java多線程編程的示例分析

這篇文章將為大家詳細講解有關java多線程編程的示例分析，小編覺得挺實用的，因此分享給大家做個參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

一.相關知識：

Java多線程程序設計到的知識：

（一）對同一個數量進行操作

（二）對同一個對象進行操作

（三）回調方法使用

（四）線程同步，死鎖問題

（五）線程通信

等等

二．示例一：三個售票窗口同時出售20張票;

程序分析：

1.票數要使用同一個靜態值

2.為保證不會出現賣出同一個票數，要java多線程同步鎖。

設計思路：

1.創建一個站臺類Station，繼承Thread，重寫run方法，在run方法里面執行售票操作！售票要使用同步鎖：即有一個站臺賣這張票時，其他站臺要等這張票賣完！

2.創建主方法調用類

（一）創建一個站臺類，繼承Thread

package com.xykj.threadStation;
public class Station extends Thread {
    // 通過構造方法給線程名字賦值
    public Station(String name) {
       super(name);// 給線程名字賦值
    }
    // 為了保持票數的一致，票數要靜態
    static int tick = 20;
    // 創建一個靜態鑰匙
    static Object ob = "aa";//值是任意的
    // 重寫run方法，實現買票操作
    @Override
    public void run() {
      while (tick > 0) {
        synchronized (ob) {// 這個很重要，必須使用一個鎖，
          // 進去的人會把鑰匙拿在手上，出來后才把鑰匙拿讓出來
          if (tick > 0) {
            System.out.println(getName() + "賣出了第" + tick + "張票");
            tick--;
          } else {
            System.out.println("票賣完了");
          }
        }
        try {
           sleep(1000)；//休息一秒
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
  }
}

（二）創建主方法調用類

package com.xykj.threadStation;
public class MainClass {
  /**
   * java多線程同步鎖的使用
   * 示例：三個售票窗口同時出售10張票
   * */
  public static void main(String[] args) {
    //實例化站臺對象，并為每一個站臺取名字
     Station station1=new Station("窗口1");
     Station station2=new Station("窗口2");
     Station station3=new Station("窗口3");
    // 讓每一個站臺對象各自開始工作
     station1.start();
     station2.start();
     station3.start();
  }
}

程序運行結果：

窗口1賣出了第20張票
窗口2賣出了第19張票
窗口3賣出了第18張票
窗口3賣出了第17張票
窗口1賣出了第16張票
窗口2賣出了第15張票
窗口3賣出了第14張票
窗口1賣出了第13張票
窗口2賣出了第12張票
窗口2賣出了第11張票
窗口1賣出了第10張票
窗口3賣出了第9張票
窗口3賣出了第8張票
窗口1賣出了第7張票
窗口2賣出了第6張票
窗口3賣出了第5張票
窗口1賣出了第4張票
窗口2賣出了第3張票
窗口3賣出了第2張票
窗口1賣出了第1張票
票賣完了

可以看到票數是不會有錯的！

三．示例二：兩個人AB通過一個賬戶A在柜臺取錢和B在ATM機取錢！

程序分析：錢的數量要設置成一個靜態的變量。兩個人要取的同一個對象值

（一）創建一個Bank類

package com.xykj.bank;
public class Bank {
  // 假設一個賬戶有1000塊錢
  static int money = 1000;
  // 柜臺Counter取錢的方法
  public void Counter(int money) {// 參數是每次取走的錢
    Bank.money -= money;//取錢后總數減少
    System.out.println("A取走了" + money + "還剩下" + (Bank.money));
  }
  // ATM取錢的方法
  public void ATM(int money) {// 參數是每次取走的錢
    Bank.money -= money;//取錢后總數減少
    System.out.println("B取走了" + money + "還剩下" + (Bank.money));
  }
}

（二）創建一個PersonA類

package com.xykj.bank;
public class PersonA extends Thread {
  // 創建銀行對象
  Bank bank;
  // 通過構造器傳入銀行對象，確保兩個人進入的是一個銀行
  public PersonA(Bank bank) {
     this.bank = bank;
  }
  //重寫run方法，在里面實現使用柜臺取錢
  @Override
    public void run() {
      while (Bank.money >= 100) {
        bank.Counter(100);// 每次取100塊
      try {
        sleep(100);// 取完休息0.1秒
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }
}

（三）創建一個PersonB類

package com.xykj.bank;
public class PersonB extends Thread {
  // 創建銀行對象
  Bank bank;
  // 通過構造器傳入銀行對象，確保兩個人進入的是一個銀行
  public PersonB(Bank bank) {
    this.bank = bank;
  }
  // 重寫run方法，在里面實現使用柜臺取錢
  @Override
  public void run() {
    while (Bank.money >= 200) {
      bank.ATM(200);// 每次取200塊
      try {
        sleep(100);// 取完休息0.1秒
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }
}

