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[Java教程]Java多线程(三)锁对象和线程池


1:锁(Lock)

  1.1       java提供了一个锁的接口,这个锁同样可以达到同步代码块的功能,API文档上说使用锁比使用synchronized更加灵活。

  1.2       如何使用这个“锁”

    //1.创建一个所对象,我们可以理解为写一个synchronized代码块

    public static Lock lock = new ReentrantLock();//用lock的一个子类去创建

    //2.假设有某程序中使用两把锁,这两把锁是类似于synchronized里的锁

    //要使用到Condition类,中文:条件、情况、制约、限制的意思,在API文档总称之为“条件、条件列队或者条件变量”

             public static Condition notFull = lock.newCondition();//Condition

             public static Condition notEmpty = lock.newCondition();

  1.3       Condition 将 Object 监视器方法(wait、notify 和 notifyAll)分解成截然不同的对象,以便通过将这些对象与任意 Lock 实现组合使用,为每个对象提供多个等待 set(wait-set)。其中,Lock 替代了 synchronized 方法和语句的使用,Condition 替代了 Object 监视器方法的使用。(摘自文档,重点是最后一句)

  1.4       重要方法(Condition的):

      await():等候,调用此方法线程将释放锁,进入等待状态

      signal():中文:信号、发信号。调用此方法可以唤醒一个等待总的线程

      signalAll():唤醒所有在等待重点的线程

1.5       使用Lock和Condition的生产和消费的代码。

 1 package com.java.lock; 2  3 import java.util.ArrayList; 4 import java.util.List; 5 import java.util.concurrent.locks.Condition; 6 import java.util.concurrent.locks.Lock; 7 import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; 8  9 public class ProduceCustomerDemo1 { 10  11   public static void main(String[] args) { 12     Produce p1 = new Produce(); 13     p1.setName("生产者1"); 14     Produce p2 = new Produce(); 15     p2.setName("生产者2"); 16     Produce p3 = new Produce(); 17     p3.setName("生产者3"); 18     Customer c1 = new Customer(); 19     c1.setName("消费者1"); 20     Customer c2 = new Customer(); 21     c2.setName("消费者2"); 22     Customer c3 = new Customer(); 23     c3.setName("消费者3"); 24     p1.start(); 25     p2.start(); 26     c1.start(); 27     c2.start(); 28     p3.start(); 29     c3.start(); 30   } 31 } 32  33 class MyLock { 34   public static Lock lock = new ReentrantLock(); 35   public static Condition notFull = lock.newCondition(); 36   public static Condition notEmpty = lock.newCondition(); 37   public static int num;// 编号 38   public static int sum;// 库存 39   public static Object obj = new Object(); 40   public static List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); 41 } 42  43 class Produce extends Thread { 44   @Override 45   public void run() { 46     while (true) { 47       //同步开始的标志,这里代替了synchronized 48       MyLock.lock.lock(); 49       while (MyLock.sum >= 6) {// 在多个消费者操作这个数据时,每次都要判断而且是循环判断 50         try { 51           //notFull,调用await()方法进入等待状态,前提是sum》=6 52           MyLock.notFull.await(); 53         } catch (InterruptedException e) { 54           e.printStackTrace(); 55         } 56       } 57  58       MyLock.sum++; 59       MyLock.num++; 60       MyLock.list.add(MyLock.num); 61       try { 62         Thread.sleep(100); 63       } catch (InterruptedException e) { 64         e.printStackTrace(); 65       } 66       System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生产了一个产品,编号:" 67           + MyLock.num + ",现有:" + MyLock.sum + "个"); 68       //调用signal()方法将等待中的线程唤醒,也可以使用signalAll()方法 69       MyLock.notEmpty.signal(); 70       //同步结束的标志 71       MyLock.lock.unlock(); 72     } 73   } 74 } 75  76 class Customer extends Thread { 77  78   @Override 79   public void run() { 80     while (true) { 81       //同步代码块开始 82       MyLock.lock.lock(); 83       while (MyLock.sum == 0) { 84         try { 85           //进入线程等待状态,前提是sum==0 86           MyLock.notEmpty.await(); 87         } catch (InterruptedException e) { 88           e.printStackTrace(); 89         } 90       } 91       int ran = (int) (Math.random() * MyLock.sum); 92       MyLock.sum--; 93       try { 94         Thread.sleep(100); 95       } catch (InterruptedException e) { 96         e.printStackTrace(); 97       } 98       int number = MyLock.list.remove(ran); 99       System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消费了一个包子,编号:"100           + number + ",现有:" + MyLock.sum + "个");101       //唤醒等待中的一个线程102       MyLock.notFull.signal();103       //同步代码块结束104       MyLock.lock.unlock();105     }106   }107 108 }

Lock和Condition

 

2:线程池.

