多线程的三种实现方式及静态代理模式

• 2021 年 12 月 12 日
• 笔记
• JavaSE

线程、进程与多线程

• 进程是执行程序的一次执行过程。通常在一个进程中可以包含若干个线程，一个进程中至少有一个线程。线程是cpu调度和执行的单位
• 线程就是独立的执行路径
• 在程序运行时，即使没有自己创建线程，后台也会有多个线程，如主线程，gc线程
• main()称之为主线程，为系统的入口，用于执行整个程序
• 在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度，调度是与操作系统紧密相关的，先后顺序是不能人为干预的
• 对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制
• 线程会带来额外的开销，如cpu调度时间，并发控制开销
• 每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致

继承Thread类

• 自定义线程类继承Thread类
• 重写run()方法，编写线程执行体
• 创建线程对象调用start()方法启动线程

//创建线程方式一：继承Thread类，重写run()方法，调用start开启线程

//总结：注意：线程开启不一定立即执行，由cpu调度执行
public class TestThread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        //run方法线程体
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在看代码---"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //main线程，主线程

        //创建一个线程对象
        TestThread1 testThread1 = new TestThread1();

        //调用start()方法开启线程
        testThread1.start();


        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程---"+i);
        }
    }
}
====================================================================
import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;

//练习Thread，实现多线程同步下载图片
public class TestThread2 extends Thread{
//使用实现Runnable接口的方法进行操作
//public class TestThread2 implements Runnable{

    private String url;//网络图片地址
    private String name;//保存的文件名

    public TestThread2(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    //下载图片线程的执行体
    @Override
    public void run() {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件名为:"+name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread2 t1 = new TestThread2("//blog.kuangstudy.com/usr/themes/handsome/usr/img/sj/1.jpg","1.jpg");
        TestThread2 t2 = new TestThread2("//blog.kuangstudy.com/usr/themes/handsome/usr/img/sj/2.jpg","2.jpg");
        TestThread2 t3 = new TestThread2("//blog.kuangstudy.com/usr/themes/handsome/usr/img/sj/3.jpg","3.jpg");

        //t1,t2,t3同时执行
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

        //使用实现Runnable接口的方法进行操作
        /*new Thread(t1).start();
        new Thread(t2).start();
        new Thread(t3).start();*/
    }

}

//下载器
class WebDownloader{
    //下载方法
    public void downloader(String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常,downloader方法出现问题");
        }
    }
}

实现Runnable接口

• 定义MyRunnable类实现Runnable接口
• 实现run()方法，编写线程执行体
• 创建线程对象，调用start()方法启动线程

//创建线程方式2：实现runnabl接口，重写run方法，执行线程需要丢入runnab接口实现类，调用start方法

public class TestThread3 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        //run方法线程体
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我在看代码---"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //创建runnable接口的实现类对象
        TestThread3 testThread3 = new TestThread3();

        //创建线程对象，通过线程对象来开启我们的线程，代理
        /*Thread thread = new Thread(testThread3);

        thread.start();*/

        new Thread(testThread3).start();

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程---"+i);
        }
    }
}

对比：

继承Thread类

• 子类继承Thread类具备多线程能力
• 启动线程：子类对象.start()
• 不建议使用，避免OOP单继承局限性

实现Runnable接口

• 实现Runnable具有多线程能力

• 启动线程：传入目标对象+Thread对象.start()

• 推荐使用：避免单继承局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

  • //一份资源
    StartThread4 station = new StartThread4();
    
    //多个代理
    new Thread(station,"小明");
    new Thread(station,"老师");
    new Thread(station,"小红");
    

初识并发问题

//多个线程同时操作同一个对象
//买火车票的例子

//发现问题：多个线程操作同一个资源的情况下，线程不安全，数据紊乱
public class TestThread4 implements Runnable{

    //票数
    private int ticketNums = 10;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (ticketNums<=0){
                break;
            }
            //模拟延时
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿到了第"+ticketNums--+"票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        TestThread4 testThread4 = new TestThread4();

        new Thread(testThread4,"小明").start();
        new Thread(testThread4,"老师").start();
        new Thread(testThread4,"黄牛党").start();

