[Java知识库]Java的异常和线程

Java的异常和线程

异常

异常 ：指的是程序在执行过程中，出现的非正常的情况，最终会导致JVM的非正常停止。异常机制其实是帮助我们找到程序中的问题，异常的根类是 java.lang.Throwable ，其下有两个子类java.lang.Error 与 java.lang.Exception ，平常所说的异常指 java.lang.Exception 。

Throwable体系：
Error:严重错误Error，无法通过处理的错误，只能事先避免，好比绝症。
Exception:表示异常，异常产生后程序员可以通过代码的方式纠正，使程序继续运行，是必须要处理的。

Throwable中的常用方法：
public void printStackTrace() :打印异常的详细信息。包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。
public String getMessage() :获取发生异常的原因。提示给用户的时候,就提示错误原因。
public String toString() :获取异常的类型和异常描述信息(不用)。

/*
    java.lang.Throwable:类是 Java 语言中所有错误或异常的超类。
        Exception:编译期异常,进行编译(写代码)java程序出现的问题
            RuntimeException:运行期异常,java程序运行过程中出现的问题
            异常就相当于程序得了一个小毛病,把异常处理掉,程序可以继续执行
        Error:错误
            错误就相当于程序得了一个无法治愈的毛病.必须修改源代码,程序才能继续执行
 */
public class DemoException {
    public static void main(String[] args) /*throws ParseException*/ {
        //Exception:编译期异常,进行编译(写代码)java程序出现的问题
        /*SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd");//用来格式化日期
        Date date = null;
        try {
            date = sdf.parse("1999-0909");//把字符串格式的日期,解析为Date格式的日期
        } catch (ParseException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(date);*/

        //RuntimeException:运行期异常,java程序运行过程中出现的问题
        /*int[] arr = {1,2,3};
        //System.out.println(arr[0]);
        try {
            //可能会出现异常的代码
            System.out.println(arr[3]);
        }catch(Exception e){
            //异常的处理逻辑
            System.out.println(e);
        }*/

        /*
            Error:错误
            OutOfMemoryError: Java heap space
            内存溢出的错误,创建的数组太大了,超出了给JVM分配的内存
         */
        //int[] arr = new int[1024*1024*1024];
        //必须修改代码,创建的数组小一点
        int[] arr = new int[1024*1024];
        System.out.println("后续代码");
    }
}

抛出异常throw

*
    throw关键字
    作用:
        可以使用throw关键字在指定的方法中抛出指定的异常
    使用格式:
        throw new xxxException("异常产生的原因");
    注意:
        1.throw关键字必须写在方法的内部
        2.throw关键字后边new的对象必须是Exception或者Exception的子类对象
        3.throw关键字抛出指定的异常对象,我们就必须处理这个异常对象
            throw关键字后边创建的是RuntimeException或者是 RuntimeException的子类对象,我们可以不处理,默认交给JVM处理(打印异常对象,中断程序)
            throw关键字后边创建的是编译异常(写代码的时候报错),我们就必须处理这个异常,要么throws,要么try...catch
 */
public class DemoThrow {
    public static void main(String[] args) {
        //int[] arr = null;
        int[] arr = new int[3];
        int e = getElement(arr,3);
        System.out.println(e);
    }
    /*
        定义一个方法,获取数组指定索引处的元素
        参数:
            int[] arr
            int index
        以后(工作中)我们首先必须对方法传递过来的参数进行合法性校验
        如果参数不合法,那么我们就必须使用抛出异常的方式,告知方法的调用者,传递的参数有问题
        注意:
            NullPointerException是一个运行期异常,我们不用处理,默认交给JVM处理
            ArrayIndexOutOfBoundsException是一个运行期异常,我们不用处理,默认交给JVM处理
     */
    public static int getElement(int[] arr,int index){
        /*
            我们可以对传递过来的参数数组,进行合法性校验
            如果数组arr的值是null
            那么我们就抛出空指针异常,告知方法的调用者"传递的数组的值是null"
         */
        if(arr == null){
            throw new NullPointerException("传递的数组的值是null");
        }

