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

Posted

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了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相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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();
    }
}

运行程序技术分享
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
技术分享
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
技术分享

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。

欢迎有兴趣的同学加我朋友的QQ群：点击直接加群555974449 请备注：java基础再回首我们一起来玩吧。
























以上是关于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的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

重学java基础第二十五课:数据类型

零基础学Java—继承父类并实现多个接口（二十五）

Java基础学习笔记二十五 MySQL

python全栈开发基础第二十五篇死锁，递归锁，信号量，Event事件，线程Queue

第二十五节：Java语言基础-面向对象基础

Java多线程-Lock锁的使用，以及生产者和消费者的实现