多线程实现，并发，静态代{过}{滤}理以及lambda表达式的推演知识详解

黑白客 · 发表于 2021-2-26 15:33

本帖最后由黑白客于 2021-2-26 15:36 编辑

java多线程
线程简介
线程实现
初识并发问题
实现Callable接口
静态代{过}{滤}理
Lambda表达式

java多线程

线程简介

多线程：比如我们可以在电脑上一边听音乐，一边浏览网页等等。

核心概念
- 程序是静态的，一个程序跑起来之后就会变成一个进程，一个进程里可以有多个线程。main方法是主线程
- 线程就是独立的执行路径
- 在程序运行时，即使自己没有创建线程，后台也会有多个线程，如：主线程，gc线程（垃圾回收机制）
- main方法为主线程，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。调度器是与电脑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。
- 每个线程在自己工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致

线程实现

方法一
- 创建一个类，继承Thread类。实现其run（）方法、run方法就是线程体
- 在main方法中创建类的对象，调用start（）方法。实现多线程。如果调用run方法，就不会实现多线程。是单线程。
- 线程创建之后并不会立即执行，需要cpu的调度安排。cpu在同一时间只能调用一个线程。

网图下载：利用多线程，下载多个网图

package com.wang.threadDemo;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

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

/**
 * @author: 王海新
 * @Date: 2021/2/22 11:24
 * @Description:下载网图
 */
public class TestThread2 extends Thread {
    private String url;
    private String name;

    TestThread2(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void run() {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.download(url,name);
        System.out.println("文件被下载了" + name);
    }
    public static void main(String[] args) {
        TestThread2 test1 = new TestThread2("https://ss1.baidu.com/9vo3dSag_xI4khGko9WTAnF6hhy/zhidao/pic/item/cdbf6c81800a19d86524639732fa828ba61e4679.jpg", "1.jpg");
        TestThread2 test2 = new TestThread2("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fimg.08087.cc%2Fuploads%2F20191221%2F19%2F1576927577-ezdtLhXcng.jpg&refer=http%3A%2F%2Fimg.08087.cc&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=jpeg?sec=1616557755&t=9c5d0cdc0fd6d2988b9522d0dab2f9c7", "2.jpg");
        TestThread2 test3 = new TestThread2("https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fimg.08087.cc%2Fuploads%2F20190819%2F10%2F1566182328-nwMPsxzGXL.jpg&refer=http%3A%2F%2Fimg.08087.cc&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=jpeg?sec=1616557823&t=e0da3b689853d27b1a26d2879faec7eb", "3.jpg");

        test1.start();
        test2.start();
        test3.start();

    }
}

/*********************************************************************************************************************
 * @Author:  王海新
 * @Date:  11:26  2021/2/22
 * @Version:  1.0.0
 * @Description:  下载器
 */
class  WebDownloader{
    //下载方法
    public void download(String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("io出错，出错方法：WebDownload");
        }
    }
}

第二种方法：实现Runable接口，推荐使用避免单线程的局限性。

package com.wang.threadDemo;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

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

/**
 * @author: 王海新
 * @Date: 2021/2/22 16:36
 * @Description: 实现Runnable接口
 *
 */
public class TestThread3 implements Runnable {
    private String url;
    private String name;

    TestThread3(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void run() {
        WebDownloader1 webDownloader = new WebDownloader1();
        webDownloader.download1(url,name);
        System.out.println("文件被下载了" + name);
    }
    public static void main(String[] args) {

        TestThread3 test1 = new TestThread3(
                "https://ss1.baidu.com/9vo3dSag_xI4khGko9WTAnF6hhy/zhidao/pic/item/cdbf6c81800a19d86524639732fa828ba61e4679.jpg", "4.jpg");
        TestThread3 test2 = new TestThread3(
                "https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fimg.08087.cc%2Fuploads%2F20191221%2F19%2F1576927577-ezdtLhXcng.jpg&refer=http%3A%2F%2Fimg.08087.cc&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=jpeg?sec=1616557755&t=9c5d0cdc0fd6d2988b9522d0dab2f9c7", "5.jpg");
        TestThread3 test3 = new TestThread3(
                "https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fimg.08087.cc%2Fuploads%2F20190819%2F10%2F1566182328-nwMPsxzGXL.jpg&refer=http%3A%2F%2Fimg.08087.cc&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=jpeg?sec=1616557823&t=e0da3b689853d27b1a26d2879faec7eb", "6.jpg");

        new Thread(test1).start();
        new Thread(test2).start();
        new Thread(test3).start();

