Java多线程

本系列博客为学习Java多线程（狂神说）时所做的笔记
本篇博客讲了生产者消费者，但他不是设计模式中的一个

线程协作

生产者消费者问题

线程通信

应用场景
- 假设仓库只能存放一件产品，生产者将生产出来的产品放入仓库，消费者从仓库中取走产品
- 如果仓库中没有产品，则生产者将产品放入仓库，否则停止生产并等待，直到消费者把产品从仓库在取走
- 如果仓库在存有产品，则消费者将产品从仓库取出，否则停止消费并等待，指导仓库中再次放入产品为止

这是一个线程同步问题，生产者和消费者共享同一个资源，并且消费者和生产者之间互为依赖，互为条件。

对于生产者，没有生产产品之前，要通知消费者等待，而产生了产品后，有需要通知消费者消费
对于消费者，在消费之后，要通知生产者结束消费
在这个问题中，仅有synchronized是不够的
- synchronized可阻止并发更新同一个共享资源，实现了同步
- synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）
Java提供了几个方法解决线程之间的问题
- wait（）：表示线程一直等待，直到其他线程通知，和sleep不同，wait会释放锁，在等待的时候不会抱着锁睡觉
- wait（long timeout）：等待的毫秒数
- notify（）：唤醒一个处于等待状态的锁
- notifyAll（）：唤醒同一个对象上所有调用wait（）方法的线程，优先级别高的线程优先调度

以上方法均为Object类的方法，都只能在同步方法或者同步代码块中使用，否则会抛出异常

解决方法1：

并发协作模型“生产者/消费者模式”---->管程法

生产者：负责生成数据的模块（可能是方法、对象、进程、线程）
消费者：负责处理数据的模块（可能是方法、对象、进程、线程）
缓冲区：消费者不能直接使用生产者的数据，他们之间有个“缓冲区”

public class TestPC {
    public static void main(String[] args) {
        SynContainer container = new SynContainer();
        new Producer(container).start();
        new Consumer(container).start();
    }
}

class Producer extends Thread{
    SynContainer container;
    public Producer(SynContainer container){
        this.container = container;
    }
    @Override
    public void run(){
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("生产了"+i+"只鸡");
            container.push(new Chicken(i));
        }
    }
}

class Consumer extends Thread{

    SynContainer container;
    public Consumer(SynContainer container){
        this.container = container;
    }
    
    @Override
    public void run(){
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消费了-->"+container.pop().id+"只鸡");
        }
    }
}

class Chicken{
    int id;
    public Chicken(int id){
        this.id = id;
    }
}

class SynContainer{
    Chicken[] chickens = new Chicken[10];
    int count = 0;

    public synchronized void push(Chicken chicken){
        if (count == chickens.length){
            try{
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //如果没有满，就需要丢入产品
        chickens[count] = chicken;
        count++;
        this.notifyAll();
    }
    public synchronized Chicken pop(){
        if (count == 0){
            try{
            wait();
            //等待
            } catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }
}

解决方法2：

并发协助模型---->信号灯法：设置一个标志位

public class TestPC2 {
    public static void main(String[] args) {
        TV tv = new TV();
        new Player(tv).start();
        new Watcher(tv).start();
    }
}
class Player extends Thread{
    TV tv;
    public Player(TV tv){
        this.tv = tv;
    }

    @Override
    public void run(){
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
         if (i%2==0){
             this.tv.play("快乐大本营播放中");
         } else {
             this.tv.play("抖音：xxxx");
         }
        }
    }
}
class Watcher extends Thread{
    TV tv;
    public Watcher(TV tv){
        this.tv = tv;
    }
    @Override
    public void run(){
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            tv.watch();
        }
    }
}
class TV{
    String voice;
    boolean flag = true;
    public synchronized void play(String voice){
        if (!flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("演员表演了:"+voice);
        this.notifyAll();
        this.voice = voice;
        this.flag = !this.flag;
    }

    public synchronized void watch(){
        if(flag){
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("观看了："+voice);
        this.notifyAll();
        this.flag = !this.flag;
    }
}

线程池

背景：经常创建和销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大
思路：提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。避免频繁创建和销毁、实现重复利用。
好处：
- 提高了响应速度（减少了创建新线程的时间）
- 降低了资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
- 便于线程管理（。。。）
  - corePoolSize:核心池的大小
  - maximumPoolSize:最大线程池
  - keepAliveTime:线程没有任务时最多保持多长时间后会终止

使用线程池

JDK 5.0 起提供了线程池相关API：ExecutorService和Executors
ExecutorService：真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
- void execute(Runnable command):执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable
- Futuresubmit(Callabletask):执行任务，有返回值，一般又来执行Callable
- void shutdown(): 关闭连接池
Executors：工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池

public class TestPool {
    public static void main(String[] args) {
        //创建服务，创建线程池,参数为线程池大小
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
        //执行
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        //关闭
        service.shutdown();

    }
}
class MyThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

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