（四）創建主方法的調用類

package com.xykj.bank;
public class MainClass {
  /**
   * 兩個人AB通過一個賬戶A在柜臺取錢和B在ATM機取錢
   * */
  public static void main(String[] args) {
    // 實力化一個銀行對象
    Bank bank = new Bank();
    // 實例化兩個人，傳入同一個銀行的對象
    PersonA pA = new PersonA(bank);
    PersonB pB = new PersonB(bank);
    // 兩個人開始取錢
    pA.start();
    pB.start();
  }
}

運行結果：

可以看到取完就停止運行了。

四．示例三：龜兔賽跑問題

龜兔賽跑：20米//只要為了看到效果，所有距離縮短了

要求：

1.兔子每秒0.5米的速度，每跑2米休息10秒，

2.烏龜每秒跑0.1米，不休息

3.其中一個跑到終點后另一個不跑了！

程序設計思路：

1.創建一個Animal動物類，繼承Thread，編寫一個running抽象方法，重寫run方法，把running方法在run方法里面調用。

2.創建Rabbit兔子類和Tortoise烏龜類，繼承動物類

3.兩個子類重寫running方法

4.本題的第3個要求涉及到線程回調。需要在動物類創建一個回調接口，創建一個回調對象

（一）創建Animal動物類

package com.xykj.rabbit_tortoise;
public abstract class Animal extends Thread{
  public double length=20;//比賽的長度
  public abstract void runing();//抽象方法需要子類實現
  //在父類重寫run方法，在子類只要重寫running方法就可以了
  @Override
  public void run() {
    super.run();
    while (length>0) {
       runing();
    }
  }
  //在需要回調數據的地方（兩個子類需要），聲明一個接口
  public static interface Calltoback{
    public void win();
  }
  //2.創建接口對象
  public Calltoback calltoback;
}

（二）創建Rabbit兔子類

package com.xykj.rabbit_tortoise;
public class Rabbit extends Animal {
  public Rabbit() {
    setName("兔子");// Thread的方法，給線程賦值名字
  }
  // 重寫running方法，編寫兔子的奔跑操作
  @Override
  public void runing() {
    // 跑的距離
    double dis = 0.5;
    length -= dis;//跑完后距離減少
    if (length <= 0) {
      length = 0;
      System.out.println("兔子獲得了勝利");
      //給回調對象賦值，讓烏龜不要再跑了
      if (calltoback != null) {
        calltoback.win();
      }
    }
    System.out.println("兔子跑了" + dis + "米，距離終點還有" + (int)length + "米");
    if (length % 2 == 0) {// 兩米休息一次
      try {
        sleep(1000);
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }
}

（三）創建Tortoise烏龜類

package com.xykj.rabbit_tortoise;
public class Tortoise extends Animal {
  public Tortoise() {
    setName("烏龜");// Thread的方法，給線程賦值名字
  }
  // 重寫running方法，編寫烏龜的奔跑操作
  @Override
  public void runing() {
    // 跑的距離
    double dis = 0.1;
    length -= dis;
    if (length <= 0) {
      length = 0;
      System.out.println("烏龜獲得了勝利");
      // 讓兔子不要在跑了
      if (calltoback != null) {
        calltoback.win();
      }
    }
    System.out.println("烏龜跑了" + dis + "米，距離終點還有" + (int) length + "米");
    try {
      sleep(100);
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

（四）創建一個讓動物線程停止的類，這里要實現回調接口

package com.xykj.rabbit_tortoise;
import com.xykj.rabbit_tortoise.Animal.Calltoback;
public class LetOneStop implements Calltoback {
  // 動物對象
  Animal an;
  // 獲取動物對象，可以傳入兔子或烏龜的實例
  public LetOneStop(Animal an) {
    this.an = an;
  }
  //讓動物的線程停止
  @Override
  public void win() {
    // 線程停止
    an.stop();
  }
}

（五）創建一個主方法調用類，

package com.xykj.rabbit_tortoise;
public class MainClass {
  /**
   * 龜兔賽跑：20米   
   * */
  public static void main(String[] args) {
    //實例化烏龜和兔子
    Tortoise tortoise = new Tortoise();
    Rabbit rabbit = new Rabbit();
    //回調方法的使用，誰先調用calltoback方法，另一個就不跑了
    LetOneStop letOneStop1 = new LetOneStop(tortoise);
    rabbit.calltoback = letOneStop1;//讓兔子的回調方法里面存在烏龜對象的值，可以把烏龜stop
    LetOneStop letOneStop2 = new LetOneStop(rabbit);
    tortoise.calltoback = letOneStop2;//讓烏龜的回調方法里面存在兔子對象的值，可以把兔子stop
    //開始跑
    tortoise.start();
    rabbit.start();
  }
}

