多线程实例

港控/mmm° 2022-03-12 02:18 387阅读 0赞

一.相关知识：

原博文链接：[https://blog.csdn.net/dreamweaver\_zhou/article/details/79876064][https_blog.csdn.net_dreamweaver_zhou_article_details_79876064]

Java多线程程序设计到的知识：

（一）对同一个数量进行操作

（二）对同一个对象进行操作

（三）回调方法使用

（四）线程同步，死锁问题

（五）线程通信

等等

二．示例一：三个售票窗口同时出售20张票;

程序分析：1.票数要使用同一个静态值

2.为保证不会出现卖出同一个票数，要java多线程同步锁。

设计思路：1.创建一个站台类Station，继承Thread，重写run方法，在run方法里面执行售票操作！售票要使用同步锁：即有一个站台卖这张票时，其他站台要等这张票卖完！

2.创建主方法调用类

（一）创建一个站台类，继承Thread  
package com.xykj.threadStation;  
    
public class Station extends Thread \{  
    
// 通过构造方法给线程名字赋值  
public Station(String name) \{  
super(name);// 给线程名字赋值  
\}  
    
// 为了保持票数的一致，票数要静态  
static int tick = 20;  
    
// 创建一个静态钥匙  
static Object ob = "aa";//值是任意的  
    
// 重写run方法，实现买票操作  
@Override  
public void run() \{  
while (tick > 0) \{  
synchronized (ob) \{// 这个很重要，必须使用一个锁，  
// 进去的人会把钥匙拿在手上，出来后才把钥匙拿让出来  
if (tick > 0) \{  
System.out.println(getName() + "卖出了第" + tick + "张票");  
tick--;  
\} else \{  
System.out.println("票卖完了");  
\}  
\}  
try \{  
sleep(1000)；//休息一秒  
\} catch (InterruptedException e) \{  
e.printStackTrace();  
\}  
    
\}  
\}  
    
\}

（二）创建主方法调用类  
package com.xykj.threadStation;  
    
public class MainClass \{  
/\*\*  
\* java多线程同步锁的使用  
\* 示例：三个售票窗口同时出售10张票  
\* \*/  
public static void main(String\[\] args) \{  
//实例化站台对象，并为每一个站台取名字  
Station station1=new Station("窗口1");  
Station station2=new Station("窗口2");  
Station station3=new Station("窗口3");  
    
// 让每一个站台对象各自开始工作  
station1.start();  
station2.start();  
station3.start();  
    
\}  
    
\}

程序运行结果：

可以看到票数是不会有错的！

三．示例二：两个人AB通过一个账户A在柜台取钱和B在ATM机取钱！

程序分析：钱的数量要设置成一个静态的变量。两个人要取的同一个对象值

（一）创建一个Bank类  
package com.xykj.bank;  
    
public class Bank \{  
    
// 假设一个账户有1000块钱  
static int money = 1000;  
    
// 柜台Counter取钱的方法  
public void Counter(int money) \{// 参数是每次取走的钱  
Bank.money -= money;//取钱后总数减少  
System.out.println("A取走了" + money + "还剩下" + (Bank.money));  
\}  
    
// ATM取钱的方法  
public void ATM(int money) \{// 参数是每次取走的钱  
Bank.money -= money;//取钱后总数减少  
System.out.println("B取走了" + money + "还剩下" + (Bank.money));  
\}  
    
\}

（二）创建一个PersonA类  
package com.xykj.bank;  
    
public class PersonA extends Thread \{  
// 创建银行对象  
Bank bank;  
    
// 通过构造器传入银行对象，确保两个人进入的是一个银行  
public PersonA(Bank bank) \{  
this.bank = bank;  
\}  
    
//重写run方法，在里面实现使用柜台取钱  
@Override  
public void run() \{  
while (Bank.money >= 100) \{  
bank.Counter(100);// 每次取100块  
try \{  
sleep(100);// 取完休息0.1秒  
\} catch (InterruptedException e) \{  
e.printStackTrace();  
\}  
\}  
\}  
\}

（三）创建一个PersonB类  
package com.xykj.bank;  
    
public class PersonB extends Thread \{  
// 创建银行对象  
Bank bank;  
    
// 通过构造器传入银行对象，确保两个人进入的是一个银行  
public PersonB(Bank bank) \{  
this.bank = bank;  
\}  
    
// 重写run方法，在里面实现使用柜台取钱  
@Override  
public void run() \{  
while (Bank.money >= 200) \{  
bank.ATM(200);// 每次取200块  
try \{  
sleep(100);// 取完休息0.1秒  
\} catch (InterruptedException e) \{  
e.printStackTrace();  
\}  
\}  
    