        /*
            我们可以对传递过来的参数index进行合法性校验
            如果index的范围不在数组的索引范围内
            那么我们就抛出数组索引越界异常,告知方法的调用者"传递的索引超出了数组的使用范围"
         */
        if(index<0 || index>arr.length-1){
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("传递的索引超出了数组的使用范围");
        }

        int ele = arr[index];
        return ele;
    }
}

Object抛出异常

import java.util.Objects;

/*
    Objects类中的静态方法
    public static <T> T requireNonNull(T obj):查看指定引用对象不是null。
    源码:
        public static <T> T requireNonNull(T obj) {
            if (obj == null)
                throw new NullPointerException();
            return obj;
        }
 */
public class DemoObjects {
    public static void main(String[] args) {
        method(null);
    }

    public static void method(Object obj){
        //对传递过来的参数进行合法性判断,判断是否为null
        /*if(obj == null){
            throw new NullPointerException("传递的对象的值是null");
        }*/

        //Objects.requireNonNull(obj);
        Objects.requireNonNull(obj,"传递的对象的值是null");
    }
}

声明异常throws

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;

/*
    throws关键字:异常处理的第一种方式,交给别人处理
    作用:
        当方法内部抛出异常对象的时候,那么我们就必须处理这个异常对象
        可以使用throws关键字处理异常对象,会把异常对象声明抛出给方法的调用者处理(自己不处理,给别人处理),最终交给JVM处理-->中断处理
    使用格式:在方法声明时使用
        修饰符 返回值类型 方法名(参数列表) throws AAAExcepiton,BBBExcepiton...{
            throw new AAAExcepiton("产生原因");
            throw new BBBExcepiton("产生原因");
            ...
        }
     注意:
        1.throws关键字必须写在方法声明处
        2.throws关键字后边声明的异常必须是Exception或者是Exception的子类
        3.方法内部如果抛出了多个异常对象,那么throws后边必须也声明多个异常
            如果抛出的多个异常对象有子父类关系,那么直接声明父类异常即可
        4.调用了一个声明抛出异常的方法,我们就必须的处理声明的异常
            要么继续使用throws声明抛出,交给方法的调用者处理,最终交给JVM
            要么try...catch自己处理异常
 */
public class DemoThrows {
    /*
        FileNotFoundException extends IOException extends Excepiton
        如果抛出的多个异常对象有子父类关系,那么直接声明父类异常即可
     */
    //public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException,IOException {
    //public static void main(String[] args) throws IOException {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        readFile("c:\\a.tx");

        System.out.println("后续代码");
    }

    /*
        定义一个方法,对传递的文件路径进行合法性判断
        如果路径不是"c:\\a.txt",那么我们就抛出文件找不到异常对象,告知方法的调用者
        注意:
            FileNotFoundException是编译异常,抛出了编译异常,就必须处理这个异常
            可以使用throws继续声明抛出FileNotFoundException这个异常对象,让方法的调用者处理
     */
    public static void readFile(String fileName) throws FileNotFoundException,IOException{
        if(!fileName.equals("c:\\a.txt")){
            throw new FileNotFoundException("传递的文件路径不是c:\\a.txt");
        }

        /*
            如果传递的路径,不是.txt结尾
            那么我们就抛出IO异常对象,告知方法的调用者,文件的后缀名不对

         */
        if(!fileName.endsWith(".txt")){
            throw new IOException("文件的后缀名不对");
        }

        System.out.println("路径没有问题,读取文件");
    }
}

异常捕获try…catch

import java.io.IOException;

