（十一）、Java复习笔记之多线程（2）

127、单例设计模式

• 概述
  
  • 保证类在内存中只有一个对象。
• 如何保证类在内存中只有一个对象呢？
  
  • 控制类的创建，不让其他类来创建本类的对象。
  • 在本类中定义一个本类的对象。
  • 提供公共的访问方式。

• 单例的三种写法：

  • 饿汉式：开发用这种方式。

    //恶汉式class Singleton {    //1,私有构造函数    private Singleton(){}    //2,创建本类对象    private static Singleton s = new Singleton();    //3,对外提供公共的访问方法    public static Singleton getInstance() {        return s;    }}

  • 懒汉式：面试写这种方式。多线程情况下有可能会创建多个对象。

    //懒汉式,单例的延迟加载模式class Singleton {    //1,私有构造函数    private Singleton(){}    //2,声明一个本类的引用    private static Singleton s;    //3,对外提供公共的访问方法    public static Singleton getInstance() {        if(s == null)            s = new Singleton();        return s;    }}

  • 第三种格式

    class Singleton {    private Singleton() {}    public static final Singleton s = new Singleton();//final是最终的意思,被final修饰的变量不可以被更改}   

128、Runtime类

• 每个 Java 应用程序都有一个 Runtime 类实例，使应用程序能够与其运行的环境相连接。可以通过 getRuntime 方法获取当前运行时。
• Runtime类是一个单例类。

• 应用程序不能创建自己的 Runtime 类实例。

  Runtime r = Runtime.getRuntime();//r.exec("shutdown -s -t 300"); //300秒后关机r.exec("shutdown -a");  //取消关机

129、Timer类

• 计时器。

• 一种工具，线程用其安排以后在后台线程中执行的任务。可安排任务执行一次，或者定期重复执行。

  public class Demo3_Timer {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        Timer t = new Timer();        //在指定时间安排指定任务        //第一个参数,是安排的任务,第二个参数是执行的时间,第三个参数是过多长时间再重复执行        t.schedule(new MyTimerTask(), new Date(188, 6, 1, 14, 22, 50),3000);            while(true) {            Thread.sleep(1000);            System.out.println(new Date());        }    }}class MyTimerTask extends TimerTask {    @Override    public void run() {        System.out.println("起床背英语单词");    }}           

130、两个线程间的通信

• 什么时候需要通信
  
  • 多个线程并发执行时, 在默认情况下CPU是随机切换线程的
  • 如果我们希望他们有规律的执行, 就可以使用通信, 例如每个线程执行一次打印

• 怎么通信

  • 如果希望线程等待, 就调用wait()
  • 如果希望唤醒等待的线程, 就调用notify();

  • 这两个方法必须在同步代码中执行, 并且使用同步锁对象来调用

    public class Demo1_Notify {    /**     * @param args     * 等待唤醒机制     */    public static void main(String[] args) {        final Printer p = new Printer();        new Thread() {            public void run() {                while(true) {                    try {                        p.print1();                    } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            }        }.start();        new Thread() {            public void run() {                while(true) {                    try {                        p.print2();                    } catch (InterruptedException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            }        }.start();    }}//等待唤醒机制class Printer {    private int flag = 1;    public void print1() throws InterruptedException {                                  synchronized(this) {            if(flag != 1) {                this.wait(); //当前线程等待。在同步代码块中,用哪个对象锁,就用哪个对象调用wait方法            }            System.out.print("我");            System.out.print("爱");            System.out.print("你");            System.out.print("中");            System.out.print("国");            System.out.print("\r\n");            flag = 2;            this.notify();  //随机唤醒单个等待的线程        }    }    public void print2() throws InterruptedException {        synchronized(this) {            if(flag != 2) {                this.wait();            }            System.out.print("石");            System.out.print("头");            System.out.print("真");            System.out.print("棒");            System.out.print("\r\n");            flag = 1;            this.notify();        }    }}

