Java小农养成记第十七天
day17
第一章 等待唤醒机制
1.1 线程间通信
**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用来生成包子的，线程B用来吃包子的，包子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，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。
1.2 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。就好比在公司里你和你的同事们，你们可能存在在晋升时的竞争，但更多时候你们更多是一起合作以完成某些任务。
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notifyAl)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从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﹔例如，餐馆有空位置后，等候就餐最久的顾客最先入座。
- notifyAll :则释放所通知对象的wait set上的全部线程。
注意:
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。
总结如下:
- 如果能获取锁，线程就从WAITING状态变成RUNNABLE状态;
- 否则，从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。
1.3 生产者与消费者问题
等待唤醒机制其实就是经典的“"生产者与消费者"的问题。
就拿生产包子消费包子来说等待唤醒机制如何有效利用资源∶
包子铺线程生产包子，吃货线程消费包子。当包子没有时(包子状态为false )，吃货线程等待，包子铺线程生产包子(即包子状态为true )，并通知吃货线程（解除吃货的等待状态）,因为已经有包子了，那么包子铺线程进入等待状态。接下来，吃货线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。如果吃货获取到锁，那么就执行吃包子动作，包子吃完(包子状态为false )，并通知包子铺线程（解除包子铺的等待状态）,吃货线程进入等待。包子铺线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。
分析：
/*资源类:包子类设置包子的属性皮馅包子的状态:有true,没有false*/
public class BaoZi {//皮String pi;//馅String xian;//包子的状态：有true，没有falseboolean flag = false;
}
/*生产者(包子铺)类:是一个线程类,可以继承Thread设置线程任务(run):生产包子对包子的状态进行判断true:有包子包子铺调用wait方法进入等待状态false:没有包子包子铺生产包子增加一些趣味性:交替生产两种包子有两种状态(i%2==0)包子铺生产好了包子修改包子的状态为true有唤醒吃货线程,让吃货线程吃包子注意:包子铺线程和包子线程关系-->通信(互斥)必须同时同步技术保证两个线程只能有一个在执行锁对象必须保证唯一,可以使用包子对象作为锁对象包子铺类和吃货的类就需要把包子对象作为参数传递进来1.需要在成员位置创建一个包子变量2.使用带参数构造方法,为这个包子变量赋值*/
public class BaoZiPu extends Thread{//1.需要在成员位置创建一个包子变量private BaoZi bz;//2.使用带参数构造方法,为这个包子变量赋值public BaoZiPu(BaoZi bz) {this.bz = bz;}//设置线程任务（run）：生产包子@Overridepublic void run() {//定义一个变量int count = 0;//让包子铺一直生产包子while (true) {//必须同时同步技术保证两个线程只能有一个在执行synchronized (bz) {//对包子的状态判断if (bz.flag == true) {try {bz.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//别唤醒后执行，包子铺生产包子//增加一些趣味性：交替生产两种包子if (count % 2 == 0) {//生产 薄皮三鲜馅包子bz.pi = "薄皮";bz.xian = "三鲜馅";} else {//生产 冰皮牛肉大葱馅包子bz.pi = "冰皮";bz.xian = "牛肉大葱馅";}count++;System.out.println("包子铺正在生产：" + bz.pi + bz.xian + "包子");//生产包子需要3秒钟try {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}//包子铺生产好了包子//修改包子的状态为true有bz.flag = true;//唤醒吃货线程,让吃货线程吃包子bz.notify();System.out.println("包子铺已经生产好了：" + bz.pi + bz.xian + "包子，吃货可以开始吃了");}}}
}
/*消费者(吃货)类:是一个线程类,可以继承Thread设置线程任务(run) :吃包子对包子的状态进行判断false:没有包子吃货调用wait方法进入等待状态true :有包子吃货吃包子吃货吃完包子修改包子的状态为false没有吃货唤醒包子铺线程,生产包子*/
public class ChiHuo extends Thread{//1.需要在成员位置创建一个包子变量private BaoZi bz;//2.使用带参数构造方法,为这个包子变量赋值public ChiHuo(BaoZi bz) {this.bz = bz;}//设置线程任务（run）：吃包子@Overridepublic void run() {//使用死循环，让吃货一直吃包子while (true) {//必须同时同步技术保证两个线程只能有一个在执行synchronized (bz){//对包子的状态进行判断if (bz.flag == false){//吃货调用wait方法进入等待状态try{bz.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//被唤醒之后执行的代码，吃包子System.out.println("吃货正在吃：" + bz.pi + bz.xian + "的包子");//吃货吃完包子//修改包子的状态为false没有bz.flag = false;//吃货唤醒包子铺线程,生产包子bz.notify();System.out.println("吃货已经把：" + bz.pi + bz.xian + "的包子吃完了，包子铺开始生产包子");System.out.println("==========================================");}}}