/*
    try...catch:异常处理的第二种方式,自己处理异常
    注意:
        1.try中可能会抛出多个异常对象,那么就可以使用多个catch来处理这些异常对象
        2.如果try中产生了异常,那么就会执行catch中的异常处理逻辑,执行完毕catch中的处理逻辑,继续执行try...catch之后的代码
          如果try中没有产生异常,那么就不会执行catch中异常的处理逻辑,执行完try中的代码,继续执行try...catch之后的代码
 */
public class DemoTryCatch {
    public static void main(String[] args) {
        try{
            //可能产生异常的代码
            readFile("d:\\a.tx");
            System.out.println("资源释放");
        }catch (IOException e){//try中抛出什么异常对象,catch就定义什么异常变量,用来接收这个异常对象
            //异常的处理逻辑,异常异常对象之后,怎么处理异常对象
            //System.out.println("catch - 传递的文件后缀不是.txt");

            /*
                Throwable类中定义了3个异常处理的方法
                 String getMessage() 返回此 throwable 的简短描述。
                 String toString() 返回此 throwable 的详细消息字符串。
                 void printStackTrace()  JVM打印异常对象,默认此方法,打印的异常信息是最全面的
             */
            //System.out.println(e.getMessage());//文件的后缀名不对
            //System.out.println(e.toString());//重写Object类的toString java.io.IOException: 文件的后缀名不对
            //System.out.println(e);//java.io.IOException: 文件的后缀名不对

            /*
                java.io.IOException: 文件的后缀名不对
                    at com.itheima.demo02.Exception.Demo01TryCatch.readFile(Demo01TryCatch.java:55)
                    at com.itheima.demo02.Exception.Demo01TryCatch.main(Demo01TryCatch.java:27)
             */
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("后续代码");
    }

    /*
       如果传递的路径,不是.txt结尾
       那么我们就抛出IO异常对象,告知方法的调用者,文件的后缀名不对

    */
    public static void readFile(String fileName) throws IOException {

        if(!fileName.endsWith(".txt")){
            throw new IOException("文件的后缀名不对");
        }

        System.out.println("路径没有问题,读取文件");
    }
}

代码块 finally

/*
    finally代码块
     注意:
        1.finally不能单独使用,必须和try一起使用
        2.finally一般用于资源释放(资源回收),无论程序是否出现异常,最后都要资源释放(IO)
 */
public class Demo02TryCatchFinally {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //可能会产生异常的代码
            readFile("c:\\a.tx");
        } catch (IOException e) {
            //异常的处理逻辑
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //无论是否出现异常,都会执行
            System.out.println("资源释放");
        }
    }

    /*
       如果传递的路径,不是.txt结尾
       那么我们就抛出IO异常对象,告知方法的调用者,文件的后缀名不对

    */
    public static void readFile(String fileName) throws IOException {

        if(!fileName.endsWith(".txt")){
            throw new IOException("文件的后缀名不对");
        }

        System.out.println("路径没有问题,读取文件");
    }
}

类中异常

/*
    子父类的异常:
        - 如果父类抛出了多个异常,子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。
        - 父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出
    注意:
        父类异常时什么样,子类异常就什么样
 */
public class Fu {
    public void show01() throws NullPointerException,ClassCastException{}
    public void show02() throws IndexOutOfBoundsException{}
    public void show03() throws IndexOutOfBoundsException{}
    public void show04() throws Exception {}
}

class Zi extends Fu{
    //子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常
    public void show01() throws NullPointerException,ClassCastException{}
    //子类重写父类方法时,抛出父类异常的子类
    public void show02() throws ArrayIndexOutOfBoundsException{}
    //子类重写父类方法时,不抛出异常
    public void show03() {}

    /*
        父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。

     */
    //public void show04() throws Exception{}

    //此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出
    public void show04()  {
        try {
            throw  new Exception("编译期异常");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

多线程

并发与并行
并发：指两个或多个事件在同一个时间段内发生。
并行：指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）

进程：是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个独立的内存空间，一个应用程序可以同时运行多个进程；进程也是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位；系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。

线程：线程是进程中的一个执行单元，负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的，这个应用程序也可以称之为多线程程序。

简而言之：一个程序运行后至少有一个进程，一个进程中可以包含多个线程

Thread创建线程类

//1.创建一个Thread类的子类
public class MyThread extends Thread{
    //2.在Thread类的子类中重写Thread类中的run方法,设置线程任务(开启线程要做什么?)
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <20 ; i++) {
            System.out.println("run:"+i);
        }
    }
}

