使用Executors工程类来创建线程池对象。
Executors类中有创建线程池的方法如下：
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)：返回线程池对象。(创建的是有界线程池，也就是池中的线程个数可以指定最大数量)
获取到了一个线程池ExecutorService对象，那么怎么使用呢，在这里定义了一个使用线程池对象的方法如下:
public Future<?> submit(Runnable task)：获取线程池中的某一个线程对象，并执行。
Future接口：用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。线程池创建与使用。
使用线程池中线程对象的步骤：
1.创建线程池对象。
2.创建Runnable接口子类对象。(task)
3.提交Runnable接口子类对象。(take task)
4.关闭线程池(一般不做)。
package com.indi.demo12ThreadPool;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class Demo01ThreadPool {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
executorService.submit(new RunnableImpl());
executorService.submit(new RunnableImpl());
executorService.submit(new RunnableImpl());
executorService.shutdown();//不建议执行
}
}package com.indi.demo12ThreadPool;
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");
}
}