多线程

多线程的话，其实只要学了点儿JAVA的应该都是知道创建的三种方式，之前也是没有仔细对比和思考过，为啥是这样，然后经过一次面试之后，就发现自己在多线程这方面太弱了，所以就来补一补：
梳理一下自己多线程的知识盲区和线程池相关的，主要是自己能理解的更清楚些，所以内容全部手敲，代码也全部手敲，eclipse下实现

创建线程的三种方式

1.继承Thread类重写run方法

package crazyJava;
/*
 * 通过继承Thread类重写run方法来实现的多线程
 */
public class FirstThread extends Thread {

    private int i;
    
    public void run() {
    
        for(;i<100;i++) {
            System.out.println(getName()+" "+i);
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        // TODO 自动生成的方法存根

        for(int i=0;i<100;i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
            if(i==20) {
                new FirstThread().start();
                new FirstThread().start();
            }
        }
    }

}

2.实现Runnable接口写run方法

package crazyJava;
//通过实现runnable接口来实现的多线程
public class SecondThread implements Runnable{

    private int i;
    
    public void run() {
        for(;i<100;i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        // TODO 自动生成的方法存根

        for(int i=0;i<100;i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
            if(i==20) {
                SecondThread st=new SecondThread();
                new Thread(st,"新线程1").start();
                new Thread(st,"新线程2").start();
            }
        }
    }

}

3.实现Callable接口写call方法，交由FutureTask对象作为Target

package crazyJava;

import java.util.concurrent.*;

public class ThirdThread {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO 自动生成的方法存根

        ThirdThread rt=new ThirdThread();
        
        FutureTask<Integer> task=new FutureTask<Integer>((Callable<Integer>)()->{
            int i=0;
            for(;i<100;i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+" 的循环变量i的值："+i);
            }
            return i;
        });
        
        for(int i=0;i<100;i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 的循环变量i的值："+i);
            if(i==20) {
                new Thread(task,"有返回值的线程").start();
            }
        }
        
        try {
            System.out.println("子线程的返回值："+task.get());
        }catch(Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }

}

上面是通过Lambda表达式来实现的Callable对象

package crazyJava;

import java.util.concurrent.*;

public class ThirdThread2 implements Callable{

    private int i;
    
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        // TODO 自动生成的方法存根
        for(;i<100;i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"的内循环变量i: "+i);
        }
        return i;
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        // TODO 自动生成的方法存根

        ThirdThread2 rt=new ThirdThread2();
        FutureTask<Integer> task=new FutureTask<Integer>(rt);
        //ThirdThread2 rt2=new ThirdThread2();
        FutureTask<Integer> task2=new FutureTask<Integer>(rt);
        for(int i=0;i<100;i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"的内循环变量i: "+i);
            if(i==20) {
                new Thread(task,"带有返回值的线程1").start();
                new Thread(task2,"带有返回值的线程2").start();
            }
        }
        try {
            System.out.println("两个线程的返回结果的和"+(task.get()+task2.get()));
        }catch(Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
    
}

线程同步通信

这里其实还是主要在于理解，因为涉及到通信以及同步，也就是一定要共享资源了，所以必须要进行线程同步实现安全访问共享资源，插一句，也就是为什么和ThreadLocal局部变量的性质完全不同的所在，因为二者解决的本质问题就不同，所以不要混淆。因为锁的原因，这些线程并不是并行在跑的，想要并行的化，也可以理解下ForkJoinPool，一个挺厉害的线程池。
一个习题，写两个线程，其中一个线程打印1-52，另一个线程打印A-Z，打印顺序应该是12A34B...5152Z。如下图所示结果：

xt1601.jpg

这个题可以很好的练习线程的创建、通信、同步。三种基本的创建方式+两种常用的线程通信方式。当然线程的通信方式有很多其他的方式比如使用volatile、使用JUC包里的atom包里的atomInteger、使用BlockingQueue等等。这里主要用synchronized+flag+flag.wait+flag.notifyAll和lock+condition+awit+signalAll来实现。

1.继承Thread类实现线程+Synchronized通信

package crazyJava;

//打印数字的线程
class thread1 extends Thread{

    private comflag flag;
    public thread1(String name,comflag flag) {
        super(name);
        this.setFlag(flag);
    }
    
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 52; i += 2) {
            synchronized (flag) {
                try {
                    while (flag.flag != 0)
                        flag.wait();
                    System.out.print((i + 1) + "" + (i + 2));
                    flag.flag = 1;
                    flag.notifyAll();
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO 自动生成的 catch 块
                    e.printStackTrace();
                }

            }

        }


    }

    public comflag getFlag() {
        return flag;
    }
    
    public void setFlag(comflag flag) {
        this.flag = flag;
    }
}

//打印字母的线程
class thread2 extends Thread{

    private comflag flag;
    
    public thread2(String name,comflag flag) {
        super(name);
        this.setFlag(flag);
    }
    