/*
    创建多线程程序的第一种方式:创建Thread类的子类
    java.lang.Thread类:是描述线程的类,我们想要实现多线程程序,就必须继承Thread类

    实现步骤:
        1.创建一个Thread类的子类
        2.在Thread类的子类中重写Thread类中的run方法,设置线程任务(开启线程要做什么?)
        3.创建Thread类的子类对象
        4.调用Thread类中的方法start方法,开启新的线程,执行run方法
             void start() 使该线程开始执行；Java 虚拟机调用该线程的 run 方法。
             结果是两个线程并发地运行；当前线程（main线程）和另一个线程（创建的新线程,执行其 run 方法）。
             多次启动一个线程是非法的。特别是当线程已经结束执行后，不能再重新启动。
    java程序属于抢占式调度,那个线程的优先级高,那个线程优先执行;同一个优先级,随机选择一个执行
 */
public class DemoThread {
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建Thread类的子类对象
        MyThread mt = new MyThread();
        //4.调用Thread类中的方法start方法,开启新的线程,执行run方法
        mt.start();

        for (int i = 0; i <20 ; i++) {
            System.out.println("main:"+i);
        }
    }
}

Ruable创建线程类

//1.创建一个Runnable接口的实现类
public class RunnableImpl implements Runnable{
    //2.在实现类中重写Runnable接口的run方法,设置线程任务
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <20 ; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
        }
    }
}
//1.创建一个Runnable接口的实现类
public class RunnableImpl2 implements Runnable{
    //2.在实现类中重写Runnable接口的run方法,设置线程任务
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <20 ; i++) {
            System.out.println("HelloWorld"+i);
        }
    }
}
/*
    创建多线程程序的第二种方式:实现Runnable接口
    java.lang.Runnable
        Runnable 接口应该由那些打算通过某一线程执行其实例的类来实现。类必须定义一个称为 run 的无参数方法。
    java.lang.Thread类的构造方法
        Thread(Runnable target) 分配新的 Thread 对象。
        Thread(Runnable target, String name) 分配新的 Thread 对象。

    实现Runnable接口创建多线程程序的好处:
        1.避免了单继承的局限性
            一个类只能继承一个类(一个人只能有一个亲爹),类继承了Thread类就不能继承其他的类
            实现了Runnable接口,还可以继承其他的类,实现其他的接口
        2.增强了程序的扩展性,降低了程序的耦合性(解耦)
            实现Runnable接口的方式,把设置线程任务和开启新线程进行了分离(解耦)
            实现类中,重写了run方法:用来设置线程任务
            创建Thread类对象,调用start方法:用来开启新线程
 */
public class DemoRunnable {
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建一个Runnable接口的实现类对象
        RunnableImpl run = new RunnableImpl();
        //4.创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
        //Thread t = new Thread(run);//打印线程名称
        Thread t = new Thread(new RunnableImpl2());//打印HelloWorld
        //5.调用Thread类中的start方法,开启新的线程执行run方法
        t.start();

        for (int i = 0; i <20 ; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
        }
    }
}

线程中常用的方法

public String getName() :获取当前线程名称。
public void start() :导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法。
public void run() :此线程要执行的任务在此处定义代码。
public static void sleep(long millis) :使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停（暂时停止执行）。
public static Thread currentThread() :返回对当前正在执行的线程对象的引用。

/*
    获取线程的名称:
        1.使用Thread类中的方法getName()
            String getName() 返回该线程的名称。
        2.可以先获取到当前正在执行的线程,使用线程中的方法getName()获取线程的名称
            static Thread currentThread() 返回对当前正在执行的线程对象的引用。
 */
// 定义一个Thread类的子类
public class MyThread extends Thread{
    //重写Thread类中的run方法,设置线程任务
    @Override
    public void run() {
        //获取线程名称
        //String name = getName();
        //System.out.println(name);

        //Thread t = Thread.currentThread();
        //System.out.println(t);//Thread[Thread-0,5,main]
        //String name = t.getName();
        //System.out.println(name);