}/*测试类:包含main方法,程序执行的入口,启动程序创建包子对象;创建包子铺线程,开启,生产包子;创建吃货线程,开启,吃包子;*/
public class Demo {public static void main(String[] args) {//创建包子对象BaoZi bz = new BaoZi();//创建包子铺线程,开启,生产包子;new BaoZiPu(bz).start();//创建吃货线程,开启,吃包子;new ChiHuo(bz).start();}}
第二章 线程池
2.1 线程池概述
- 线程池∶其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复使用，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。
由于线程池中有很多操作都是与优化资源相关的，我们在这里就不多整述。我们通过一张图来了解线程池的工作原理︰
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，任务可以不需要的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)。
2.2 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，而只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，很有可能配置的线程池不是较优的，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类中有个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︰
- 创建线程池对象。
- 创建Runnable接口子类对象。(task)
- 提交Runnable接口子类对象。(take task)
- 关闭线程池(一般不做)。
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;/*线程池：JDK1.5之后提供的java.util.concurrent.Executors :线程池的工厂类,用来生成线程池Executors类中的静态方法;static ExecutorService newFixedThreadPooL(int nThreads）创建一个可重用固定线程数的钱线程池参数:int nThreads:创建线程池中包含的线程数量返回值:ExecutorService接口,返回的是ExecutorService接口的实现类对象,我们可以使用ExecutorService接口接收(面向接口编程)java.utiL.concurrent.ExecutorService:线程池接口用来从线程池中获取线程,调用start方法,执行线程任务submit (Runnable task)提交一个Runnable任务用于执行关闭/销毁线程池的方法void shutdown ()线程池的使用步骤:1.使用线程池的工厂类Executors里边提供的静态方法newFixedThreadPool生产一个指定线程数量的线程池2.创建一个类,实现Runnable接口,重写run方法,设置线程任务3.调用ExecutorService中的方法submit,传递线程任务(实现类),开启线程,执行run方法4.调用ExecutorService中的方法shutdown销毁线程池(不建议执行)*/
public class Demo01ThreadPool {public static void main(String[] args) {//1.使用线程池的工厂类Executors里边提供的静态方法newFixedThreadPool生产一个指定线程数量的线程池ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);//3.调用ExecutorService中的方法submit,传递线程任务(实现类),开启线程,执行run方法es.submit(new RunnableImpl());//创建了一个新的线程pool-1-thread-2//线程池会一直开启，使用完了线程，会自动把线程归还给线程池，线程可以继续使用es.submit(new RunnableImpl());//创建了一个新的线程pool-1-thread-1es.submit(new RunnableImpl());//创建了一个新的线程pool-1-thread-1//4.调用ExecutorService中的方法shutdown销毁线程池(不建议执行)es.shutdown();es.submit(new RunnableImpl());//RejectedExecutionException,抛出异常，线程池没有线程了，就不能获取线程了。}
}
/*2.创建一个类，实现Runnable接口，重写run方法，设置线程任务*/
public class RunnableImpl implements Runnable{@Overridepublic void run() {System.out.println("创建了一个新的线程" + Thread.currentThread().getName());}
}
第三章 Lambda表达式
3.1 函数式编程思想概述
在数学中，函数就是有输入量、输出量的一套计算方案，也就是"拿什么东西做什么事情"。相对而言，面向对象过分强调"必须通过对象的形式来做事情”，而函数式思想则尽量忽略面向对象的复杂语法―—强调做什么，而不是以什么形式做。
面问对家的思想：
做一件事情,找一个能解决这个事情的对象,调用对象的方法,完成事情.
