Java两周半速成之路（第十五天）-编程知识

一.多线程

1.线程的状态转换图

2. 线程组

2.1概述：

Java中使用ThreadGroup来表示线程组，它可以对一批线程进行分类管理，Java允许程序直接对线程组进行控制。

2.2构造方法

ThreadGroup(String name) 构造一个新的线程组

2.3成员方法：

public final String getName() 返回此线程组的名称

public final ThreadGroup getThreadGroup() 返回此线程所属的线程组

演示：

/*线程组：java可以将多个线程分装一个线程组中ThreadGroup*/class Demo extends Thread {private String name;private ThreadGroup threadGroup;public Demo() {super();}public Demo(ThreadGroup group, String name) {super(group, name);}@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i <= 200; i++) {System.out.println(i);}}
}public class ThreadGroupDemo {public static void main(String[] args) {//构造方法//ThreadGroup(String name) 构造一个新的线程组。ThreadGroup threadGroup = new ThreadGroup("A线程组");//创建线程对象时候可以指定该线程是属于哪个线程组的Demo d1 = new Demo(threadGroup, "线程1");Demo d2 = new Demo(threadGroup, "线程2");//ThreadGroup类中有一个方法public final String getName()返回此线程组的名称。System.out.println(threadGroup.getName());//public final ThreadGroup getThreadGroup()返回此线程所属的线程组System.out.println(d1.getThreadGroup());ThreadGroup threadGroup1 = new ThreadGroup("守护线程组");Demo d3 = new Demo(threadGroup1, "线程3");Demo d4 = new Demo(threadGroup1, "线程4");//可以直接对线程组进行设置，线程组中的线程也一并进行设置threadGroup1.setDaemon(true);               //设置为守护线程组}
}

3.线程池

1.概述：

线程池：java提供了一个工具类Executors帮助我们创建不同种类的线程池

2.常用的线程池:

（1）FixedThreadPool（固定大小线程池）：

这个线程池创建固定数量的线程，一旦线程池创建完成，池中的线程数量将不再变化。
适用于执行长期任务，例如网络爬虫。

（2）CachedThreadPool（缓存线程池）：

这个线程池的线程数量会根据需求动态变化，如果有可用的空闲线程，就会重用它们；如果没有可用的线程，则创建新的线程。
适用于执行大量的短期异步任务，例如处理I/O操作。

（3）ScheduledThreadPool（定时线程池）：

这个线程池用于执行定时任务和周期性任务，例如执行定时的数据备份或者周期性的任务调度。
可以根据需要指定线程数量。

（4）SingleThreadPool（单线程池）：

这个线程池只包含单个线程，所有任务按照顺序执行。
适用于需要保证任务按照提交的顺序依次执行的情况。

（5）WorkStealingPool （任务窃取线程池）

通常用于执行需要大量并行处理的任务
在工作窃取算法中，每个线程都有自己的任务队列，但是当一个线程执行完自己队列中的任务后，它会去其他线程的队列中“窃取”任务来执行，可以提高效率。

下面我们主要说第一个线程池的应用：

/*线程池：java提供了一个工具类Executors帮助我们创建不同种类的线程池public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)  固定大小的线程池线程的创建第三种方式：实现Callable接口，结合线程池创建。面试题：1、多线程的创建方式有几种，分别是哪几种？2、线程池有哪些？分别什么特点。*/import com.shujia.day13.Demo1;import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;class Demo2 implements Callable {private String name;public Demo2(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}@Overridepublic Object call() throws Exception {for (int i = 1; i <= 200; i++) {System.out.println(getName()+":"+i);}return null;}
}public class ThreadPoolDemo {public static void main(String[] args) {//创建一个线程池ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);//创建线程，使用创建线程的第三种方式CallableDemo2 demo2 = new Demo2("线程1");Demo2 demo3 = new Demo2("线程2");//将线程放入到线程组中运行//Future<?> submit(Runnable task);pool.submit(demo2);pool.submit(demo3);//关闭线程池pool.shutdown();}}

注意：

submit（）方法中的线程对象只能是实现Callable和Runable接口的，所以在此我们引出第三种创建线程的方式，那就是创建实现Callable接口的类并重写其中的call()方法。通常此方法创建的线程会结合线程池使用。

使用匿名内部类改写：

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class ThreadPoolDemo {public static void main(String[] args) {//创建一个线程池ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);//因为是接口的实现，我们可以使用匿名内部类进行改写pool.submit(new Callable<Object>() {@Overridepublic Object call() throws Exception {for (int i = 1; i <= 200; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);}return null;}});pool.submit(new Callable<Object>() {@Overridepublic Object call() throws Exception {for (int i = 1; i <= 200; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);}return null;}});//关闭线程池pool.shutdown();}}