        //链式编程
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}
public class DemoGetThreadName {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Thread类的子类对象
        MyThread mt = new MyThread();
        //调用start方法,开启新线程,执行run方法
        mt.start();

        new MyThread().start();
        new MyThread().start();

        //链式编程
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

/*
    设置线程的名称:(了解)
        1.使用Thread类中的方法setName(名字)
            void setName(String name) 改变线程名称，使之与参数 name 相同。
        2.创建一个带参数的构造方法,参数传递线程的名称;调用父类的带参构造方法,把线程名称传递给父类,让父类(Thread)给子线程起一个名字
            Thread(String name) 分配新的 Thread 对象。
 */
public class MyThread extends Thread{

    public MyThread(){}

    public MyThread(String name){
        super(name);//把线程名称传递给父类,让父类(Thread)给子线程起一个名字
    }

    @Override
    public void run() {
        //获取线程的名称
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}
public class DemoSetThreadName {
    public static void main(String[] args) {
        //开启多线程
        MyThread mt = new MyThread();
        mt.setName("小强");
        mt.start();

        //开启多线程
        new MyThread("旺财").start();
    }
}

/*
    public static void sleep(long millis):使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停（暂时停止执行）。
    毫秒数结束之后,线程继续执行
 */
public class DemoSleep {
    public static void main(String[] args) {
        //模拟秒表
        for (int i = 1; i <=60 ; i++) {
            System.out.println(i);

            //使用Thread类的sleep方法让程序睡眠1秒钟
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

匿名内部创建线程

/*
    匿名内部类方式实现线程的创建

    匿名:没有名字
    内部类:写在其他类内部的类

    匿名内部类作用:简化代码
        把子类继承父类,重写父类的方法,创建子类对象合一步完成
        把实现类实现类接口,重写接口中的方法,创建实现类对象合成一步完成
    匿名内部类的最终产物:子类/实现类对象,而这个类没有名字

    格式:
        new 父类/接口(){
            重复父类/接口中的方法
        };
 */
public class DemoInnerClassThread {
    public static void main(String[] args) {
        //线程的父类是Thread
        // new MyThread().start();
        new Thread(){
            //重写run方法,设置线程任务
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i <20 ; i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"黑马");
                }
            }
        }.start();

        //线程的接口Runnable
        //Runnable r = new RunnableImpl();//多态
        Runnable r = new Runnable(){
            //重写run方法,设置线程任务
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i <20 ; i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"程序员");
                }
            }
        };
        new Thread(r).start();

        //简化接口的方式
        new Thread(new Runnable(){
            //重写run方法,设置线程任务
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i <20 ; i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"传智播客");
                }
            }
        }).start();
    }
}

线程安全-同步代码块

/*
    卖票案例出现了线程安全问题
    卖出了不存在的票和重复的票
    解决线程安全问题的一种方案:使用同步代码块
    格式:
        synchronized(锁对象){可能会出现线程安全问题的代码(访问了共享数据的代码)}
    注意:
        1.通过代码块中的锁对象,可以使用任意的对象
        2.但是必须保证多个线程使用的锁对象是同一个
        3.锁对象作用:
            把同步代码块锁住,只让一个线程在同步代码块中执行
 */
public class RunnableImpl implements Runnable{
    //定义一个多个线程共享的票源
    private  int ticket = 100;

    //创建一个锁对象
    Object obj = new Object();

    //设置线程任务:卖票
    @Override
    public void run() {
        //使用死循环,让卖票操作重复执行
        while(true){
           //同步代码块
            synchronized (obj){
                //先判断票是否存在
                if(ticket>0){
                    //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    //票存在,卖票 ticket--
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
                    ticket--;
                }
            }
        }
    }
}

/*
    模拟卖票案例
    创建3个线程,同时开启,对共享的票进行出售
 */
public class DemoTicket {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Runnable接口的实现类对象
        RunnableImpl run = new RunnableImpl();
        //创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
        Thread t0 = new Thread(run);
        Thread t1 = new Thread(run);
        Thread t2 = new Thread(run);
        //调用start方法开启多线程
        t0.start();
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

