Java编程基础26——多线程下

1_多线程(单例设计模式) *

• 单例设计模式：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？

  • (1)控制类的创建，不让其他类来创建本类的对象。private
  • (2)在本类中定义一个本类的对象。Singleton s;
  • (3)提供公共的访问方式。 public static Singleton getInstance(){return s}
• 单例写法三种：

public class Demo5_Singleton {
    //单列设计模式，保证类在内存中只有一个对象
    public static void main(String[] args) {    
        Singleton s1 = Singleton.s;        //成员变量私有，不能通过类名.调用，s和s1指向的是同一个对象
//        Singleton.s = null;
        Singleton s2 = Singleton.s;                
        System.out.println(s1 == s2);        //比较引用地址值
        
        /*Singleton s1 = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);*/
    }
}

//（1）饿汉式-简单直接-空间换时间-开发中使用
/*class Singleton {
    //1.私有构造方法，其他类不能访问该构造方法
     private Singleton() {}
    //2.创建本类对象
    public static Singleton s = new Singleton();
    //3.对外提供公共的访问方法
    public static Singleton getInstance() {                //获取实例（对象）
        return s;
    }
}*/

//（2）懒汉式-单例延迟加载模式-时间换空间-开发不用
/*class Singleton {
    //1.私有构造方法，其他类不能访问该构造方法
     private Singleton() {}
    //2.声明一个引用
    public static Singleton s ;
    //3.对外提供公共的访问方法
    public static Singleton getInstance() {                //获取实例（对象）
        if(s == null) {
            //线程1等待，线程2等待，有可能创建多个对象
            s = new Singleton();
        }
        return s;
    }
}*/

//(3)第三种格式-使用final修饰
class Singleton {
    //1.私有构造方法，其他类不能访问该构造方法
     private Singleton() {}
    //2.声明一个引用
    public final static Singleton s = new Singleton();
}

2_多线程(Runtime类)

• Runtime类是一个单例类

import java.io.IOException;
public class Demo6_Runtime {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Runtime r = Runtime.getRuntime();            //获取运行时对象
//        r.exec("shutdown -s -t 3000");
        r.exec("shutdown -a");
    }
}

3_多线程(Timer) *

• Timer类:计时器

import java.util.Date;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

public class Demo7_Timer {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Timer t = new Timer();
        //在指定时间安排指定任务：安排任务.执行时间.重复执行时间
        //年=当前-1900  月=当前-1
        t.schedule(new MytimerTask(), new Date(118, 9, 11, 11, 57, 30),3000);
        
        while(true) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(new Date());
        }
    }
}

class MytimerTask extends TimerTask {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("起床上班");
    }
}

4_多线程(两个线程间的通信) *

• 1.什么时候需要通信

  • 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

• 2.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 Demo8_Notify {
    //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) {                //当前线程等待
                this.wait();
            }
            System.out.print("我");
            System.out.print("爱");
            System.out.print("写");
            System.out.print("代");
            System.out.print("码");
            System.out.print("\r\n");
            flag = 2;
            this.notify();            //随机唤醒单个等待线程
        }
    }
    
    public void print2() throws InterruptedException {
        synchronized(this) {
            if(flag != 2) {
                this.wait();                
            }
            System.out.print("学");
            System.out.print("习");
            System.out.print("编");
            System.out.print("程");
            System.out.print("\r\n");
            flag = 1;
            this.notify();
        }
    }
}

5_多线程(三个或三个以上间的线程通信)

• 1.多个线程通信的问题

  • notify()方法是随机唤醒一个线程
  • notifyAll()方法是唤醒所有线程
  • JDK5之前无法唤醒指定的一个线程
  • 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
• 2.在同步代码块中，用哪个对象锁，就用哪个对象调用wait方法

• 3.为什么wait方法和notify方法定义在Object这类中？

  • 因为锁对象可以是任意对象，Object是所有类的基类。

• 4.sleep方法和wait方法的区别？

  • a: sleep方法必须传入参数，参数就是时间值，时间到了自动醒来。
  • b: wait方法可以传入也可以不传入参数,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。
  • c: sleep方法在同步函数或同步代码块中，不释放锁。
  • d: wait方法在同步函数或者同步代码块中，释放锁。

public class Demo9_NotifyAll {
    public static void main(String[] args) {
        final Printer2 p = new Printer2();
        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();
        
        new Thread() {
            public void run() {
                while(true) {
                    try {
                        p.print3();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();
    }
}

class Printer2 {
    private int flag = 1;
    public void print1() throws InterruptedException {    
        synchronized(this) {
            while(flag != 1) {                //当前线程等待
                this.wait();
            }
            System.out.print("我");
            System.out.print("爱");
            System.out.print("写");
            System.out.print("代");
            System.out.print("码");
            System.out.print("\r\n");
            flag = 2;
            this.notifyAll();            //随机唤醒单个等待线程
        }
    }
    
