Java基础：等待唤醒机制、线程池1. 等待唤醒机制2. 线程池

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我是靠谱客的博主温柔楼房，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Java基础：等待唤醒机制、线程池1. 等待唤醒机制2. 线程池，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

1. 等待唤醒机制

1.1 线程间通信

概念：多个线程在处理同一个资源，但是处理的动作（线程的任务）却不相同。

比如：线程A用来生成包子的，线程B用来吃包子的，包子可以理解为同一资源，线程A与线程B处理的动作，一个
是生产，一个是消费，那么线程A与线程B之间就存在线程通信问题。
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为什么要处理线程间通信：
多个线程并发执行时, 在默认情况下CPU是随机切换线程的，当我们需要多个线程来共同完成一件任务，并且我们
希望他们有规律的执行, 那么多线程之间需要一些协调通信，以此来帮我们达到多线程共同操作一份数据。

如何保证线程间通信有效利用资源：
多个线程在处理同一个资源，并且任务不同时，需要线程通信来帮助解决线程之间对同一个变量的使用或操作。就
是多个线程在操作同一份数据时，避免对同一共享变量的争夺。也就是我们需要通过一定的手段使各个线程能有效
的利用资源。而这种手段即—— 等待唤醒机制。

1.2 等待唤醒机制

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什么是等待唤醒机制

这是多个线程间的一种协作机制。谈到线程我们经常想到的是线程间的竞争（race），比如去争夺锁，但这并不是
故事的全部，线程间也会有协作机制。就好比在公司里你和你的同事们，你们可能存在在晋升时的竞争，但更多时
候你们更多是一起合作以完成某些任务。

就是在一个线程进行了规定操作后，就进入等待状态（wait()），等待其他线程执行完他们的指定代码过后再将
其唤醒（notify()）;在有多个线程进行等待时，如果需要，可以使用 notifyAll()来唤醒所有的等待线程。
wait/notify 就是线程间的一种协作机制。

等待唤醒中的方法

等待唤醒机制就是用于解决线程间通信的问题的，使用到的3个方法的含义如下：

wait：线程不再活动，不再参与调度，进入 wait set 中，因此不会浪费 CPU 资源，也不会去竞争锁了，这时
的线程状态即是 WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的动作，也即是“通知（notify）”在这个对象
上等待的线程从wait set 中释放出来，重新进入到调度队列（ready queue）中
notify：则选取所通知对象的 wait set 中的一个线程释放；例如，餐馆有空位置后，等候就餐最久的顾客最先
入座。
notifyAll：则释放所通知对象的 wait set 上的全部线程。

注意：
哪怕只通知了一个等待的线程，被通知线程也不能立即恢复执行，因为它当初中断的地方是在同步块内，而
此刻它已经不持有锁，所以她需要再次尝试去获取锁（很可能面临其它线程的竞争），成功后才能在当初调
用 wait 方法之后的地方恢复执行。
总结如下：

如果能获取锁，线程就从 WAITING 状态变成 RUNNABLE 状态；
否则，从 wait set 出来，又进入 entry set，线程就从 WAITING 状态又变成 BLOCKED 状态

调用wait和notify方法需要注意的细节

wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为：对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对
象调用的wait方法后的线程。
wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为：锁对象可以是任意对象，而任意对象的所属类都是继
承了Object类的。
wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用。因为：必须要通过锁对象调用这2个方
法。

1.3 生产者与消费者问题

等待唤醒机制其实就是经典的“生产者与消费者”的问题。
就拿生产包子消费包子来说等待唤醒机制如何有效利用资源：

包子铺线程生产包子，吃货线程消费包子。当包子没有时（包子状态为false），吃货线程等待，包子铺线程生产包子
（即包子状态为true），并通知吃货线程（解除吃货的等待状态）,因为已经有包子了，那么包子铺线程进入等待状态。
接下来，吃货线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。如果吃货获取到锁，那么就执行吃包子动作，包子吃完（包
子状态为false），并通知包子铺线程（解除包子铺的等待状态）,吃货线程进入等待。包子铺线程能否进一步执行则取
决于锁的获取情况。

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代码演示：
包子资源类：

public class BaoZi {
	String pier ;
	String xianer ;
	boolean flag = false ;//包子资源 是否存在 包子资源状态
}

吃货线程类：

public class ChiHuo extends Thread{
	private BaoZi bz;
	public ChiHuo(String name,BaoZi bz){
		super(name);
		this.bz = bz;
	}
	@Override
	public void run() {
		while(true){
			synchronized (bz){
				if(bz.flag == false){//没包子
					try {
						bz.wait();
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
				System.out.println("吃货正在吃"+bz.pier+bz.xianer+"包子");
				bz.flag = false;
				bz.notify();
			}
		}
	}
}