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 26; i++) {
            synchronized (flag) {
                try {
                    while (flag.flag != 1)
                        flag.wait();
                    char temp = (char) ('A' + i);
                    System.out.print(temp);
                    flag.flag = 0;
                    flag.notifyAll();
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO 自动生成的 catch 块
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public comflag getFlag() {
        return flag;
    }

    public void setFlag(comflag flag) {
        this.flag = flag;
    }
    
}

class comflag{
    int flag=0;
}

public class Xiti_16_01 {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO 自动生成的方法存根

        comflag com=new comflag();
        thread1 th1=new thread1("甲",com);
        thread2 th2=new thread2("乙",com);
        th1.start();
        th2.start();
    }

}

2.Runnable接口实现多线程+synchronized

package crazyJava;

class myrun1 implements Runnable{

    private comflag flag;
    
    public myrun1(comflag flag){
        this.setFlag(flag);
    }
    
    @Override
    public void run() {
        // TODO 自动生成的方法存根
        for (int i = 0; i < 52; i += 2) {
            synchronized (flag) {
                try {
                    while (flag.flag != 0)
                        flag.wait();
                    System.out.print((i + 1) + "" + (i + 2));
                    flag.flag = 1;
                    flag.notifyAll();
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO 自动生成的 catch 块
                    e.printStackTrace();
                }

            }

        }
    }

    public comflag getFlag() {
        return flag;
    }

    public void setFlag(comflag flag) {
        this.flag = flag;
    }
    
}

class myrun2 implements Runnable{

    private comflag flag;
    
    public myrun2(comflag flag){
        this.setFlag(flag);
    }
    
    @Override
    public void run() {
        // TODO 自动生成的方法存根
        for (int i = 0; i < 26; i++) {
            synchronized (flag) {
                try {
                    while (flag.flag != 1)
                        flag.wait();
                    char temp = (char) ('A' + i);
                    System.out.print(temp);
                    flag.flag = 0;
                    flag.notifyAll();
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO 自动生成的 catch 块
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public comflag getFlag() {
        return flag;
    }

    public void setFlag(comflag flag) {
        this.flag = flag;
    }
    
}

public class Xiti_16_011 {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO 自动生成的方法存根

        comflag flag=new comflag();
        new Thread(new myrun1(flag)).start();
        new Thread(new myrun2(flag)).start();
    }

}

3.Callable+FutureTask+synchronized

不难发现的是，越来越复杂了，其实也是越来越有用，因为FutureTask对象是带返回值的，因此我们可以通过task对象来调用get()方法拿到返回值，而参数的化也是可以我们来指定或者在结果的时候强制转换一下。这也是当时为啥可以用该方法来分别计算多个任务再求和，我们可以用在主线程里用task.get()获取返回值求和，只是这个时候当子线程的任务没有完成的时候，主线程因为要获取返回值是会被阻塞挂起来的。

package crazyJava;

import java.util.concurrent.*;

class mycal1 implements Callable<Object>{

    private comflag flag;
    
    public mycal1(comflag flag) {   
        this.setFlag(flag);
    }
    
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        // TODO 自动生成的方法存根
        for (int i = 0; i < 52; i += 2) {
            synchronized (flag) {
                try {
                    while (flag.flag != 0)
                        flag.wait();
                    System.out.print((i + 1) + "" + (i + 2));
                    flag.flag = 1;
                    flag.notifyAll();
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO 自动生成的 catch 块
                    e.printStackTrace();
                }

            }

        }
        return null;
    }

    public comflag getFlag() {
        return flag;
    }

    public void setFlag(comflag flag) {
        this.flag = flag;
    }
    
}

class mycal2 implements Callable<Object>{

    private comflag flag;
    
    public mycal2(comflag flag) {
    
        this.setFlag(flag);
    }
    
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        // TODO 自动生成的方法存根
        for (int i = 0; i < 26; i++) {
            synchronized (flag) {
                try {
                    while (flag.flag != 1)
                        flag.wait();
                    char temp = (char) ('A' + i);
                    System.out.print(temp);
                    flag.flag = 0;
                    flag.notifyAll();
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO 自动生成的 catch 块
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        return null;
    }

    public comflag getFlag() {
        return flag;
    }

    public void setFlag(comflag flag) {
        this.flag = flag;
    }
    
}

public class Xiti_16_012 {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO 自动生成的方法存根

        comflag flag=new comflag();
        FutureTask<Object> task=new FutureTask<>(new mycal1(flag));
        FutureTask<Object> task2=new FutureTask<>(new mycal2(flag));
        new Thread(task,"甲").start();
        new Thread(task2,"乙").start();
    }