    }
}

案例：龟兔赛跑

public class Race implements Runnable{

    //胜利者
    private static String winner;
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {

            //模拟兔子休息
            /*if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i%10==0){
                try {
                    Thread.sleep(5);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }*/


            //判断比赛是否结束
            boolean flag = gameOver(i);
            //如果比赛结束了，就停止程序
            if (flag){
                break;
            }

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->跑了"+i+"步");
        }
    }

    //判断是否完成比赛
    private boolean gameOver(int steps){
        //判断是否有胜利者
        if (winner!=null){//已经存在胜利者了
            return true;
        }else {
            if (steps>=100){
                winner = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("winner is"+winner);
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Race race = new Race();

        new Thread(race,"乌龟").start();
        new Thread(race,"兔子").start();

    }
}

实现Callable接口

1. 实现Callable接口，需要返回值类型
2. 重写call方法，需要抛出异常
3. 创建目标对象
4. 创建执行服务：ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
5. 提交执行：Future result1 = ser.submit(t1);
6. 获取结果：boolean r1 = result1.get();
7. 关闭服务：ser.shutdownNow();

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;

//线程创建方式三：实现callable接口
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {

    private String url;//网络图片地址
    private String name;//保存的文件名

    public TestCallable(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }

    //下载图片线程的执行体

    @Override
    public Boolean call() throws Exception {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件名为："+name);
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        TestCallable t1 = new TestCallable("//blog.kuangstudy.com/usr/themes/handsome/usr/img/sj/1.jpg","1.jpg");
        TestCallable t2 = new TestCallable("//blog.kuangstudy.com/usr/themes/handsome/usr/img/sj/2.jpg","2.jpg");
        TestCallable t3 = new TestCallable("//blog.kuangstudy.com/usr/themes/handsome/usr/img/sj/3.jpg","3.jpg");

        //创建执行服务：
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);

        //提交执行
        Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);
        Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);
        Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);

        //获取结果
        boolean rs1 = r1.get();
        boolean rs2 = r2.get();
        boolean rs3 = r3.get();
		
        System.out.println(rs1);
        System.out.println(rs2);
        System.out.println(rs3);
        
        //关闭服务
        ser.shutdownNow();
    }
}

//下载器
class WebDownloader{
    //下载方法
    public void downloader(String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常,downloader方法出现问题");
        }
    }
}

静态代理模式

//静态代理模式总结：
//真实对象和代理对象都要实现同一个接口
//代理对象要代理真实角色

//好处：
    //代理对象可以做很多真实对象做不了的事情
    //真实对象专注做自己的事情

public class StaticProxy {

    public static void main(String[] args) {

        //多线程的实现方式，使用lambda表达式
        /*new Thread( ()-> System.out.println("我爱你") ).start();
        new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();*/

        //原来使用you调用HappyMarry()方法，现在把you作为参数传入WeddingCompany，使用weddingCompany调用HappyMarry方法
        /*You you = new You();//你要结婚
        you.HappyMarry();*/

        WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(new You());
        weddingCompany.HappyMarry();

    }
}

//接口
interface Marry{

    void HappyMarry();
}

//真实角色，你去结婚
class You implements Marry{
    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("秦老师要结婚了，超开心");
    }
}

//代理角色，帮助你结婚
class WeddingCompany implements Marry{

    //代理谁-->真实目标角色
    private Marry target;

    //构造方法
    public WeddingCompany(Marry target){
        this.target = target;
    }

    @Override
    public void HappyMarry() {
        before();
        this.target.HappyMarry();//这就是真实对象
        after();
    }

    private void after() {
        System.out.println("结婚之后，收尾款");
    }

    private void before() {
        System.out.println("结婚之前，布置现场");
    }
}