\}  
\}

（四）创建主方法的调用类  
package com.xykj.bank;  
    
public class MainClass \{  
/\*\*  
\* 两个人AB通过一个账户A在柜台取钱和B在ATM机取钱  
\* \*/  
public static void main(String\[\] args) \{  
// 实力化一个银行对象  
Bank bank = new Bank();  
// 实例化两个人，传入同一个银行的对象  
PersonA pA = new PersonA(bank);  
PersonB pB = new PersonB(bank);  
// 两个人开始取钱  
pA.start();  
pB.start();  
    
\}  
    
\}

运行结果：

可以看到取完就停止运行了。

四．示例三：龟兔赛跑问题

龟兔赛跑：20米     //只要为了看到效果，所有距离缩短了

要求：

1.兔子每秒0.5米的速度，每跑2米休息10秒，

2.乌龟每秒跑0.1米，不休息

3.其中一个跑到终点后另一个不跑了！

程序设计思路：

1.创建一个Animal动物类，继承Thread，编写一个running抽象方法，重写run方法，把running方法在run方法里面调用。

2.创建Rabbit兔子类和Tortoise乌龟类，继承动物类

3.两个子类重写running方法

4.本题的第3个要求涉及到线程回调。需要在动物类创建一个回调接口，创建一个回调对象

（一）创建Animal动物类  
package com.xykj.rabbit\_tortoise;  
    
public abstract class Animal extends Thread\{  
    
public double length=20;//比赛的长度  
    
public abstract void runing();//抽象方法需要子类实现  
    
//在父类重写run方法，在子类只要重写running方法就可以了  
@Override  
public void run() \{  
super.run();  
while (length>0) \{  
runing();  
\}  
\}  
    
//在需要回调数据的地方（两个子类需要），声明一个接口  
public static interface Calltoback\{  
public void win();  
\}  
    
//2.创建接口对象  
public Calltoback calltoback;  
    
\}

（二）创建Rabbit兔子类  
package com.xykj.rabbit\_tortoise;  
    
public class Rabbit extends Animal \{  
    
public Rabbit() \{  
setName("兔子");// Thread的方法，给线程赋值名字  
\}  
    
// 重写running方法，编写兔子的奔跑操作  
@Override  
public void runing() \{  
// 跑的距离  
double dis = 0.5;  
length -= dis;//跑完后距离减少  
if (length <= 0) \{  
length = 0;  
System.out.println("兔子获得了胜利");  
//给回调对象赋值，让乌龟不要再跑了  
if (calltoback != null) \{  
calltoback.win();  
\}  
\}  
System.out.println("兔子跑了" + dis + "米，距离终点还有" + (int)length + "米");  
    
if (length % 2 == 0) \{// 两米休息一次  
try \{  
sleep(1000);  
\} catch (InterruptedException e) \{  
e.printStackTrace();  
\}  
\}  
\}  
\}

（三）创建Tortoise乌龟类  
package com.xykj.rabbit\_tortoise;  
    
public class Tortoise extends Animal \{  
    
public Tortoise() \{  
setName("乌龟");// Thread的方法，给线程赋值名字  
\}  
    
// 重写running方法，编写乌龟的奔跑操作  
@Override  
public void runing() \{  
// 跑的距离  
double dis = 0.1;  
length -= dis;  
if (length <= 0) \{  
length = 0;  
System.out.println("乌龟获得了胜利");  
// 让兔子不要在跑了  
if (calltoback != null) \{  
calltoback.win();  
\}  
\}  
System.out.println("乌龟跑了" + dis + "米，距离终点还有" + (int) length + "米");  
try \{  
sleep(100);  
\} catch (InterruptedException e) \{  
e.printStackTrace();  
\}  
\}  
\}

（四）创建一个让动物线程停止的类，这里要实现回调接口  
package com.xykj.rabbit\_tortoise;  
    
import com.xykj.rabbit\_tortoise.Animal.Calltoback;  
    
public class LetOneStop implements Calltoback \{  
    
// 动物对象  
Animal an;  
    
// 获取动物对象，可以传入兔子或乌龟的实例  
public LetOneStop(Animal an) \{  
this.an = an;  
\}  
    
//让动物的线程停止  
@Override  
public void win() \{  
// 线程停止  
an.stop();  
\}  
    
\}

（五）创建一个主方法调用类，  
package com.xykj.rabbit\_tortoise;  
    
public class MainClass \{  
/\*\*  
\* 龟兔赛跑：20米  
\* \*/  
public static void main(String\[\] args) \{  
//实例化乌龟和兔子  
Tortoise tortoise = new Tortoise();  
Rabbit rabbit = new Rabbit();  
//回调方法的使用，谁先调用calltoback方法，另一个就不跑了  
LetOneStop letOneStop1 = new LetOneStop(tortoise);  
rabbit.calltoback = letOneStop1;//让兔子的回调方法里面存在乌龟对象的值，可以把乌龟stop  
LetOneStop letOneStop2 = new LetOneStop(rabbit);  
tortoise.calltoback = letOneStop2;//让乌龟的回调方法里面存在兔子对象的值，可以把兔子stop  
//开始跑  
tortoise.start();  
rabbit.start();  
    
