java多线程(一)(火车售票)

简介: java多线程(一)(火车售票)

序言

首先我们要知道,什么是线程。为什么要用多线程实现。它的可取点又是什么。以及适用场景,等等

线程

线程是Java中实现并发编程的基本单位,一个程序至少有一个主线程。Java中的线程是通过Thread类或Runnable接口来实现的。

线程池

线程池是一种预先创建一定数量的线程,并将任务提交给这些线程执行的机制。线程池可以避免频繁创建和销毁线程,提高程序的性能和响应速度。Java中的线程池可以通过Executors类和ThreadPoolExecutor类来实现。

并发编程和多线程编程的优点:

  1. 提高性能:通过同时执行多个任务,可以大大提高程序的执行效率。尤其是在CPU密集型任务中,通过并行执行,可以充分利用多核CPU的性能。
  2. 提高响应性:在需要处理大量并发用户请求的系统中,使用多线程可以使得请求得到更快的响应。

缺点:

  1. 复杂性增加:多线程编程需要处理并发控制和同步问题,这会增加程序的复杂性和出错的概率。
  2. 资源消耗:每个线程都需要分配和管理自己的程序计数器、栈等资源,因此创建和销毁线程需要消耗一定的系统资源。
  3. 性能问题:由于线程的切换和上下文切换需要时间,因此在某些情况下,单线程程序的性能可能会比多线程程序更高。

适用场景--包括但不限于

  1. Web服务器:处理来自不同用户的请求,提高程序性能和并发性。
  2. 多核CPU:提高运算效率。
  3. 聊天程序:处理不同的用户聊天数据,提高程序的并发性和响应速度。
  4. 单线程运行时间长,处理速度慢。提高处理速度,减少程序运行时长。

存在的一些问题

如线程安全、死锁、竞争等。为了解决这些问题,Java提供了多种并发工具类,如synchronized关键字、Lock接口、Semaphore信号量等,可以保证多线程程序的正确性和稳定性。

实现方式

在Java中实现多线程主要有两种方式:

实现Runnable接口

通过实现Runnable接口来实现多线程,需要在实现类中实现run()方法,run()方法中的代码就是线程执行的内容。调用Thread类的构造方法创建线程对象时,需要将实现Runnable接口的对象作为参数传递给Thread类的构造方法。

public class MyRunnable implements Runnable {  
    @Override  
    public void run() {  
        // 线程执行的代码  
    }  
}  
  
public class Main {  
    public static void main(String[] args) {  
        Thread thread = new Thread(new MyRunnable()); // 通过实现Runnable接口创建线程  
        thread.start(); // 启动线程  
    }  
}

继承Thread类

通过继承Thread类来实现多线程,需要在子类中重写run()方法,run()方法中的代码就是线程执行的内容。调用start()方法启动线程后,线程就会在后台执行run()方法中的代码

public class MyThread extends Thread {  
    @Override  
    public void run() {  
        // 线程执行的代码  
    }  
}  
  
public class Main {  
    public static void main(String[] args) {  
        MyThread thread = new MyThread(); // 通过继承Thread类创建线程  
        thread.start(); // 启动线程  
    }  
}

两种方法的优缺点

实现Runnable接口的优势在于,一个类可以实现多个Runnable接口,这样就可以在同一个程序中运行多个任务,而且避免了Java不支持多重继承的限制。但是,通过实现Runnable接口无法直接获取线程的状态信息(如isAlive()),需要借助其他线程来获取。通过继承Thread类可以直接获取线程的状态信息,但是无法实现多个任务共享同一个线程。

举例--火车售票

synchronized关键字来确保在任何时候只有一个线程可以执行sellTicket方法,从而防止出现并发问题

/**
 * 售票
 */
public class TicketSeller {
 
    private int ticketsAvailable = 100;
 
    public int getTicketsAvailable() {
        return ticketsAvailable;
    }
 
    public void setTicketsAvailable(int ticketsAvailable) {
        this.ticketsAvailable = ticketsAvailable;
    }
 
    //卖票方法
    public synchronized void sellTicket(String name) {
        if (ticketsAvailable > 0) {
            System.out.println(name + " 卖出一张票, 剩余票数:" + --ticketsAvailable);
        } else {
            System.out.println("票已售罄");
        }
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        TicketSeller ticketSeller = new TicketSeller();
        for (int i = 0; i < 10; i++) { //创建10个售票窗口线程
            new TicketWindow(ticketSeller, "线程" + (i + 1)).start();
        }
    }
}  
/**
 * 窗口
 */
public class TicketWindow extends Thread {
    private String name;
    private TicketSeller ticketSeller;
 
    public TicketWindow(TicketSeller ticketSeller, String name) {
        this.ticketSeller = ticketSeller;
        this.name = name;
    }
 
 
    @Override
    public void run() {
        while (ticketSeller.getTicketsAvailable() > 0) {
            try {
                System.out.println(name + " 开始等待售票");
                sleep(100); // 随机等待一段时间
                System.out.println(name + " 开始尝试售票");
                ticketSeller.sellTicket(name); //尝试售票
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}  


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