    }
}

/*********************************************************************************************************************
 * @Author:  王海新
 * @Date:  11:26  2021/2/22
 * @Version:  1.0.0
 * @Description:  下载器
 */
class  WebDownloader1 {
    //下载方法
    public void download1(String url, String name) {

        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("io出错，出错方法：WebDownload1");
        }
    }
}

基本上和继承Thread类相同，只是在调用的时候。

new 实现类

new Thread（实现类名）.start（）；来调用

初识并发问题

通过以下程序，可以发现在抢票的过程中，多个线程操作

同一个资源，会出现错误

package com.wang.threadDemo;

/**
 * @author: 王海新
 * @Date: 2021/2/22 17:07
 * @Description: 多个线程同时操作一个对象
 * 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，不安全
 */
public class TestThread4 implements Runnable{
    private int ticketNumbel = 10; //火车票
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (ticketNumbel <= 0) {
                break;
            }
            //添加延迟
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 拿到了第" + ticketNumbel-- + "张票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread4 ticket = new TestThread4();

        new Thread(ticket,"小明").start();
        new Thread(ticket,"老师").start();
        new Thread(ticket,"黄牛党").start();
        new Thread(ticket,"键盘侠").start();
    }
}

利用以下龟兔赛跑的案例，来巩固一下多线程的概念

package com.wang.threadDemo;

/**
 * @author: 王海新
 * @Date: 2021/2/22 17:26
 * @Description: 龟兔赛跑
 *
 */
public class Race implements Runnable {

    private  static String winner;//胜利者
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            //模拟兔子睡觉
            if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i == 90) {
                try {
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--> 跑了 " + i +"步");
            //判断是否跑完一百步
            if (gameOver(i)) {
                break;
            }
        }
    }
/*********************************************************************************************************************
 * @Author:  王海新
 * @Date:  17:34  2021/2/22
 * @Version:  1.0.0
 * @Description:  判断是否结束比赛
 */
    private boolean gameOver(int steps){
        //判断是否存在胜利者
        if (winner != null) {//已经存在获胜者
            return true;
        }
        if (steps >= 100) {
            winner = Thread.currentThread().getName();
            System.out.println( winner + "获胜");
            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

package com.wang.threadDemo;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

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

/**
 * @author: 王海新
 * @Date: 2021/2/25 19:18
 * @Description:线程创建方式三：实现callable接口
 * 可以获取一个返回值
 * 可以抛出异常
 * 但是需要创建一个服务，通过服务提交
 */
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
    private String url;
    private String name;

    TestCallable(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public Boolean call() {
        WebDownloader3 webDownloader = new WebDownloader3();
        webDownloader.download1(url,name);
        System.out.println("文件被下载了" + name);
        return true;
    }
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {

        TestCallable test1 = new TestCallable(
                "https://ss1.baidu.com/9vo3dSag_xI4khGko9WTAnF6hhy/zhidao/pic/item/cdbf6c81800a19d86524639732fa828ba61e4679.jpg", "4.jpg");
        TestCallable test2 = new TestCallable(
                "https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fimg.08087.cc%2Fuploads%2F20191221%2F19%2F1576927577-ezdtLhXcng.jpg&refer=http%3A%2F%2Fimg.08087.cc&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=jpeg?sec=1616557755&t=9c5d0cdc0fd6d2988b9522d0dab2f9c7", "5.jpg");
        TestCallable test3 = new TestCallable(
                "https://gimg2.baidu.com/image_search/src=http%3A%2F%2Fimg.08087.cc%2Fuploads%2F20190819%2F10%2F1566182328-nwMPsxzGXL.jpg&refer=http%3A%2F%2Fimg.08087.cc&app=2002&size=f9999,10000&q=a80&n=0&g=0n&fmt=jpeg?sec=1616557823&t=e0da3b689853d27b1a26d2879faec7eb", "6.jpg");

        //1 创建执行服务
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);

        //2 提交执行
        Future<Boolean> s1 = ser.submit(test1);
        Future<Boolean> s2 = ser.submit(test2);
        Future<Boolean> s3 = ser.submit(test3);

        //3 获取结果
        boolean q = s1.get();
        boolean q1 = s2.get();
        boolean q2 = s3.get();

        //4 关闭服务
        ser.shutdown();
    }
}

/*********************************************************************************************************************
 * @Author:  王海新
 * @Date:  19:21  2021/2/25
 * @Version:  1.0.0
 * @Description:  下载器
 */
class  WebDownloader3 {
    //下载方法
    public void download1(String url, String name) {

        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("io出错，出错方法：WebDownload1");
        }
    }
}

静态代{过}{滤}理

看一个结婚的案例

package com.wang.threadDemo1;