131、三个或三个以上间的线程通信

• notify()方法是随机唤醒一个线程
• notifyAll()方法是唤醒所有线程

• 如果多个线程之间通信, 需要使用notifyAll()通知所有线程, 用while来反复判断条件

  class Printer2 {    private int flag = 1;    public void print1() throws InterruptedException {                                  synchronized(this) {            while(flag != 1) {                this.wait(); //在同步代码块中,用哪个对象锁,就用哪个对象调用wait方法            }            System.out.print("我");            System.out.print("爱");            System.out.print("你");            System.out.print("中");            System.out.print("国");            System.out.print("\r\n");            flag = 2;            this.notifyAll();        }    }    public void print2() throws InterruptedException {        synchronized(this) {            while(flag != 2) {                this.wait(); //线程2在此等待            }            System.out.print("传");            System.out.print("智");            System.out.print("播");            System.out.print("客");            System.out.print("\r\n");            flag = 3;            this.notifyAll();        }    }    public void print3() throws InterruptedException {        synchronized(this) {            while(flag != 3) {                this.wait(); //线程3在此等待,if语句是在哪里等待,就在哪里起来                             //while循环是循环判断,每次都会判断标记            }            System.out.print("椰");            System.out.print("子");            System.out.print("\r\n");            flag = 1;            this.notifyAll();        }    }}

132、为什么wait()方法和notify()方法定义在Object类中?

• 因为锁对象可以是任意对象，Object是所有的类的基类，所以wait方法和notify方法需要定义在Object这个类中。
• 在同步代码块中，用哪个对象锁，就用哪个对象调用wait方法

133、sleep()方法和wait()方法的区别

• sleep()是线程类（Thread）的方法，wait()是Object 类的方法。
• sleep()方法必须传入参数，参数就是时间，时间到了自动醒来。
  wait()方法可以传入参数也可以不传入参数，传入参数就是在参数的时间结束后等待，不传入参数就是直接等待。需要被唤醒（notify）才能进入运行状态。
• sleep()方法在同步方法或同步代码块中，不释放锁（一直等待，不执行其他线程）
  wait()方法在同步方法或者同步代码块中，释放锁

134、互斥锁

• 同步
  
  • 使用ReentrantLock 类的lock()和unlock()方法进行同步

• 通信

  • 使用ReentrantLock 类的newCondition()方法可以获取Condition 对象
  • 需要等待的时候使用Condition 的await()方法, 唤醒的时候用signal()方法

  • 不同的线程使用不同的Condition, 这样就能区分唤醒的时候找哪个线程了

    class Printer3 {    private ReentrantLock r = new ReentrantLock();    private Condition c1 = r.newCondition();    private Condition c2 = r.newCondition();    private Condition c3 = r.newCondition();    private int flag = 1;    public void print1() throws InterruptedException {                                  r.lock();   //获取锁            if(flag != 1) { //if语句是在哪里等待,就在哪里起来                c1.await();            }            System.out.print("我");            System.out.print("爱");            System.out.print("你");            System.out.print("中");            System.out.print("国");            System.out.print("\r\n");            flag = 2;            c2.signal();        r.unlock(); //释放锁    }    public void print2() throws InterruptedException {        r.lock();            if(flag != 2) {                c2.await();            }            System.out.print("石");            System.out.print("头");            System.out.print("真");            System.out.print("棒");            System.out.print("\r\n");            flag = 3;            c3.signal();        r.unlock();    }    public void print3() throws InterruptedException {        r.lock();            if(flag != 3) {                c3.await();            }            System.out.print("椰");            System.out.print("子");            System.out.print("\r\n");            flag = 1;            c1.signal();        r.unlock();    }}

135、线程组

• 概述
  
  • Java中使用ThreadGroup 来表示线程组，它可以对一批线程进行分类管理，Java允许程序直接对线程组进行控制。
  • 默认情况下，所有的线程都属于主线程组。

• 实例

  public static void main(String[] args) {    ThreadGroup tg = new ThreadGroup("我是一个新的线程组");  //创建新的线程组    MyRunnable mr = new MyRunnable();   //创建Runnable的子类对象    Thread t1 = new Thread(tg, mr, "张三");   //将线程t1放在组中    Thread t2 = new Thread(tg, mr, "李四");   //将线程t2放在组中    System.out.println(t1.getThreadGroup().getName());  //获取组名    System.out.println(t2.getThreadGroup().getName());    tg.setDaemon(true);}class MyRunnable implements Runnable {    @Override    public void run() {        for(int i = 0; i < 1000; i++) {            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "...." + i);        }    }}