    public void print2() throws InterruptedException {
        synchronized(this) {
            while(flag != 2) {    
                this.wait();                    //线程2等待                
            }
            System.out.print("学");
            System.out.print("习");
            System.out.print("编");
            System.out.print("程");
            System.out.print("\r\n");
            flag = 3;
            this.notifyAll();
        }
    }
    
    public void print3() throws InterruptedException {
        synchronized(this) {
            while(flag != 3) {
                this.wait();            //if语句在哪里等待，在哪里唤醒，while是循环判断
            }
            System.out.print("天");
            System.out.print("天");
            System.out.print("向");
            System.out.print("上");
            System.out.print("\r\n");
            flag = 1;
            this.notifyAll();
        }
    }
}

6_多线程(JDK1.5的新特性互斥锁) *

• 1.同步

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

• 2.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

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Demo91_ReentrantLock {
    public static void main(String[] args) {
        final Printer3 p = new Printer3();
        
        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();
        
        new Thread() {
            public void run() {
                while(true) {
                    try {
                        p.print3();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();
    }
}
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) {                //当前线程等待
                c1.await();
            }
            System.out.print("1");
            System.out.print("1");
            System.out.print("1");
            System.out.print("1");
            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("2");
            System.out.print("2");
            System.out.print("2");
            System.out.print("2");
            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("3");
            System.out.print("3");
            System.out.print("3");
            System.out.print("3");
            System.out.print("\r\n");
            flag = 1;
            c1.signal();
        r.unlock();
    }
}

7_多线程(线程组的概述和使用)(了解)

• A: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。

    • public final ThreadGroup getThreadGroup()//通过线程对象获取他所属于的组
    • public final String getName()//通过线程组对象获取他组的名字

  • 我们也可以给线程设置分组

    • 1,ThreadGroup(String name) 创建线程组对象并给其赋值名字
    • 2,创建线程对象
    • 3,Thread(ThreadGroup?group, Runnable?target, String?name)
    • 4,设置整组的优先级或者守护线程

  • B:案例演示

    • 线程组的使用,默认是主线程组
    • 线程组的使用,自己设定线程组

public class Demo4_ThreadGroup {
    public static void main(String[] args) {
//        demo1();
        //自己设定线程组
        ThreadGroup tg = new ThreadGroup("我是一个新的线程组");        //创建新的线程组
        MyRunnable2 mr = new MyRunnable2();                            //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);
    }

    private static void demo1() {
        //默认是主线程组
        MyRunnable2 mr = new MyRunnable2();
        Thread t1 = new Thread(mr, "张三");
        Thread t2 = new Thread(mr, "李四");
        
        ThreadGroup tg1 = t1.getThreadGroup();
        ThreadGroup tg2 = t2.getThreadGroup();
        
        System.out.println(tg1.getName());            //默认的是主线程
        System.out.println(tg2.getName());
    }
}

class MyRunnable2 implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        for(int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "...." + i);
        }
    }
}

8_多线程(线程的五种状态) *

• 看图说话
• 新建,就绪,运行,阻塞,死亡

9_多线程(线程池的概述和使用)(了解)

• A:线程池概述

  • 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。在JDK5之前，我们必须手动实现自己的线程池，从JDK5开始，Java内置支持线程池

• B:内置线程池的使用概述

  • JDK5新增了一个Executors工厂类来产生线程池，有如下几个方法

    • 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)
    • <T> Future<T> submit(Callable<T> 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

  • C:案例演示

    • 提交的是Runnable

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class Demo93_Executors {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);    //创建线程池
        // 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程
        pool.submit(new MyRunnable2());            //将线程放进池子里并执行
        pool.submit(new MyRunnable2());
        
        pool.shutdown();        //关闭线程池
    }
}

10_多线程(多线程程序实现的方式3)(了解)

• 提交的是Callable

• 多线程程序实现的方式3的好处

  • 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

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class Demo94_Callable {
    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;
    }
}

11_设计模式(简单工厂模式概述和使用)(了解)

• A: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

• B: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

• C: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

• D:案例演示

  • 动物抽象类：public abstract Animal { public abstract void eat(); }
  • 具体狗类：public class Dog extends Animal {}
  • 具体猫类：public class Cat extends Animal {}
  • 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，所以就知道了一个专门的类来创建对象。

public abstract class Animal {
    public abstract void eat();
}

public class Dog extends Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("狗吃肉");
    }
}

public class Cat extends Animal {
    @Override
    public void eat() {
        System.out.println("猫吃鱼");
    }
}

public class AnimalFactory {
    /*public static Dog createDog() {
        return new Dog();
    }
    
    public static Cat CreateCat() {
        return new Cat();
    }*/
    //发现方法会定义很多，复用性差
    
    public static Animal createAnimal(String name) {
        if("dog".equals(name)) {
            return new Dog();
        }else if("cat".equals(name)) {
            return new Cat();
        }else {
        return null;
        }
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
//        Dog d = AnimalFactory.createDog();
        Dog d = (Dog) AnimalFactory.createAnimal("dog");
        d.eat();
        