函数式编程思想：
只要能获取到结果,谁去做的,怎么做的都不重要,重视的是结果,不重视过程
3.2 冗余的Runnable代码
传统写法
当需要启动一个线程去完成任务时，通常会通过java.lang.Runnable接口来定义任务内容，并使用
java.lang.Thread类来启动该线程。代码如下∶
/*创建Runnable接口的实现类,重写run方法,设置线程任务*/
public class RunnableImpl implements Runnable{@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "创建了线程" );}
}
/*
使用实现Runnable接口的方式实现多线程程序*/
public class Demo01Runnable {public static void main(String[] args) {//创建Runnable接口的实现类对象RunnableImpl run = new RunnableImpl();//创建Thread类对象，构造方法中传递Runnable接口的实现类Thread t = new Thread(run);//调用start方法开启新线程，执行run方法t.start();//简化代码，使用匿名内部类，实现多线程程序Runnable r = new Runnable(){@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "创建了线程");}};new Thread(r).start();new Thread(new Runnable(){@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "创建了线程");}}).start();}
}
对于Runnable的匿名内部类用法，可以分析出几点内容∶
- Thread类需要Runnable接口作为参数，其中的抽象run方法是用来指定线程任务内容的核心;
- 为了指定run的方法体，不得不需要Runnable接口的实现类;
- 为了省去定义一个RunnableImpl 实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类;
- 必须覆盖重写抽象 run方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错;
- 而实际上，似乎只有方体才是关键所在。
3.3 体验Lambda的更优写法
借助Java8的全新语法，上述Runnable接口的匿名内部类写法可以通过更简单的Lambda表达式达到等效：
public class Demo02Lambda {public static void main(String[] args) {new Thread(new Runnable(){@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "创建了线程");}}).start();//使用Lambda表达式，实现多线程new Thread(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "创建新线程");}).start();}
}
3.4 Lambda标准格式
Lambda省去面向对象的条条框框，格式由3部分组成：
-
一些参数
-
一个箭头
-
一段代码
Lambda表达式的标准格式为：(参数类型 参数名称) -> { 代码语句 }
格式说明：
- 小括号内的语法与传统方法参数列表一致：无参数则留空；多个参数则用逗号分隔
- ->是新引入的语法格式，代表指向动作
- 大括号内的语法与传统方法体要求基本一致
3.5 练习：使用Lambda标准格式（无参数无返回）
/*需求：给定一个厨子Cook接口，内含唯一的抽象方法makeFood，且无参数、无返回值。使用Lambda的标准格式调用invokeCook方法，打印输出“吃饭啊！”字样*/
/*定一个厨子Cook接口，内含唯一的抽象方法makeFood*/
public interface Cook {//定义无参数无返回值的方法makeFoodpublic abstract void makeFood();
}
public class Demo01Cook {public static void main(String[] args) {//调用invokeCook方法，参数是Cook接口，传递Cook接口的匿名内部类对象invokeCook(new Cook() {@Overridepublic void makeFood() {System.out.println("吃饭了");}});//使用Lambda表达式，简化匿名内部类的书写invokeCook(()->{System.out.println("吃饭了");});}//定义一个方法，参数传递Cook接口，方法内部调用Cook接口中的方法makeFoodpublic static void invokeCook(Cook cook){cook.makeFood();}
}3.6 Lambda的参数和返回值
需求：使用数组存储多个Person对象对数组中的Person对象是使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序排序
下面举例演示java.util.Comparator接口的使用场景代码，其中的抽象方法定义为：
public abstract int compare(T o1, T o2);