包子铺线程类：

public class BaoZiPu extends Thread {
	private BaoZi bz;
	public BaoZiPu(String name,BaoZi bz){
		super(name);
		this.bz = bz;
	}
	@Override
	public void run() {
		int count = 0;
		//造包子
		while(true){
			//同步
			synchronized (bz){
				if(bz.flag == true){//包子资源 存在
					try {
						bz.wait();
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
				// 没有包子 造包子
				System.out.println("包子铺开始做包子");
				if(count%2 == 0){
					// 冰皮 五仁
					bz.pier = "冰皮";
					bz.xianer = "五仁";
				}else{
					// 薄皮 牛肉大葱
					bz.pier = "薄皮";
					bz.xianer = "牛肉大葱";
				}
				count++;
				bz.flag=true;
				System.out.println("包子造好了："+bz.pier+bz.xianer);
				System.out.println("吃货来吃吧");
				//唤醒等待线程 （吃货）
				bz.notify();
			}
		}
	}
}

测试类：

public class Demo {
	public static void main(String[] args) {
		//等待唤醒案例
		BaoZi bz = new BaoZi();
		ChiHuo ch = new ChiHuo("吃货",bz);
		BaoZiPu bzp = new BaoZiPu("包子铺",bz);
		ch.start();
		bzp.start();
	}
}

执行效果：
包子铺开始做包子
包子造好了：冰皮五仁
吃货来吃吧
吃货正在吃冰皮五仁包子
包子铺开始做包子
包子造好了：薄皮牛肉大葱
吃货来吃吧
吃货正在吃薄皮牛肉大葱包子
包子铺开始做包子
包子造好了：冰皮五仁
吃货来吃吧
吃货正在吃冰皮五仁包子

2. 线程池

2.1 线程池思想概述

我们使用线程的时候就去创建一个线程，这样实现起来非常简便，但是就会有一个问题：

如果并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。

那么有没有一种办法使得线程可以复用，就是执行完一个任务，并不被销毁，而是可以继续执行其他的任务？

在Java中可以通过线程池来达到这样的效果。今天我们就来详细讲解一下Java的线程池。

2.2 线程池概念

线程池：其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作，
无需反复创建线程而消耗过多资源。

由于线程池中有很多操作都是与优化资源相关的，我们在这里就不多赘述。我们通过一张图来了解线程池的工作原
理：
在这里插入图片描述
合理利用线程池能够带来三个好处：

降低资源消耗。减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。
提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
提高线程的可管理性。可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内
存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

2.3 线程池的使用

线程池:JDK1.5之后提供的
java.util.concurrent.Executors:线程池的工厂类,用来生成线程池
Executors类中的静态方法:
static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)创建一个可重用固定线程数的线程池
参数:
int nThreads:创建线程池中包含的线程数量
返回值:
ExecutorService接口,返回的是ExecutorService接口的实现类对象,我们可以使用ExecutorService接口接收(面向接口编程)
java.util.concurrent.ExecutorService:线程池接口，用来从线程池中获取线程,调用start方法,执行线程任务
submit(Runnable task)提交一个 Runnable 任务用于执行
关闭/销毁线程池的方法：void shutdown()
线程池的使用步骤:

使用线程池的工厂类Executors里边提供的静态方法newFixedThreadPool生产一个指定线程数量的线程池
创建一个类,实现Runnable接口,重写run方法,设置线程任务
调用ExecutorService中的方法submit,传递线程任务(实现类),开启线程,执行run方法
调用ExecutorService中的方法shutdown销毁线程池(不建议执行)

Java里面线程池的顶级接口是java.util.concurrent.Executor ，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是java.util.concurrent.ExecutorService。

要配置一个线程池是比较复杂的，尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下，很有可能配置的线程池不是较优的，因此在java.util.concurrent.Executors线程工厂类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。官方建议使用Executors工程类来创建线程池对象。

Executors类中有个创建线程池的方法如下：

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)：返回线程池对象。(创建的是有界线程池,也就是池中的线程个数可以指定最大数量)获取到了一个线程池ExecutorService 对象，那么怎么使用呢，在这里定义了一个使用线程池对象的方法如下：
public Future<?> submit(Runnable task) :获取线程池中的某一个线程对象，并执行

Future接口：用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。线程池创建与使用。

使用线程池中线程对象的步骤：

创建线程池对象。
创建Runnable接口子类对象。(task)
提交Runnable接口子类对象。(take task)
关闭线程池(一般不做)。

Runnable实现类代码：

public class MyRunnable implements Runnable {
	@Override
	public void run() {
		System.out.println("我要一个教练");
		try {
			Thread.sleep(2000);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println("教练来了： " + Thread.currentThread().getName());
		System.out.println("教我游泳,交完后，教练回到了游泳池");
	}
}

线程池测试类：

public class ThreadPoolDemo {
	public static void main(String[] args) {
		// 创建线程池对象
		ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2);//包含2个线程对象
		// 创建Runnable实例对象
		MyRunnable r = new MyRunnable();
		//自己创建线程对象的方式
		// Thread t = new Thread(r);
		// t.start(); ‐‐‐> 调用MyRunnable中的run()
		// 从线程池中获取线程对象,然后调用MyRunnable中的run()
		service.submit(r);
		// 再获取个线程对象，调用MyRunnable中的run()
		service.submit(r);
		service.submit(r);
		// 注意：submit方法调用结束后，程序并不终止，是因为线程池控制了线程的关闭。
		// 将使用完的线程又归还到了线程池中
		// 关闭线程池
		//service.shutdown();
	}
}