        Cat c = (Cat) AnimalFactory.createAnimal("cat");
        c.eat();
    }
}

12_设计模式(工厂方法模式的概述和使用)(了解)

• A: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。

• B: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

• C:缺点

  • 需要额外的编写代码，增加了工作量
• D:案例演示

        动物抽象类：public abstract Animal { 
                       public abstract void eat(); 
                   }
        工厂接口：public interface Factory {
                    public abstract Animal createAnimal();
                 }
        具体狗类：public class Dog extends Animal {
                    public void eat() {
                        System.out.println("狗吃肉");
                    }
                 }
        具体猫类：public class Cat extends Animal {
                    public void eat() {
                        System.out.println("猫吃鱼");
                    }
                 }
                 
    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，
所以就知道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。

        狗工厂：public class DogFactory implements Factory {
                    public Animal createAnimal() {
                        return new Dog();
                    }
                }
        猫工厂：public class CatFactory implements Factory {
                   public Animal createAnimal() {
                        return new Dog();
                    }
               }
        测试类：
        public class Test {
            public static void main(String[] args) {
                DogFactory df = new DogFactory();
                Dog d = (Dog) df.createAnimal();
                d.eat();
            }
        }

13_GUI(如何创建一个窗口并显示)

• Graphical User Interface(图形用户接口)。

        Frame  f = new Frame(“my window”);
        f.setLayout(new FlowLayout());//设置布局管理器
        f.setSize(500,400);//设置窗体大小
        f.setLocation(300,200);//设置窗体出现在屏幕的位置
        f.setIconImage(Toolkit.getDefaultToolkit().createImage("qq.png"));
        f.setVisible(true);

14_GUI(布局管理器)

• FlowLayout（流式布局管理器）

  • 从左到右的顺序排列。
  • Panel默认的布局管理器。

• BorderLayout（边界布局管理器）

  • 东，南，西，北，中
  • Frame默认的布局管理器。

• GridLayout（网格布局管理器）

  • 规则的矩阵

• CardLayout（卡片布局管理器）

  • 选项卡

• GridBagLayout（网格包布局管理器）

  • 非规则的矩阵

15_GUI(窗体监听)

    Frame f = new Frame("我的窗体");
    //事件源是窗体,把监听器注册到事件源上
    //事件对象传递给监听器
    f.addWindowListener(new WindowAdapter() {
              public void windowClosing(WindowEvent e) {
                         //退出虚拟机,关闭窗口
            System.exit(0);
        }
    });

16_GUI(鼠标监听)

17_GUI(键盘监听和键盘事件)

18_GUI(动作监听)

19_设计模式(适配器设计模式) *

• a.什么是适配器

  • 在使用监听器的时候, 需要定义一个类事件监听器接口.
  • 通常接口中有多个方法, 而程序中不一定所有的都用到, 但又必须重写, 这很繁琐.
  • 适配器简化了这些操作, 我们定义监听器时只要继承适配器, 然后重写需要的方法即可.

• b.适配器原理

  • 适配器就是一个类, 实现了监听器接口, 所有抽象方法都重写了, 但是方法全是空的.
  • 适配器类需要定义成抽象的,因为创建该类对象,调用空方法是没有意义的
  • 目的就是为了简化程序员的操作, 定义监听器时继承适配器, 只重写需要的方法就可以了.

20_GUI(需要知道的)

• 事件处理

  • 事件: 用户的一个操作
  • 事件源: 被操作的组件
  • 监听器: 一个自定义类的对象, 实现了监听器接口, 包含事件处理方法,把监听器添加在事件源上, 当事件发生的时候虚拟机就会自动调用监听器中的事件处理方法

public class Demo1_Adapter {
/*
    * @param args
    * 适配器设计模式
    * 鲁智深
    * */
    public static void main(String[] args) {
        
    }
}
interface 和尚 {
    public void 打坐();
    public void 念经();
    public void 撞钟();
    public void 习武();
}

abstract class 天罡星 implements 和尚{            //声明成抽象的原因是，不想让其他类创建本类对象，因为创建也没有意义

    @Override
    public void 打坐() {
    }

    @Override
    public void 念经() {
    }

    @Override
    public void 撞钟() {
    }

    @Override
    public void 习武() {
    }
}

class 鲁智深 extends 天罡星{
    public void 习武() {
        System.out.println("倒拔垂杨柳");
        System.out.println("拳打镇关西");
        System.out.println("大闹野猪林");
        System.out.println("..........");
    }
}