}

4.继承Thread类+Lock+Condition+flag

package crazyJava;

import java.util.concurrent.*;
import java.util.concurrent.locks.*;

class thread_c1 extends Thread{

    private comflag_c flag;
    public thread_c1(comflag_c flag) {

        this.flag=flag;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 52; i += 2) {
            flag.lock.lock();
            try {
                while (flag.flag!= 0)
                    flag.con.await();
                System.out.print((i + 1) + "" + (i + 2));
                flag.flag = 1;
                flag.con.signalAll();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO 自动生成的 catch 块
                e.printStackTrace();
            }finally {
                flag.lock.unlock();
            }

        }
    }
}

class thread_c2 extends Thread{

    private comflag_c flag;
    
    public thread_c2(comflag_c flag) {

        this.flag=flag;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 26; i++) {
            flag.lock.lock();
            try {
                while (flag.flag != 1)
                    flag.con.await();
                char temp = (char) ('A' + i);
                System.out.print(temp);
                flag.flag = 0;
                flag.con.signalAll();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO 自动生成的 catch 块
                e.printStackTrace();
            }finally {
                flag.lock.unlock();
            }
        }
    }

}

class comflag_c{    
    Lock lock=new ReentrantLock();
    Condition con=lock.newCondition();
    int flag=0;
}

public class Xiti_16_01c1 {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO 自动生成的方法存根

        comflag_c flag=new comflag_c();
        new thread_c1(flag).start();
        new thread_c2(flag).start();
    }

}

5.BlockingQueue+flag

package crazyJava;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;


class Producer1 extends Thread{
    private BlockingQueue<Integer> bq;
    private comflag flag;
    public Producer1(BlockingQueue<Integer> bq,comflag flag) {
        this.bq=bq;
        this.setFlag(flag);
    }
    
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 52; i += 2) {
            produce(i);
        }
    }

    @SuppressWarnings("finally")
    public int produce(int i) {
        try {
            bq.put(i);
            while(flag.flag!=0) {System.out.print('-');};//如果旗标指示现在应该consumer线程执行，则当前
                                   //循环等待,知道阻塞挂起当前线程
            System.out.print((i + 1) + "" + (i + 2));
            flag.flag=1;
        } catch(InterruptedException e) {
            System.out.println(e);
        }finally {
            return 1;
        }
    }
    public comflag getFlag() {
        return flag;
    }

    public void setFlag(comflag flag) {
        this.flag = flag;
    }
}

class Consumer1 extends Thread{
    private BlockingQueue<Integer> bq;
    private comflag flag;
    public Consumer1(BlockingQueue<Integer> bq,comflag flag) {
        this.bq=bq;
        this.setFlag(flag);
    }
    
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 26; i++) {
            consume(i);
        }

    }

    public void consume(int i) {
        try {
            bq.take();//这里如果不可取是会阻塞当前线程，但是一旦可取且取了之后，生产者线程也唤醒了
                      //因此如果不加下面的while循环判断旗标，则有可能会出现错乱的执行，因为生产者可以抢占CPU，同理
                      //生产者那里也需要一个循环判断旗标的过程，果然还是得自己亲自手敲一遍，尽信书，则不如无书
            while(flag.flag!=1) {System.out.print('-');}
            char temp = (char) ('A' + i);               
            System.out.print(temp);
            flag.flag=0;
        } catch(InterruptedException e) {
            System.out.println(e);
        }
    }
    public comflag getFlag() {
        return flag;
    }

    public void setFlag(comflag flag) {
        this.flag = flag;
    }
}

public class Xiti_16_01_BQ {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO 自动生成的方法存根

        comflag flag=new comflag();
        BlockingQueue<Integer> bq=new ArrayBlockingQueue<>(1);
        new Producer1(bq,flag).start();
        new Consumer1(bq,flag).start();
    }
}

我真的有点儿服了现在写书的人，感觉并不完全靠谱，所以这个图也让我更明白了旗标flag的作用，以及如何使用旗标，也更加理解了所谓的锁，锁类以及阻塞队列的作用，其实大家的原理都差不多，只是具体实现和用法不一样。

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多线程同步通信总结

在用synchronized对象锁的时候，我们做线程的同步通信的时候，两个线程共享了一个flag对象，而对象的flag.wait()方法阻塞当前线程，并释放当前线程持有的对象锁，因此可以实现线程的切换；falg.notify()和notifyAll()唤醒被flag对象锁阻塞的线程们，区别在与flag.notify()唤醒一个，而flag.notifyAll()唤醒所有。在使用Lock锁类的时候，原理一样的，flag实现线程切换或者说通信，只是这个时候用的锁对象来实现锁，用condition对象来实现线程的阻塞和唤醒。在用BlockingQueue的时候，也是一样的，flag实现切换，不同的是，BlockingQueue是一个同步工具的队列，里面有一个生产者和消费者线程，put和take来实现的放入和取出，是会阻塞线程的。上面的代码也具体的反应了这段话，可以理解一些了。

最后编辑于：2018.09.06 14:01:39

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