当需要对一个对象数组进行排序时，Arrays.sort方法需要一个Comparator接口实例来指定排序的规则。假设一个Person类，含有String name和int age两个成员变量：
public class Person{private String name;private int age;public Person() {}public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "Person{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}
}
import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;/*Lambda表达式有参数有返回值的练习需求：使用数组存储多个Person对象对数组中的Person对象是使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序排序*/
public class Demo01Arrays {public static void main(String[] args) {//使用数组存储多个Person对象Person[] arr = {new Person("柳岩", 38),new Person("迪丽热巴", 18),new Person("古力娜扎", 19)};//对数组中的Person对象是使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序排序
// Arrays.sort(arr, new Comparator() {
// @Override
// public int compare(Person o1, Person o2) {
// return o1.getAge() - o2.getAge();
// }
//
// });//使用Lambda表达式，简化匿名内部类Arrays.sort(arr, (Person o1, Person o2)->{return o1.getAge() - o2.getAge();});//遍历数组for (Person person : arr) {System.out.println(person);}}
}
3.7 练习：使用Lambda标准格式（有参数返回）
题目
给定一个计算器Calculator接口，内含抽象方法calc可以将两个int数字相加得到和值：
public interface Calculator {//定义一个计算两个int整数和的方法并返回结果public abstract int calc(int a, int b);
}
/*Lambda表达式有参数有返回值的练习需求:给定一个计算器calculator接口，内含抽象方法calc可以将两个int数字相加得到和值使用Lambda的标准格式调用invokeCalc方法，完成120和130的相加计算*/
public class Demo01Calculator {public static void main(String[] args) {//调用invokeCalc方法，方法的参数是一个接口，可以使用匿名内部类invokeCalc(10, 20, new Calculator() {@Overridepublic int calc(int a, int b) {return a + b;}});//使用Lambda表达式简化匿名内部类的书写invokeCalc(100, 20, (int a, int b)->{return a + b;});}/*定义一个方法参数传递两个int类型的整数参数传递Calculator接口方法内部调用Calculator中的方法calc计算两个整数的和*/public static void invokeCalc (int a, int b, Calculator c){int sum = c.calc(a, b);System.out.println(sum);}
}3.8 Lambda省略格式
可推导即可省略
Lambda强调的是“做什么”而不是“怎么做”,所以凡是可以根据上下文推导得知的信息，都可以省略。例如上例还可以使用Lambda的省略写法：
public static void main(String[] args){invokeCalc(120, 130, (a, b) -> a + b);
}
省略规则
在Lambda标准格式的基础上，使用省略写法的规则为：
- 小括号内参数的类型可以省略；
- 如果小括号内有且仅有一个参数，则小括号可以省略；
- 如果大括号内有且仅有一个语句，则无论是否有返回值，都可以省略大括号、return关键字及语句分号。
3.9 Lambda的使用前提
Lambda的语法非常简洁，完全没有面向对象复杂的束缚。但是使用时有几个问题需要特别注意∶
- 使用Lambda必须具有接口，且要求接口中有且仅有一个抽象方法。
无论是JDK内置的
Runnable、Comparator接口还是自定义的接口，只有当接口中的抽象方法存在且唯一时，才可以使用Lambda。
2.使用Lambda必须具有上下文推断。
也就是方法的参数或局部变量类型必须为Lambda对应的接口类型，才能使用Lambda作为该接口的实例。
备注:有且仅有一个抽象方法的接口，称为"函数式接口”。
本文来自互联网用户投稿，文章观点仅代表作者本人，不代表本站立场，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处。 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请点击【内容举报】进行投诉反馈！