线程安全 - 同步方法

public class RunnableImpl implements Runnable{
    //定义一个多个线程共享的票源
    private static int ticket = 100;

    //设置线程任务:卖票
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("this:"+this);//this:com.itheima.demo08.Synchronized.RunnableImpl@58ceff1
        //使用死循环,让卖票操作重复执行
        while(true){
            payTicketStatic();
        }
    }

    /*
        静态的同步方法
        锁对象是谁?
        不能是this
        this是创建对象之后产生的,静态方法优先于对象
        静态方法的锁对象是本类的class属性-->class文件对象(反射)
     */
    public static /*synchronized*/ void payTicketStatic(){
        synchronized (RunnableImpl.class){
            //先判断票是否存在
            if(ticket>0){
                //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                //票存在,卖票 ticket--
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
                ticket--;
            }
        }

    }

    /*
        定义一个同步方法
        同步方法也会把方法内部的代码锁住
        只让一个线程执行
        同步方法的锁对象是谁?
        就是实现类对象 new RunnableImpl()
        也是就是this
     */
    public /*synchronized*/ void payTicket(){
        synchronized (this){
            //先判断票是否存在
            if(ticket>0){
                //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                //票存在,卖票 ticket--
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
                ticket--;
            }
        }

    }
}

public class DemoTicket {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Runnable接口的实现类对象
        RunnableImpl run = new RunnableImpl();
        System.out.println("run:"+run);//run:com.itheima.demo08.Synchronized.RunnableImpl@58ceff1
        //创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
        Thread t0 = new Thread(run);
        Thread t1 = new Thread(run);
        Thread t2 = new Thread(run);
        //调用start方法开启多线程
        t0.start();
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

Lock锁

java.util.concurrent.locks.Lock 机制提供了比synchronized代码块和synchronized方法更广泛的锁定操作,同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有,除此之外更强大,更体现面向对象。

Lock锁也称同步锁，加锁与释放锁方法化了，如下：
public void lock() :加同步锁。
public void unlock() :释放同步锁

/*
    卖票案例出现了线程安全问题
    卖出了不存在的票和重复的票

    解决线程安全问题的三种方案:使用Lock锁
    java.util.concurrent.locks.Lock接口
    Lock 实现提供了比使用 synchronized 方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。
    Lock接口中的方法:
        void lock()获取锁。
        void unlock()  释放锁。
    java.util.concurrent.locks.ReentrantLock implements Lock接口


    使用步骤:
        1.在成员位置创建一个ReentrantLock对象
        2.在可能会出现安全问题的代码前调用Lock接口中的方法lock获取锁
        3.在可能会出现安全问题的代码后调用Lock接口中的方法unlock释放锁
 */
public class RunnableImpl implements Runnable{
    //定义一个多个线程共享的票源
    private  int ticket = 100;

    //1.在成员位置创建一个ReentrantLock对象
    Lock l = new ReentrantLock();

    //设置线程任务:卖票
    @Override
    public void run() {
        //使用死循环,让卖票操作重复执行
        while(true){
            //2.在可能会出现安全问题的代码前调用Lock接口中的方法lock获取锁
            l.lock();

            //先判断票是否存在
            if(ticket>0){
                //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
                try {
                    Thread.sleep(10);
                    //票存在,卖票 ticket--
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
                    ticket--;
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    //3.在可能会出现安全问题的代码后调用Lock接口中的方法unlock释放锁
                    l.unlock();//无论程序是否异常,都会把锁释放
                }
            }
        }
    }
    
    public class DemoTicket {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Runnable接口的实现类对象
        RunnableImpl run = new RunnableImpl();
        //创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
        Thread t0 = new Thread(run);
        Thread t1 = new Thread(run);
        Thread t2 = new Thread(run);
        //调用start方法开启多线程
        t0.start();
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