         2.1:为什么会出现线程池。

                   线程的总时间=启动线程的时间t1+执行run方法的时间t2+销毁线程的时间t3。

                   如果t1+t3>t2时。这个时候应该减少启动线程和销毁线程的次数以节省时间。线程池可以解决这个问题。创建线程池,先启动固定个数的线程,让这些线程去执行任务,当一个线程执行完一个任务后,它会处于空闲状态,如果还有任务,它会继续执行其他的任务。当所有的任务执行完后,再销毁线程池中的线程。

      以上一段是网上找的,说的就是那么一回事,减少线程启动和提高线程运行的质量,也提高了运行效率。现实中这种情况也很常见嘛。一个饭店,一般都有一大桶饭的吧,当有顾客来了,就可以直接在饭桶里盛饭给顾客了,如果你没有一桶饭,那么每次有一个顾客来你都要单独帮他煮一份,万一顾客很多呢?这个饭店会有很多锅用来煮饭吗?即使煮好了碗,那顾客还有一碗,岂不是又要重新开锅帮他煮一碗?这样不合适吧,等饭的时间都比吃饭的时间要长咯。所以,饭店里准备着一大桶饭比较好。线程池就相当于这个饭桶,顾客相当于每个线程。锅其实也可以理解为资源或者内存吧。线程池(饭桶)提高了线程运行(顾客吃饭)的效率了,也节省了线程的开启关闭所占用的内存(锅)。虽然这个例子没有提到线程的关闭,但是这个例子就是这么一个意思。

                   只创建固定的线程。让它执行更多的任务。请往下看线程池的创建。

                   2.2相关的类:(一般也就是这两三个类就足够了)

                            Executors(执行者):此包中所定义的 Executor、ExecutorService、ScheduledExecutorService、ThreadFactory 和 Callable 类的工厂和实用方法。
                            ExecutorService:一个接口

                            ThreadPoolExecutor:实现了ExecutorServer接口的一个子类

                   2.3线程池的创建以及使用线程池开启线程。

 

 1 import java.util.concurrent.ExecutorService; 2 import java.util.concurrent.Executors; 3  4 public class ThreadPoolDemo1 { 5   public static void main(String[] args) { 6     /* 7      * 创建一个大小为 3 的线程池,newFixedThreadPool(int nThread) 8      * 意思是这个线程池中最多同时可运行三个线程,如果要想执行其他线程应该等待线程池池有线程结束 9     */10     ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);11     /*Produce p1 = new Produce();12     Customer c1 = new Customer();*/13     /*for(int i=0; i<3; i++){14       executor.execute(p1);15       executor.execute(c1);16     }*/17     //用循环来开启三个线程,也可以手动一个个开启18     for(int i=0; i<3; i++){19       executor.execute(new MyRunnable());20     }21     /*MyRunnable mr = new MyRunnable();22     executor.execute(mr);23     executor.execute(mr);24     executor.execute(mr);*/25     //线程执行完毕关闭线程池26     executor.shutdown();27   }28 }29 30 class MyRunnable implements Runnable{31 32   @Override33   public void run() {34     for(int i=0; i<10; i++){35       System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);36     }37     38   }39   40 }

View Code

 

总结:以下是个人对线程的一下理解。

    线程可以让一个程序同时去执行多个任务,而不必等待前面的任务执行完才能执行下一个。好比车道:单条通道只能让一辆车通过,多条车道能让多辆车通过,通道就是线程,让车通过就是任务,让车通过的速度哪个快就很明显了(前提是车的数量和车速不能相差太多)。线程是为了同步完成多项任务,不是为了提高运行效率,而是为了提高资源的使用效率从而提高了系统的效率。

    当多线程操作同一个数据时就会发生线程安全问题,解决的方法就是实现线程的同步,同步有两种方法,1:使用synchronized(同步)关键字,synchronized还可以分为synchronized方法和synchronized代码块;2:使用Lock,配合Condition对象。同步是解决的安全性问题,但是同时也带来了两个问题。1:执行效率下降;2:同步死锁。死锁在同步嵌套(同步中又有同步)发生。

    线程太多,开启和关闭用的时间就多了,为了提高线程运行的效率更高,用到了线程池。线程池使得线程的开启和关闭的时间大大减少,提高了线程运行效率。