運行結果：

可以看到結果兔子贏了。

一般來說兔子獲得了勝利是在最后輸出的，

但是，由于線程一直在執行所以會出現：

“兔子跑了0.5米，距離終點還有0米”還沒來得及輸出完，

而“兔子獲得了勝利”已經輸出完畢了。

五．實例四:

在一個KFC內，服務員負責生產食物，消費者負責消費食物；

當生產到一定數量可以休息一下，直到消費完食物，再馬上生產，一直循環

程序涉及到的內容：

1.這設計到java模式思想：生產者消費者模式

2.要保證操作對象的統一性，即消費者和服務者都是跟同一個KFC發生關系的，KFC只能new一次

3.this.notifyAll();和this.wait();一個是所有喚醒的意思，一個是讓自己等待的意思；

比如本題中，生產者生產完畢后，先所有喚醒（包括消費者和生產者），再讓所有自己（生產者）等待

這時，消費者開始消費，直到食材不夠，先所有喚醒（包括消費者和生產者），再讓所有自己（消費者）等待

一直執行上面的操作的循環

4.生產者和消費者都要繼承Thread，才能實現多線程的啟動

程序設計的步驟思路：

1.創建一個食物類Food，有存放/獲取食物的名稱的方法

2.創建一個KFC類，有生產食物和消費食物的方法

3.創建一個客戶類Customer，繼承Thread，重寫run方法，在run方法里面進行消費食物操作

4.創建一個服務員類Waiter，繼承Thread，重寫run方法，在run方法里面進行生產食物的操作

5.創建主方法的調用類

（一）創建一個食物類Food

package com.xykj.producer_consumer;
public class Food {
  String name="";
  //通過構造方法傳入食物的名字
  public Food(String name) {
    this.name=name;
  }
  //get、set 方法
  public String getName() {
    return name;
  }
  public void setName(String name) {
    this.name = name;
  }
}

（二）創建一個KFC類

package com.xykj.producer_consumer;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class KFC {
  //食物的種類
  String[] names = { "薯條", "燒板", "雞翅", "可樂" };
  //生產的最大值，到達后可以休息
  static final int Max = 20;
  //存放食物的集合
  List<Food> foods = new ArrayList<Food>();
  // 生產食物的方法
  public void prod(int index) {
    synchronized (this) {
      // 如果食物數量大于20
      while (foods.size() > Max) {
        System.out.println("食材夠了");
        this.notifyAll();//這個喚醒是針對生產者和消費者，有all
        try {
          String name=Thread.currentThread().getName();
          this.wait();//這個喚醒是針對生產者，沒有all
          System.out.println("生產者："+name);
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
      // 開始生產食物食物//有一點要注意的
      System.out.println("開始生產食物");
      for (int i = 0; i < index; i++) {
        Food food = new Food(names[(int) (Math.random() * 4)]);
        foods.add(food);
        System.out.println("生產了" + food.getName() + foods.size());
      }
    }
  }
  // 消費食物的方法
  public void consu(int index) { 
    synchronized (this) {
      while (foods.size() < index) {
        System.out.println("食材不夠了");
        this.notifyAll();//這個喚醒是針對生產者和消費者，有all
        try {
          String name=Thread.currentThread().getName();
          this.wait();//這個喚醒是針對消費者，沒有all
          System.out.println("消費者："+name);
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
      // 足夠消費
      System.out.println("開始消費");
      for (int i = 0; i < index; i++) {
        Food food = foods.remove(foods.size() - 1);
        System.out.println("消費了一個" + food.getName() + foods.size());
      }
    }
  }
}

（三）創建一個客戶類Customer

package com.xykj.producer_consumer;
public class Customers extends Thread{
  KFC kfc;
  //KFC要傳入，保證每一個服務員和用戶在同一個KFC對象內
  public Customers(KFC kfc) {
    this.kfc=kfc;
  }
  @Override
  public void run() {
    int size=(int)(Math.random()*5);//每次要消費的食物的數量
    while (true) {
      kfc.consu(size);//在消費的方法里面傳入參數
    }
  }
}