线程之间的通信

/*
    等待唤醒案例:线程之间的通信
        创建一个顾客线程(消费者):告知老板要的包子的种类和数量,调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
        创建一个老板线程(生产者):花了5秒做包子,做好包子之后,调用notify方法,唤醒顾客吃包子

    注意:
        顾客和老板线程必须使用同步代码块包裹起来,保证等待和唤醒只能有一个在执行
        同步使用的锁对象必须保证唯一
        只有锁对象才能调用wait和notify方法

    Obejct类中的方法
    void wait()
          在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前，导致当前线程等待。
    void notify()
          唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
          会继续执行wait方法之后的代码
 */
public class DemoWaitAndNotify {
    public static void main(String[] args) {
        //创建锁对象,保证唯一
        Object obj = new Object();
        // 创建一个顾客线程(消费者)
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
               //一直等着买包子
               while(true){
                   //保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
                   synchronized (obj){
                       System.out.println("告知老板要的包子的种类和数量");
                       //调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
                       try {
                           obj.wait();
                       } catch (InterruptedException e) {
                           e.printStackTrace();
                       }
                       //唤醒之后执行的代码
                       System.out.println("包子已经做好了,开吃!");
                       System.out.println("---------------------------------------");
                   }
               }
            }
        }.start();

        //创建一个老板线程(生产者)
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                //一直做包子
                while (true){
                    //花了5秒做包子
                    try {
                        Thread.sleep(5000);//花5秒钟做包子
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    //保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
                    synchronized (obj){
                        System.out.println("老板5秒钟之后做好包子,告知顾客,可以吃包子了");
                        //做好包子之后,调用notify方法,唤醒顾客吃包子
                        obj.notify();
                    }
                }
            }
        }.start();
    }
}

/*
    进入到TimeWaiting(计时等待)有两种方式
    1.使用sleep(long m)方法,在毫秒值结束之后,线程睡醒进入到Runnable/Blocked状态
    2.使用wait(long m)方法,wait方法如果在毫秒值结束之后,还没有被notify唤醒,就会自动醒来,线程睡醒进入到Runnable/Blocked状态

    唤醒的方法:
         void notify() 唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
         void notifyAll() 唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
 */
public class DemoWaitAndNotify {
    public static void main(String[] args) {
        //创建锁对象,保证唯一
        Object obj = new Object();
        // 创建一个顾客线程(消费者)
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                //一直等着买包子
                while(true){
                    //保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
                    synchronized (obj){
                        System.out.println("顾客1告知老板要的包子的种类和数量");
                        //调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
                        try {
                            obj.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        //唤醒之后执行的代码
                        System.out.println("包子已经做好了,顾客1开吃!");
                        System.out.println("---------------------------------------");
                    }
                }
            }
        }.start();

        // 创建一个顾客线程(消费者)
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                //一直等着买包子
                while(true){
                    //保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
                    synchronized (obj){
                        System.out.println("顾客2告知老板要的包子的种类和数量");
                        //调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
                        try {
                            obj.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        //唤醒之后执行的代码
                        System.out.println("包子已经做好了,顾客2开吃!");
                        System.out.println("---------------------------------------");
                    }
                }
            }
        }.start();

        //创建一个老板线程(生产者)
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                //一直做包子
                while (true){
                    //花了5秒做包子
                    try {
                        Thread.sleep(5000);//花5秒钟做包子
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    //保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
                    synchronized (obj){
                        System.out.println("老板5秒钟之后做好包子,告知顾客,可以吃包子了");
                        //做好包子之后,调用notify方法,唤醒顾客吃包子
                        //obj.notify();//如果有多个等待线程,随机唤醒一个
                        obj.notifyAll();//唤醒所有等待的线程
                    }
                }
            }
        }.start();
    }
}

线程池

/*
    2.创建一个类,实现Runnable接口,重写run方法,设置线程任务
 */
public class RunnableImpl implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"创建了一个新的线程执行");
    }
}