/**
 * @author: 王海新
 * @Date: 2021/2/26 09:49
 * @Description: 静态代{过}{滤}理模式总结
 * 真实对象和代{过}{滤}理对象都要实现同一个接口
 * 代{过}{滤}理对象要代{过}{滤}理真实角色
 *
 * 好处：
 *  代{过}{滤}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 StacticProxy {
    public static void main(String[] args) {
        WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(new You());
        weddingCompany.HappyMarry();
        //还可以简写为一行代码
        // new WeddingCompany(new You()).HappyMarry();
    }
}

//结婚的接口
interface Marry{
    /*********************************************************************************************************************
     * @Author:  王海新
     * @Date:  9:53  2021/2/26
     * @Version:  1.0.0
     * @Description: 开心的结婚
     *     人间四大喜事
     *     * 久旱逢甘露
     *     * 他乡遇故知
     *     * 洞房花烛夜
     *     * 金榜题名时
     */
    void HappyMarry();
}

/*********************************************************************************************************************
 * @Author:  王海新
 * @Date:  9:54  2021/2/26
 * @Version:  1.0.0
 * @Description:  真实角色，你去结婚
 */
class You implements Marry{
    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("我要结婚啦");
    }
}
/*********************************************************************************************************************
 * @Author:  王海新
 * @Date:  9:55  2021/2/26
 * @Version:  1.0.0
 * @Description:  代{过}{滤}理角色，帮助你结婚
 * 他会在你原来实现功能之前之后添加新的东西
 */
class WeddingCompany implements Marry{

    private Marry target;

    public WeddingCompany(Marry target) {
        this.target = target;
    }

    @Override
    public void HappyMarry() {
        before();
        this.target.HappyMarry();
        after();
    }

    private void after() {
        System.out.println("收尾款");
    }

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

Lambda表达式

理解函数式接口是学习Lamda表达式的关键所在

Lamda函数式接口的定义：
- 任何接口，如果只包含唯一一个抽象方法，那么它就是一个函数式接口。
- 对于函数式接口，就可以通过lambda表达式来创建接口
lambda推演过程

package com.wang.threadDemo1;

/**
 * @author: 王海新
 * @Date: 2021/2/26 11:00
 * @Description: 推演lambda表达式
 */
public class lambda {
    //2.定义一个静态内部类，实现
    static class Like2 implements Ilike{
        @Override
        public void lambda() {
            System.out.println(2);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //1.创建外部类对象实现
        Ilike like = new Like();
        like.lambda();

        Like2 likeq = new Like2();
        likeq.lambda();

        //3.定义一个局部内部类实现
        class Like3 implements Ilike{
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println(3);
            }
        }
        Like3 like1 = new Like3();
        like1.lambda();

        //4.匿名内部类，没有类的名称，必须借助类的接口或者父类
        like = new Ilike(){
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println(4);
            }
        };
        like.lambda();

        //5.使用lambda简化
        like = () -> {
            System.out.println("5");
        };
        like.lambda();
    }

}

//定义一个函数式接口
interface Ilike{
    void lambda();
}

//定义一个实现类
class Like implements Ilike{

    @Override
    public void lambda() {
        System.out.println(1);
    }
}

lambda表达式简化

package com.wang.threadDemo1.lambda;

/**
 * @author: 王海新
 * @Date: 2021/2/26 11:33
 * @Description: 函数式接口的有参方法 简化
  * 多个参数也可以去掉参数类型，但是要去掉都去掉。必须加上括号
 */
public class lambda2 {
    public static void main(String[] args) {
        //1
        Iove iove = (int a) ->{
            System.out.println("爱你"+a);
        };
        iove.honey(111);

        //2 去掉形参的参数类型
        Iove iove1 = (a) ->{
            System.out.println("爱你"+a);
        };
        iove1.honey(222);

        //3 去掉括号(无参方法不可以去掉
        Iove iove2 = a ->{
            System.out.println("爱你"+a);
        };
        iove2.honey(333);

        //4 去掉大括号（假如你的代码有多行，就不可以去掉大括号，因为一个分号就表示结束了。没办法添加新的一行
        Iove iove3 = a ->  System.out.println("爱你"+a);
        iove3.honey(444);
    }

}

interface Iove{
    void honey(int a);
}

aa361611002 · 发表于 2021-2-26 16:17

楼主头像好评

白衣国度 · 发表于 2021-2-26 16:53

皮卡丘很好看，真不错

JsFuck攻城狮 · 发表于 2021-2-26 17:43

有头像妹子的种子吗求分享

nj001 · 发表于 2021-2-26 23:07

java的函数式编程让人心累

黑白客 · 发表于 2021-2-27 11:52

nj001 发表于 2021-2-26 23:07
java的函数式编程让人心累

嗯？是吗？

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