（四）創建一個服務員類Waiter

package com.xykj.producer_consumer;
public class Waiter extends Thread{
  KFC kfc;
  //KFC要傳入，保證每一個服務員和用戶在同一個KFC對象內
  public Waiter(KFC kfc) {
    this.kfc=kfc;
  }
  @Override
  public void run() {
    int size=(int)(Math.random()*5)+5;//每次生產的數量
    while (true) {
      kfc.prod(size);//傳入每次生產的數量
    }
  }
}

（五）創建主方法的調用類

package com.xykj.producer_consumer;
public class MainClass {
  /**
   * 生產者消費者模式
   *
   * */
  public static void main(String[] args) {
    // 只實例化一個KFC對象，保證每一個服務員和用戶在同一個KFC對象內
    KFC kfc = new KFC();
    //實例化4個客戶對象
    Customers c1 = new Customers(kfc);
    Customers c2 = new Customers(kfc);
    Customers c3 = new Customers(kfc);
    Customers c4 = new Customers(kfc);
    //實例化3個服務員對象
    Waiter waiter1 = new Waiter(kfc);
    Waiter waiter2 = new Waiter(kfc);
    Waiter waiter3 = new Waiter(kfc);
    //讓所有的對象的線程都開始工作
    waiter1.start();
    waiter2.start();
    waiter3.start();
    c1.start();
    c2.start();
    c3.start();
    c4.start();
  }
}

六．示例五：設計四個線程對象對同一個數據進行操作

兩個線程執行減操作，兩個線程執行加操作。

程序分析：

1.創建一個ThreadAddSub類繼承Thread，重寫run方法

2.在run方法里面實現加和減的操作，每次操作后睡眠1秒

3.創建主方法調用類

（一）創建一個ThreadAddSub類

package com.xykj.add;
public class ThreadAddSub extends Thread {
  //判斷要進行的操作
  boolean operate = true;
  //要操作的數
  static int sum = 0;
  // 把操作運算通過構造方法傳進來
  public ThreadAddSub(boolean operate) {
    super();
    this.operate = operate;
  }
  @Override
  public void run() {
    super.run();
    while (true) {
      if (operate) {
        sum+=5;
        System.out.println("加后，sum="+sum);
      } else {
        sum-=4;
        System.out.println("減后，sum="+sum);
      }
      try {
        sleep(500);// 睡眠0.5秒
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }
}

（二）創建主方法調用類

emptypackage com.xykj.add;
public class MainClass {
  /**
   * (線程同步)
   * */
  public static void main(String[] args) {
    //創建一個存放ThreadAddSub對象的數組
    ThreadAddSub[] tSub=new ThreadAddSub[4];
    for (int i = 0; i < tSub.length; i++) {
    //把實例化ThreadAddSub對象賦值到數組內
    //第一三個是true，二四個是false
    tSub[i]=new ThreadAddSub(i%2==0?true:false);
    //讓線程開始工作
    tSub[i].start();
    }
  }
}

線程示例總結：

代碼塊鎖是一個防止數據發生錯誤的一個重要手段。

對象的統一性是非常重要的，這要想到對象的傳入問題，

要操作的對象只能new一次，其他的操作都是對這個傳入的對象進行的，

才能保證數據一致性，完整性和正確性。

練習題目：

1.（多線程）代碼實現火車站4個賣票窗口同時買票的場景，輸出示例：

窗口1賣票

窗口2賣票

窗口1賣票

...

2.（線程同步）代碼實現火車站4個窗口同時賣100張票的代碼邏輯，同一個窗口不能賣同一

張張票。

3.（線程通信）小明打算去提款機上取錢，發現卡上沒錢，這時候他告知媽媽去存錢，媽媽

存了錢了，告知小明存好了可以取錢了。(PS:小明分多次取錢，每次取100，當發現錢不夠

100，就等待媽媽存錢，小明他媽每次存2000，當發現錢小于100就存錢，就存錢，并且

通知小明去取錢，當大于100就等待小明錢不夠是再存)

4.(線程同步)設計四個線程對象對同一個數據進行操作，兩個線程執行減操作，兩個線程執行

加操作。

5.（線程通信）制作兩個線程對象，要求用同步塊的方式使第一個線程運行2次，然后將自己

阻塞起來，喚醒第二個線程，第二個線程再運行2次，然后將自己阻塞起來，喚醒第一個線

程……兩個線程交替執行。

6.（線程同步）設計4個線程，其中兩個線程每次對j增加1，另外兩個線程對j每次減少1。

7.（線程通信）子線程循環10次，接著主線程循環100，接著又回到子線程循環10次，接著

再回到主線程又循環100，如此循環50次。

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