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

/*
    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:
        1.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
        2.创建一个类,实现Runnable接口,重写run方法,设置线程任务
        3.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
        4.调用ExecutorService中的方法shutdown销毁线程池(不建议执行)
 */
public class DemoThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        //1.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
        ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
        //3.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
        es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-1创建了一个新的线程执行
        //线程池会一直开启,使用完了线程,会自动把线程归还给线程池,线程可以继续使用
        es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-1创建了一个新的线程执行
        es.submit(new RunnableImpl());//pool-1-thread-2创建了一个新的线程执行

        //4.调用ExecutorService中的方法shutdown销毁线程池(不建议执行)
        es.shutdown();

        es.submit(new RunnableImpl());//抛异常,线程池都没有了,就不能获取线程了
    }

}

Lambda表达式

Lambda的语法非常简洁，完全没有面向对象复杂的束缚。但是使用时有几个问题需要特别注意：

1.使用Lambda必须具有接口，且要求接口中有且仅有一个抽象方法。无论是JDK内置的 Runnable 、 Comparator 接口还是自定义的接口，只有当接口中的抽象方法存在且唯一时，才可以使Lambda。
2. 使用Lambda必须具有上下文推断。也就是方法的参数或局部变量类型必须为Lambda对应的接口类型，才能使用Lambda作为该接口的实例。

Lambda的使用

/*
    Lambda表达式的标准格式:
        由三部分组成:
            a.一些参数
            b.一个箭头
            c.一段代码
        格式:
            (参数列表) -> {一些重写方法的代码};
        解释说明格式:
            ():接口中抽象方法的参数列表,没有参数,就空着;有参数就写出参数,多个参数使用逗号分隔
            ->:传递的意思,把参数传递给方法体{}
            {}:重写接口的抽象方法的方法体
 */
public class DemoLambda {
    public static void main(String[] args) {
        //使用匿名内部类的方式,实现多线程
        new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
            }
        }).start();

        //使用Lambda表达式,实现多线程
        new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
            }
        ).start();

        //优化省略Lambda
        new Thread(()->System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了")).start();
    }
}
/*
    创建Runnable接口的实现类,重写run方法,设置线程任务
 */
public class RunnableImpl implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 新线程创建了");
    }
}

Lambda且无参数、无返回值

/*
    定一个厨子Cook接口，内含唯一的抽象方法makeFood
 */
public interface Cook {
    //定义无参数无返回值的方法makeFood
    public abstract void makeFood();
}

public class DemoCook {
    public static void main(String[] args) {
        //调用invokeCook方法,参数是Cook接口,传递Cook接口的匿名内部类对象
        invokeCook(new Cook() {
            @Override
            public void makeFood() {
                System.out.println("吃饭了");
            }
        });

        //使用Lambda表达式,简化匿名内部类的书写
        invokeCook(()->{
            System.out.println("吃饭了");
        });

        //优化省略Lambda
        invokeCook(()-> System.out.println("吃饭了"));
    }

    //定义一个方法,参数传递Cook接口,方法内部调用Cook接口中的方法makeFood
    public static void invokeCook(Cook cook){
        cook.makeFood();
    }
}

Lambda有参数，有返回值

import java.util.Arrays;

/*
    Lambda表达式有参数有返回值的练习
    需求:
        使用数组存储多个Person对象
        对数组中的Person对象使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序排序
 */
public class DemoArrays {
    public static void main(String[] args) {
        //使用数组存储多个Person对象
        Person[] arr = {
                new Person("张三",38),
                new Person("李四",18),
                new Person("王二",19)
        };

        //对数组中的Person对象使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序(前边-后边)排序
        /*Arrays.sort(arr, new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                return o1.getAge()-o2.getAge();
            }
        });*/

        //使用Lambda表达式,简化匿名内部类
        Arrays.sort(arr,(Person o1, Person o2)->{
            return o1.getAge()-o2.getAge();
        });

        //优化省略Lambda
        Arrays.sort(arr,(o1, o2)->o1.getAge()-o2.getAge());

        //遍历数组
        for (Person p : arr) {
            System.out.println(p);
        }
    }
}

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    public Person() {
    }

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }
}