java多線程編程實(shí)例
一.相關(guān)知識(shí)：
Java多線程程序設(shè)計(jì)到的知識(shí)：
（一）對(duì)同一個(gè)數(shù)量進(jìn)行操作
（二）對(duì)同一個(gè)對(duì)象進(jìn)行操作
（三）回調(diào)方法使用
（四）線程同步，死鎖問(wèn)題
（五）線程通信
等等
二．示例一：三個(gè)售票窗口同時(shí)出售20張票;
程序分析：
1.票數(shù)要使用同一個(gè)靜態(tài)值
2.為保證不會(huì)出現(xiàn)賣出同一個(gè)票數(shù)，要java多線程同步鎖。
設(shè)計(jì)思路：
1.創(chuàng)建一個(gè)站臺(tái)類Station，繼承Thread，重寫run方法，在run方法里面執(zhí)行售票操作！售票要使用同步鎖：即有一個(gè)站臺(tái)賣這張票時(shí)，其他站臺(tái)要等這張票賣完！
2.創(chuàng)建主方法調(diào)用類
（一）創(chuàng)建一個(gè)站臺(tái)類，繼承Thread
package com.xykj.threadStation;
public class Station extends Thread {
// 通過(guò)構(gòu)造方法給線程名字賦值
public Station(String name) {
super(name);// 給線程名字賦值
}
// 為了保持票數(shù)的一致，票數(shù)要靜態(tài)
static int tick = 20;
// 創(chuàng)建一個(gè)靜態(tài)鑰匙
static Object ob = "aa";//值是任意的
// 重寫run方法，實(shí)現(xiàn)買票操作
@Override
public void run() {
while (tick > 0) {
synchronized (ob) {// 這個(gè)很重要，必須使用一個(gè)鎖，
// 進(jìn)去的人會(huì)把鑰匙拿在手上，出來(lái)后才把鑰匙拿讓出來(lái)
if (tick > 0) {
System.out.println(getName() + "賣出了第" + tick + "張票");
tick--;
} else {
System.out.println("票賣完了");
}
}
try {
sleep(1000)；//休息一秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
（二）創(chuàng)建主方法調(diào)用類
package com.xykj.threadStation;
public class MainClass {
/**
* java多線程同步鎖的使用
* 示例：三個(gè)售票窗口同時(shí)出售10張票
* */
public static void main(String[] args) {
//實(shí)例化站臺(tái)對(duì)象，并為每一個(gè)站臺(tái)取名字
Station station1=new Station("窗口1");
Station station2=new Station("窗口2");
Station station3=new Station("窗口3");
// 讓每一個(gè)站臺(tái)對(duì)象各自開始工作
station1.start();
station2.start();
station3.start();
}
}
程序運(yùn)行結(jié)果：
窗口1賣出了第20張票 窗口2賣出了第19張票 窗口3賣出了第18張票 窗口3賣出了第17張票 窗口1賣出了第16張票 窗口2賣出了第15張票 窗口3賣出了第14張票 窗口1賣出了第13張票 窗口2賣出了第12張票 窗口2賣出了第11張票 窗口1賣出了第10張票 窗口3賣出了第9張票 窗口3賣出了第8張票 窗口1賣出了第7張票 窗口2賣出了第6張票 窗口3賣出了第5張票 窗口1賣出了第4張票 窗口2賣出了第3張票 窗口3賣出了第2張票 窗口1賣出了第1張票 票賣完了
可以看到票數(shù)是不會(huì)有錯(cuò)的！
三．示例二：兩個(gè)人AB通過(guò)一個(gè)賬戶A在柜臺(tái)取錢和B在ATM機(jī)取錢！
程序分析：錢的數(shù)量要設(shè)置成一個(gè)靜態(tài)的變量。兩個(gè)人要取的同一個(gè)對(duì)象值
（一）創(chuàng)建一個(gè)Bank類
package com.xykj.bank;
public class Bank {
// 假設(shè)一個(gè)賬戶有1000塊錢
static int money = 1000;
// 柜臺(tái)Counter取錢的方法
public void Counter(int money) {// 參數(shù)是每次取走的錢
Bank.money -= money;//取錢后總數(shù)減少
System.out.println("A取走了" + money + "還剩下" + (Bank.money));
}
// ATM取錢的方法
public void ATM(int money) {// 參數(shù)是每次取走的錢
Bank.money -= money;//取錢后總數(shù)減少
System.out.println("B取走了" + money + "還剩下" + (Bank.money));
}
}
（二）創(chuàng)建一個(gè)PersonA類
package com.xykj.bank;
public class PersonA extends Thread {
// 創(chuàng)建銀行對(duì)象
Bank bank;
// 通過(guò)構(gòu)造器傳入銀行對(duì)象，確保兩個(gè)人進(jìn)入的是一個(gè)銀行
public PersonA(Bank bank) {
this.bank = bank;
}
//重寫run方法，在里面實(shí)現(xiàn)使用柜臺(tái)取錢