\}  
    
\}

运行结果：

可以看到结果兔子赢了。

一般来说兔子获得了胜利是在最后输出的，

但是，由于线程一直在执行所以会出现：

“兔子跑了0.5米，距离终点还有0米”还没来得及输出完，

而“兔子获得了胜利”已经输出完毕了。

五．实例四:

在一个KFC内，服务员负责生产食物，消费者负责消费食物；

当生产到一定数量可以休息一下，直到消费完食物，再马上生产，一直循环

程序涉及到的内容：

1.这设计到java模式思想：生产者消费者模式

2.要保证操作对象的统一性，即消费者和服务者都是跟同一个KFC发生关系的，KFC只能new一次

3.this.notifyAll();和 this.wait();一个是所有唤醒的意思，一个是让自己等待的意思；

比如本题中，生产者生产完毕后，先所有唤醒（包括消费者和生产者），再让所有自己（生产者）等待

这时，消费者开始消费，直到食材不够，先所有唤醒（包括消费者和生产者），再让所有自己（消费者）等待

一直执行上面的操作的循环

4.生产者和消费者都要继承Thread，才能实现多线程的启动

程序设计的步骤思路：

1.创建一个食物类Food，有存放/获取食物的名称的方法

2.创建一个KFC类，有生产食物和消费食物的方法

3.创建一个客户类Customer，继承Thread，重写run方法，在run方法里面进行消费食物操作

4.创建一个服务员类Waiter，继承Thread，重写run方法，在run方法里面进行生产食物的操作

5.创建主方法的调用类

（一）创建一个食物类Food

package com.xykj.producer\_consumer;  
    
public class Food \{  
String name="";  
//通过构造方法传入食物的名字  
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）创建一个KFC类

package com.xykj.producer\_consumer;  
import java.util.ArrayList;  
import java.util.List;  
    
public class KFC \{  
   
    //食物的种类  
    String\[\] names = \{ "薯条", "烧板", "鸡翅", "可乐" \};  
       
    //生产的最大值，到达后可以休息  
    static final int Max = 20;  
       
    //存放食物的集合  
    List<Food> foods = new ArrayList<Food>();  
        
    // 生产食物的方法  
    public void prod(int index) \{  
        synchronized (this) \{  
            // 如果食物数量大于20  
            while (foods.size() > Max) \{  
                System.out.println("食材够了");  
                this.notifyAll();//这个唤醒是针对生产者和消费者，有all  
                try \{  
                    String name=Thread.currentThread().getName();  
                    this.wait();//这个唤醒是针对生产者，没有all  
                    System.out.println("生产者："+name);  
                \} catch (InterruptedException e) \{  
                    e.printStackTrace();  
                \}  
            \}  
                
            // 开始生产食物食物//有一点要注意的  
            System.out.println("开始生产食物");  
            for (int i = 0; i < index; i++) \{  
                Food food = new Food(names\[(int) (Math.random() \* 4)\]);  
                foods.add(food);  
                System.out.println("生产了" + food.getName() + foods.size());  
            \}  
        \}  
    \}  
        
    // 消费食物的方法  
    public void consu(int index) \{  
        synchronized (this) \{  
            while (foods.size() < index) \{  
                System.out.println("食材不够了");  
                this.notifyAll();//这个唤醒是针对生产者和消费者，有all  
                try \{  
                    String name=Thread.currentThread().getName();  
                    this.wait();//这个唤醒是针对消费者，没有all  
                    System.out.println("消费者："+name);  
                \} catch (InterruptedException e) \{  
                    e.printStackTrace();  
                \}  
            \}  
            // 足够消费  
            System.out.println("开始消费");  
            for (int i = 0; i < index; i++) \{  
                Food food = foods.remove(foods.size() - 1);  
                System.out.println("消费了一个" + food.getName() + foods.size());  
            \}  
        \}  
    \}  
\}

（三）创建一个客户类Customer  
package com.xykj.producer\_consumer;  
    
public class Customers extends Thread\{  
KFC kfc;  
//KFC要传入，保证每一个服务员和用户在同一个KFC对象内  
public Customers(KFC kfc) \{  
this.kfc=kfc;  
\}  
@Override  
public void run() \{  
int size=(int)(Math.random()\*5);//每次要消费的食物的数量  
while (true) \{  
kfc.consu(size);//在消费的方法里面传入参数  
\}  
    