4.定时器

概述： 定时器是一个应用十分广泛的线程工具，可用于调度多个定时任务以后台线程的方式执行。在Java中，可以通过Timer和TimerTask类来实现定义调度的功能

Timer的构造方法以及成员方法：

Timer public Timer() 构造方法，创建一个定时器对象

public void schedule(TimerTask task, long delay) 定时一个延时任务只会执行一次

public void schedule(TimerTask task,long delay,long period)

延迟执行任务之后，以后的每间隔一段时间重复执行

TimerTask（抽象类）：

TimerTask public abstract void run() 该定时器要做的操作

public boolean cancel() 关闭定时器

定时任务演示：

import javafx.scene.input.DataFormat;import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;/*在Java中，可以通过Timer和TimerTask类来实现定义调度的功能*/
public class TimerDemo {public static void main(String[] args) {//Timer() 创建一个新的计时器。Timer timer = new Timer();//设置定时任务//public void schedule(TimerTask task, long delay) 定时一个延时任务 只会执行一次timer.schedule(new Demo3(timer), 5000);       //毫秒级别//public void schedule(TimerTask task,long delay,long period) 延迟执行任务之后，以后的每间隔一段时间重复执行timer.schedule(new Demo3(timer), 5000, 3000);}
}class Demo3 extends TimerTask {private Timer timer;public Demo3(Timer timer) {this.timer = timer;}@Overridepublic void run() {Date date = new Date(System.currentTimeMillis());if(new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日 HH：mm :ss").format(date).equals("2024年3月14日 21：15 :30")){timer.cancel();System.out.println("该定时器已经关闭");}else {System.out.println("叮当叮当,快点开始敲代码~");}}
}

5. 设计模式

1.概述：

2.简单工厂模式：

概述：有一个类专门负责创建各种对象的，不需要在main方法中自己new

我们来举个列子来解释这个模式：

假如有一个Animal类，还有Cat类和Dog类都继承子Animal类，我们可以另外写一AnimalFactory类来专门来创建Cat类和Dog类的对象，而不是在main方法中去new,可以将AnimalFactory类的构造方法私有化，成员方法静态，使它变成一个工具类，这样我们在测试类要用到Cat和Dog对象的时候可以直接调用类方法去获取对象。

3.工厂方法模式

还是以上个猫狗例子举例：

我们也可以直接用CatFactory和DogFactory去创建各自的对象，而不是在AnimalFactory中去创建，在测试类中创建CatFactory和DogFactory对象对调用各自的创建方法去获取对象。

以上两种模式各自的优缺点：

如果创建动物的种类过多，简单工厂模式的AnimalFactory类就要去频繁的修改添加，工厂方法模式只需要新写一个该动物的工厂类就行，总的来说工厂方法模式脉络看起来更为清晰，但是代码量要比简单工厂模式稍多。

4.单例模式

（1）概述：

单（单一）例（实例）模式：整个java程序运行过程中，一个类的对象在内存中有且仅有一个

1. 构造方法私有化

2. 将自己类作为静态成员变量类型存在

3. 提供静态公共的成员方法获取这个对象

（2）分类：

a.懒汉式

b.饿汉式

（3）懒汉式：当调用获取对象的方法的时候，内存才会创建该类的对象

演示：

//懒汉式：class LazyDemo {private static LazyDemo lazydemo;private LazyDemo() {}public static LazyDemo getLazydemo() {if (lazydemo == null) {lazydemo = new LazyDemo();return lazydemo;} else {return lazydemo;}}
}public class Lazy {public static void main(String[] args) {LazyDemo lazydemo1 = LazyDemo.getLazydemo();LazyDemo lazydemo2 = LazyDemo.getLazydemo();System.out.println(lazydemo1 == lazydemo2);        // //true      说明对象在内存中有且仅有一个}
}

（4）饿汉式：无论是否调用获取对象的方法，内存中始终都会有且仅有一个该类对象

演示：

//懒汉式：
class HungruDemo {private static HungruDemo hungruDemo = new HungruDemo();private HungruDemo() {}public static HungruDemo getHungruDemo() {return hungruDemo;}
}public class Hungry {public static void main(String[] args) {HungruDemo hungruDemo1 = HungruDemo.getHungruDemo();HungruDemo hungruDemo2 = HungruDemo.getHungruDemo();System.out.println(hungruDemo1==hungruDemo2);   //true}
}

注意：懒汉式涉及线程安全的问题，饿汉式不涉及。