@Override
public void run() {
while (Bank.money >= 100) {
bank.Counter(100);// 每次取100塊
try {
sleep(100);// 取完休息0.1秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
（三）創(chuàng)建一個(gè)PersonB類
package com.xykj.bank;
public class PersonB extends Thread {
// 創(chuàng)建銀行對(duì)象
Bank bank;
// 通過(guò)構(gòu)造器傳入銀行對(duì)象，確保兩個(gè)人進(jìn)入的是一個(gè)銀行
public PersonB(Bank bank) {
this.bank = bank;
}
// 重寫run方法，在里面實(shí)現(xiàn)使用柜臺(tái)取錢
@Override
public void run() {
while (Bank.money >= 200) {
bank.ATM(200);// 每次取200塊
try {
sleep(100);// 取完休息0.1秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
（四）創(chuàng)建主方法的調(diào)用類
package com.xykj.bank;
public class MainClass {
/**
* 兩個(gè)人AB通過(guò)一個(gè)賬戶A在柜臺(tái)取錢和B在ATM機(jī)取錢
* */
public static void main(String[] args) {
// 實(shí)力化一個(gè)銀行對(duì)象
Bank bank = new Bank();
// 實(shí)例化兩個(gè)人，傳入同一個(gè)銀行的對(duì)象
PersonA pA = new PersonA(bank);
PersonB pB = new PersonB(bank);
// 兩個(gè)人開始取錢
pA.start();
pB.start();
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
可以看到取完就停止運(yùn)行了。
四．示例三：龜兔賽跑問(wèn)題
龜兔賽跑：20米//只要為了看到效果，所有距離縮短了
要求：
1.兔子每秒0.5米的速度，每跑2米休息10秒，
2.烏龜每秒跑0.1米，不休息
3.其中一個(gè)跑到終點(diǎn)后另一個(gè)不跑了！
程序設(shè)計(jì)思路：
1.創(chuàng)建一個(gè)Animal動(dòng)物類，繼承Thread，編寫一個(gè)running抽象方法，重寫run方法，把running方法在run方法里面調(diào)用。
2.創(chuàng)建Rabbit兔子類和Tortoise烏龜類，繼承動(dòng)物類
3.兩個(gè)子類重寫running方法
4.本題的第3個(gè)要求涉及到線程回調(diào)。需要在動(dòng)物類創(chuàng)建一個(gè)回調(diào)接口，創(chuàng)建一個(gè)回調(diào)對(duì)象
（一）創(chuàng)建Animal動(dòng)物類
package com.xykj.rabbit_tortoise;
public abstract class Animal extends Thread{
public double length=20;//比賽的長(zhǎng)度
public abstract void runing();//抽象方法需要子類實(shí)現(xiàn)
//在父類重寫run方法，在子類只要重寫running方法就可以了
@Override
public void run() {
super.run();
while (length>0) {
runing();
}
}
//在需要回調(diào)數(shù)據(jù)的地方（兩個(gè)子類需要），聲明一個(gè)接口
public static interface Calltoback{
public void win();
}
//2.創(chuàng)建接口對(duì)象
public Calltoback calltoback;
}
（二）創(chuàng)建Rabbit兔子類
package com.xykj.rabbit_tortoise;
public class Rabbit extends Animal {
public Rabbit() {
setName("兔子");// Thread的方法，給線程賦值名字
}
// 重寫running方法，編寫兔子的奔跑操作
@Override
public void runing() {
// 跑的距離
double dis = 0.5;
length -= dis;//跑完后距離減少
if (length <= 0) {
length = 0;
System.out.println("兔子獲得了勝利");
//給回調(diào)對(duì)象賦值，讓烏龜不要再跑了
if (calltoback != null) {
calltoback.win();
}
}
System.out.println("兔子跑了" + dis + "米，距離終點(diǎn)還有" + (int)length + "米");
if (length % 2 == 0) {// 兩米休息一次
try {
sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
（三）創(chuàng)建Tortoise烏龜類
package com.xykj.rabbit_tortoise;
public class Tortoise extends Animal {
public Tortoise() {
setName("烏龜");// Thread的方法，給線程賦值名字
}
// 重寫running方法，編寫烏龜?shù)谋寂懿僮?