\}  
\}

（四）创建一个服务员类Waiter  
package com.xykj.producer\_consumer;  
    
public class Waiter extends Thread\{  
KFC kfc;  
//KFC要传入，保证每一个服务员和用户在同一个KFC对象内  
public Waiter(KFC kfc) \{  
this.kfc=kfc;  
\}  
@Override  
public void run() \{  
int size=(int)(Math.random()\*5)+5;//每次生产的数量  
while (true) \{  
kfc.prod(size);//传入每次生产的数量  
\}  
    
\}  
\}

（五）创建主方法的调用类  
package com.xykj.producer\_consumer;  
    
public class MainClass \{  
/\*\*  
\* 生产者消费者模式  
\*  
\* \*/  
public static void main(String\[\] args) \{  
    
// 只实例化一个KFC对象，保证每一个服务员和用户在同一个KFC对象内  
KFC kfc = new KFC();  
    
//实例化4个客户对象  
Customers c1 = new Customers(kfc);  
Customers c2 = new Customers(kfc);  
Customers c3 = new Customers(kfc);  
Customers c4 = new Customers(kfc);  
    
//实例化3个服务员对象  
Waiter waiter1 = new Waiter(kfc);  
Waiter waiter2 = new Waiter(kfc);  
Waiter waiter3 = new Waiter(kfc);  
    
//让所有的对象的线程都开始工作  
waiter1.start();  
waiter2.start();  
waiter3.start();  
c1.start();  
c2.start();  
c3.start();  
c4.start();  
\}  
    
\}

六．示例五：设计四个线程对象对同一个数据进行操作，

两个线程执行减操作，两个线程执行加操作。

程序分析：1.创建一个ThreadAddSub类继承Thread，重写run方法

2.在run方法里面实现加和减的操作，每次操作后睡眠1秒

3.创建主方法调用类

（一）创建一个ThreadAddSub类  
package com.xykj.add;  
    
public class ThreadAddSub extends Thread \{  
//判断要进行的操作  
boolean operate = true;  
//要操作的数  
static int sum = 0;  
    
// 把操作运算通过构造方法传进来  
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("减后，sum="+sum);  
\}  
try \{  
sleep(500);// 睡眠0.5秒  
\} catch (InterruptedException e) \{  
e.printStackTrace();  
\}  
\}  
    
\}  
\}

（二）创建主方法调用类  
emptypackage com.xykj.add;  
    
public class MainClass \{  
/\*\*  
\* (线程同步)  
\* \*/  
public static void main(String\[\] args) \{  
    
//创建一个存放ThreadAddSub对象的数组  
ThreadAddSub\[\] tSub=new ThreadAddSub\[4\];  
for (int i = 0; i < tSub.length; i++) \{  
    
//把实例化ThreadAddSub对象赋值到数组内  
//第一三个是true，二四个是false  
tSub\[i\]=new ThreadAddSub(i%2==0?true:false);  
    
//让线程开始工作  
tSub\[i\].start();  
\}  
    
\}  
    
\}

线程示例总结：

代码块锁是一个防止数据发生错误的一个重要手段。

对象的统一性是非常重要的，这要想到对象的传入问题，

要操作的对象只能new一次，其他的操作都是对这个传入的对象进行的，

才能保证数据一致性，完整性和正确性。

练习题目：

1. （多线程）代码实现火车站4个卖票窗口同时买票的场景，输出示例：  
窗口1卖票  
窗口2卖票  
窗口1卖票  
...  
2. （线程同步）代码实现火车站4个窗口同时卖100张票的代码逻辑，同一个窗口不能卖同一  
张张票。  
3. （线程通信）小明打算去提款机上取钱，发现卡上没钱，这时候他告知妈妈去存钱，妈妈  
存了钱了，告知小明存好了可以取钱了。(PS:小明分多次取钱，每次取100，当发现钱不够  
100，就等待妈妈存钱，小明他妈每次存2000，当发现钱小于100就存钱，就存钱，并且  
通知小明去取钱，当大于100就等待小明钱不够是再存)  
4. (线程同步)设计四个线程对象对同一个数据进行操作，两个线程执行减操作，两个线程执行  
加操作。  
5. （线程通信）制作两个线程对象，要求用同步块的方式使第一个线程运行2次，然后将自己  
阻塞起来，唤醒第二个线程，第二个线程再运行2次，然后将自己阻塞起来，唤醒第一个线  
程……两个线程交替执行。  
6. （线程同步）设计4个线程，其中两个线程每次对j增加1，另外两个线程对j每次减少1。  
7. （线程通信）子线程循环10次，接着主线程循环100，接着又回到子线程循环10次，接着  
再回到主线程又循环100，如此循环50次。  
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作者：DreamWeaver\_Zhou   
来源：CSDN   
原文：https://blog.csdn.net/dreamweaver\_zhou/article/details/79876064   
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