136、线程的五种状态

• 新建，就绪，运行，阻塞，死亡
• 
  

137、线程池（Executors）

• 概述
  
  • 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。
• 方法
  
  • public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
  • public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
  • 这些方法的返回值是ExecutorService 对象，该对象表示一个线程池，可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程。它提供了如下方法
    
    • Future< ? > submit(Runnable task)
    • Future submit(Callable task)

• 使用步骤：

  • 创建线程池对象
  • 创建Runnable实例
  • 提交Runnable实例

  • 关闭线程池

    public static void main(String[] args) {    ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);//创建线程池    pool.submit(new MyRunnable());  //将线程放进池子里并执行    pool.submit(new MyRunnable());    pool.shutdown();//关闭线程池}

138、多线程程序实现的方式3（了解）

• 好处：
  
  • 可以有返回值
  • 可以抛出异常
• 弊端：
  
  • 代码比较复杂，所以一般不用

• 实例

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {    ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);//创建线程池    Future<Integer> f1 = pool.submit(new MyCallable(100));  //将线程放进池子里并执行    Future<Integer> f2 = pool.submit(new MyCallable(50));    System.out.println(f1.get());    System.out.println(f2.get());    pool.shutdown(); //关闭线程池}class MyCallable implements Callable<Integer> {    private int num;    public MyCallable(int num) {        this.num = num;    }    @Override    public Integer call() throws Exception {        int sum = 0;        for(int i = 1; i <= num; i++) {            sum += i;        }        return sum;    }}

139、简单工厂模式

• 概述
  
  • 又叫静态工厂方法模式，它定义一个具体的工厂类负责创建一些类的实例
• 优点
  
  • 客户端不需要在负责对象的创建，从而明确了各个类的职责
• 缺点
  
  • 这个静态工厂类负责所有对象的创建，如果有新的对象增加，或者某些对象的创建方式不同，就需要不断的修改工厂类，不利于后期的维护
• 实例
  
  • 开始，在测试类中每个具体的内容自己创建对象，但是，创建对象的工作如果比较麻烦，就需要有人专门做这个事情，所以就使用了一个专门的类来创建对象。

• //动物抽象类public abstract Animal {    public abstract void eat(); }//具体狗类public class Dog extends Animal {    @Override    public void eat() {        System.out.println("狗吃肉");    }}//具体猫类public class Cat extends Animal {    @Override    public void eat() {        System.out.println("猫吃鱼");    }}//工厂类public class AnimalFactory {    public static Animal createAnimal(String name) {        if("dog".equals(name)) {            return new Dog();        }else if("cat".equals(name)) {            return new Cat();        }else {            return null;        }    }}   //测试public static void main(String[] args) {    Dog d = (Dog) AnimalFactory.createAnimal("dog");    d.eat();    Cat c = (Cat) AnimalFactory.createAnimal("cat");    c.eat();}   

140、工厂方法模式

• 概述
  
  • 工厂方法模式中抽象工厂类负责定义创建对象的接口，具体对象的创建工作由继承抽象工厂的具体类实现。
• 优点
  
  • 客户端不需要在负责对象的创建，从而明确了各个类的职责，如果有新的对象增加，只需要增加一个具体的类和具体的工厂类即可，不影响已有的代码，后期维护容易，增强了系统的扩展性
• 缺点
  
  • 需要额外的编写代码，增加了工作量
• 实例
  
  • 开始，在测试类中每个具体的内容自己创建对象，但是，创建对象的工作如果比较麻烦，就需要有人专门做这个事情，所以就使用了一个专门的类来创建对象。发现每次修改代码太麻烦，用工厂方法改进，针对每一个具体的实现提供一个具体工厂。

• //动物抽象类、具体狗类、具体猫类//抽象工厂类public interface Factory {    public Animal createAnimal();}//狗工厂public class DogFactory implements Factory {    @Override    public Animal createAnimal() {        return new Dog();    }}//猫工厂public class CatFactory implements Factory {    @Override    public Animal createAnimal() {        return new Cat();    }}//测试public static void main(String[] args) {    DogFactory df = new DogFactory();    Dog d = (Dog) df.createAnimal();    d.eat();}