@Override
public void runing() {
// 跑的距離
double dis = 0.1;
length -= dis;
if (length <= 0) {
length = 0;
System.out.println("烏龜獲得了勝利");
// 讓兔子不要在跑了
if (calltoback != null) {
calltoback.win();
}
}
System.out.println("烏龜跑了" + dis + "米，距離終點(diǎn)還有" + (int) length + "米");
try {
sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
（四）創(chuàng)建一個(gè)讓動(dòng)物線程停止的類，這里要實(shí)現(xiàn)回調(diào)接口
package com.xykj.rabbit_tortoise;
import com.xykj.rabbit_tortoise.Animal.Calltoback;
public class LetOneStop implements Calltoback {
// 動(dòng)物對(duì)象
Animal an;
// 獲取動(dòng)物對(duì)象，可以傳入兔子或?yàn)觚數(shù)膶?shí)例
public LetOneStop(Animal an) {
this.an = an;
}
//讓動(dòng)物的線程停止
@Override
public void win() {
// 線程停止
an.stop();
}
}
（五）創(chuàng)建一個(gè)主方法調(diào)用類，
package com.xykj.rabbit_tortoise;
public class MainClass {
/**
* 龜兔賽跑：20米
* */
public static void main(String[] args) {
//實(shí)例化烏龜和兔子
Tortoise tortoise = new Tortoise();
Rabbit rabbit = new Rabbit();
//回調(diào)方法的使用，誰(shuí)先調(diào)用calltoback方法，另一個(gè)就不跑了
LetOneStop letOneStop1 = new LetOneStop(tortoise);
rabbit.calltoback = letOneStop1;//讓兔子的回調(diào)方法里面存在烏龜對(duì)象的值，可以把烏龜stop
LetOneStop letOneStop2 = new LetOneStop(rabbit);
tortoise.calltoback = letOneStop2;//讓烏龜?shù)幕卣{(diào)方法里面存在兔子對(duì)象的值，可以把兔子stop
//開始跑
tortoise.start();
rabbit.start();
}
}
運(yùn)行結(jié)果：
可以看到結(jié)果兔子贏了。
一般來(lái)說(shuō)兔子獲得了勝利是在最后輸出的，
但是，由于線程一直在執(zhí)行所以會(huì)出現(xiàn)：
“兔子跑了0.5米，距離終點(diǎn)還有0米”還沒(méi)來(lái)得及輸出完，
而“兔子獲得了勝利”已經(jīng)輸出完畢了。
五．實(shí)例四:
在一個(gè)KFC內(nèi)，服務(wù)員負(fù)責(zé)生產(chǎn)食物，消費(fèi)者負(fù)責(zé)消費(fèi)食物；
當(dāng)生產(chǎn)到一定數(shù)量可以休息一下，直到消費(fèi)完食物，再馬上生產(chǎn)，一直循環(huán)
程序涉及到的內(nèi)容：
1.這設(shè)計(jì)到j(luò)ava模式思想：生產(chǎn)者消費(fèi)者模式
2.要保證操作對(duì)象的統(tǒng)一性，即消費(fèi)者和服務(wù)者都是跟同一個(gè)KFC發(fā)生關(guān)系的，KFC只能new一次
3.this.notifyAll();和this.wait();一個(gè)是所有喚醒的意思，一個(gè)是讓自己等待的意思；
比如本題中，生產(chǎn)者生產(chǎn)完畢后，先所有喚醒（包括消費(fèi)者和生產(chǎn)者），再讓所有自己（生產(chǎn)者）等待
這時(shí)，消費(fèi)者開始消費(fèi)，直到食材不夠，先所有喚醒（包括消費(fèi)者和生產(chǎn)者），再讓所有自己（消費(fèi)者）等待
一直執(zhí)行上面的操作的循環(huán)
4.生產(chǎn)者和消費(fèi)者都要繼承Thread，才能實(shí)現(xiàn)多線程的啟動(dòng)
程序設(shè)計(jì)的步驟思路：
1.創(chuàng)建一個(gè)食物類Food，有存放/獲取食物的名稱的方法
2.創(chuàng)建一個(gè)KFC類，有生產(chǎn)食物和消費(fèi)食物的方法
3.創(chuàng)建一個(gè)客戶類Customer，繼承Thread，重寫run方法，在run方法里面進(jìn)行消費(fèi)食物操作
4.創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)員類Waiter，繼承Thread，重寫run方法，在run方法里面進(jìn)行生產(chǎn)食物的操作
5.創(chuàng)建主方法的調(diào)用類
（一）創(chuàng)建一個(gè)食物類Food
package com.xykj.producer_consumer;
public class Food {
String name="";
//通過(guò)構(gòu)造方法傳入食物的名字
public Food(String name) {
this.name=name;
}
//get、set 方法
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
}
（二）創(chuàng)建一個(gè)KFC類
package com.xykj.producer_consumer;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class KFC {
//食物的種類
String[] names = { "薯?xiàng)l", "燒板", "雞翅", "可樂(lè)" };
//生產(chǎn)的最大值，到達(dá)后可以休息
static final int Max = 20;
//存放食物的集合
List<Food> foods = new ArrayList<Food>();
// 生產(chǎn)食物的方法
public void prod(int index) {
synchronized (this) {
// 如果食物數(shù)量大于20
while (foods.size() > Max) {
System.out.println("食材夠了");
this.notifyAll();//這個(gè)喚醒是針對(duì)生產(chǎn)者和消費(fèi)者，有all
try {
String name=Thread.currentThread().getName();
this.wait();//這個(gè)喚醒是針對(duì)生產(chǎn)者，沒(méi)有all
System.out.println("生產(chǎn)者："+name);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 開始生產(chǎn)食物食物//有一點(diǎn)要注意的
System.out.println("開始生產(chǎn)食物");
for (int i = 0; i < index; i++) {
Food food = new Food(names[(int) (Math.random() * 4)]);
foods.add(food);
System.out.println("生產(chǎn)了" + food.getName() + foods.size());
}
}
}
// 消費(fèi)食物的方法
public void consu(int index) {
synchronized (this) {
while (foods.size() < index) {
System.out.println("食材不夠了");
this.notifyAll();//這個(gè)喚醒是針對(duì)生產(chǎn)者和消費(fèi)者，有all
try {
String name=Thread.currentThread().getName();
this.wait();//這個(gè)喚醒是針對(duì)消費(fèi)者，沒(méi)有all
System.out.println("消費(fèi)者："+name);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 足夠消費(fèi)
System.out.println("開始消費(fèi)");
for (int i = 0; i < index; i++) {
Food food = foods.remove(foods.size() - 1);
System.out.println("消費(fèi)了一個(gè)" + food.getName() + foods.size());
}
}
}
}
（三）創(chuàng)建一個(gè)客戶類Customer
package com.xykj.producer_consumer;
public class Customers extends Thread{
KFC kfc;
//KFC要傳入，保證每一個(gè)服務(wù)員和用戶在同一個(gè)KFC對(duì)象內(nèi)
public Customers(KFC kfc) {
this.kfc=kfc;
}
@Override
public void run() {
int size=(int)(Math.random()*5);//每次要消費(fèi)的食物的數(shù)量
while (true) {
kfc.consu(size);//在消費(fèi)的方法里面?zhèn)魅雲(yún)?shù)
}
}
}
（四）創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)員類Waiter
package com.xykj.producer_consumer;
public class Waiter extends Thread{
KFC kfc;
//KFC要傳入，保證每一個(gè)服務(wù)員和用戶在同一個(gè)KFC對(duì)象內(nèi)
public Waiter(KFC kfc) {
this.kfc=kfc;
}
@Override
public void run() {
int size=(int)(Math.random()*5)+5;//每次生產(chǎn)的數(shù)量
while (true) {
kfc.prod(size);//傳入每次生產(chǎn)的數(shù)量
}
}
}
（五）創(chuàng)建主方法的調(diào)用類
package com.xykj.producer_consumer;
public class MainClass {
/**
* 生產(chǎn)者消費(fèi)者模式
*
* */
public static void main(String[] args) {
// 只實(shí)例化一個(gè)KFC對(duì)象，保證每一個(gè)服務(wù)員和用戶在同一個(gè)KFC對(duì)象內(nèi)
KFC kfc = new KFC();
//實(shí)例化4個(gè)客戶對(duì)象
Customers c1 = new Customers(kfc);
Customers c2 = new Customers(kfc);
Customers c3 = new Customers(kfc);
Customers c4 = new Customers(kfc);
//實(shí)例化3個(gè)服務(wù)員對(duì)象
Waiter waiter1 = new Waiter(kfc);
Waiter waiter2 = new Waiter(kfc);
Waiter waiter3 = new Waiter(kfc);
//讓所有的對(duì)象的線程都開始工作
waiter1.start();
waiter2.start();
waiter3.start();
c1.start();
c2.start();
c3.start();
c4.start();
}
}
六．示例五：設(shè)計(jì)四個(gè)線程對(duì)象對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作
兩個(gè)線程執(zhí)行減操作，兩個(gè)線程執(zhí)行加操作。
程序分析：
1.創(chuàng)建一個(gè)ThreadAddSub類繼承Thread，重寫run方法
2.在run方法里面實(shí)現(xiàn)加和減的操作，每次操作后睡眠1秒
3.創(chuàng)建主方法調(diào)用類
（一）創(chuàng)建一個(gè)ThreadAddSub類
package com.xykj.add;
public class ThreadAddSub extends Thread {
//判斷要進(jìn)行的操作
boolean operate = true;
//要操作的數(shù)
static int sum = 0;
// 把操作運(yùn)算通過(guò)構(gòu)造方法傳進(jìn)來(lái)
public ThreadAddSub(boolean operate) {
super();
this.operate = operate;
}
@Override
public void run() {
super.run();
while (true) {
if (operate) {
sum+=5;
System.out.println("加后，sum="+sum);
} else {
sum-=4;
System.out.println("減后，sum="+sum);
}
try {
sleep(500);// 睡眠0.5秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
（二）創(chuàng)建主方法調(diào)用類
emptypackage com.xykj.add;
public class MainClass {
/**
* (線程同步)
* */
public static void main(String[] args) {
//創(chuàng)建一個(gè)存放ThreadAddSub對(duì)象的數(shù)組
ThreadAddSub[] tSub=new ThreadAddSub[4];
for (int i = 0; i < tSub.length; i++) {
//把實(shí)例化ThreadAddSub對(duì)象賦值到數(shù)組內(nèi)
//第一三個(gè)是true，二四個(gè)是false
tSub[i]=new ThreadAddSub(i%2==0?true:false);
//讓線程開始工作
tSub[i].start();
}
}
}
線程示例總結(jié)：
代碼塊鎖是一個(gè)防止數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤的一個(gè)重要手段。
對(duì)象的統(tǒng)一性是非常重要的，這要想到對(duì)象的傳入問(wèn)題，
要操作的對(duì)象只能new一次，其他的操作都是對(duì)這個(gè)傳入的對(duì)象進(jìn)行的，
才能保證數(shù)據(jù)一致性，完整性和正確性。
練習(xí)題目：
1.（多線程）代碼實(shí)現(xiàn)火車站4個(gè)賣票窗口同時(shí)買票的場(chǎng)景，輸出示例：
窗口1賣票
窗口2賣票
窗口1賣票
...
2.（線程同步）代碼實(shí)現(xiàn)火車站4個(gè)窗口同時(shí)賣100張票的代碼邏輯，同一個(gè)窗口不能賣同一
張張票。
3.（線程通信）小明打算去提款機(jī)上取錢，發(fā)現(xiàn)卡上沒(méi)錢，這時(shí)候他告知媽媽去存錢，媽媽
存了錢了，告知小明存好了可以取錢了。(PS:小明分多次取錢，每次取100，當(dāng)發(fā)現(xiàn)錢不夠
100，就等待媽媽存錢，小明他媽每次存2000，當(dāng)發(fā)現(xiàn)錢小于100就存錢，就存錢，并且
通知小明去取錢，當(dāng)大于100就等待小明錢不夠是再存)
4.(線程同步)設(shè)計(jì)四個(gè)線程對(duì)象對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，兩個(gè)線程執(zhí)行減操作，兩個(gè)線程執(zhí)行
加操作。
5.（線程通信）制作兩個(gè)線程對(duì)象，要求用同步塊的方式使第一個(gè)線程運(yùn)行2次，然后將自己
阻塞起來(lái)，喚醒第二個(gè)線程，第二個(gè)線程再運(yùn)行2次，然后將自己阻塞起來(lái)，喚醒第一個(gè)線
程……兩個(gè)線程交替執(zhí)行。
6.（線程同步）設(shè)計(jì)4個(gè)線程，其中兩個(gè)線程每次對(duì)j增加1，另外兩個(gè)線程對(duì)j每次減少1。
7.（線程通信）子線程循環(huán)10次，接著主線程循環(huán)100，接著又回到子線程循環(huán)10次，接著
再回到主線程又循環(huán)100，如此循環(huán)50次。
總結(jié)
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