如何用Java代码编程实现模拟机器人对话？

前言

今天带大家来体验一下Java多线程，首先我们要明白什么是线程？什么是多线程？

进程是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有自己独立的一块内存空间，一个进程中可以启动多个线程。比如在Windows系统中，一个运行的exe就是一个进程。

线程是指进程中的一个执行流程，一个进程可以运行多个线程。比如java.exe进程可以运行很多线程。线程总是输入某个进程，进程中的多个线程共享进程的内存。

多线程指的是这个程序（一个进程）运行时产生了不止一个线程。

一、Java多线程的介绍

二、创建线程并运行

三、多线程间的交互

①实践模拟两个机器人对话

一、Java多线程的介绍

我们知道，Java编写程序都运行在在Java虚拟机（JVM）中，在JVM的内部，程序的多任务是通过线程来实现的。每用java命令启动一个java应用程序，就会启动一个JVM进程。在同一个JVM进程中，有且只有一个进程，就是它自己。在这个JVM环境中，所有程序代码的运行都是以线程来运行。

一般常见的Java应用程序都是单线程的。比如，用java命令运行一个最简单的HelloWorld的Java应用程序时，就启动了一个JVM进程，JVM找到程序程序的入口点main()，然后运行main()方法，这样就产生了一个线程，这个线程称之为主线程。当main方法结束后，主线程运行完成。JVM进程也随即退出。

对于一个进程中的多个线程来说，多个线程共享进程的内存块，当有新的线程产生的时候，操作系统不分配新的内存，而是让新线程共享原有的进程块的内存。因此，线程间的通信很容易，速度也很快。不同的进程因为处于不同的内存块，因此进程之间的通信相对困难。

多线程能满足程序员编写高效率的程序来达到充分利用 CPU 的目的。

线程是一个动态执行的过程，它也有一个从产生到死亡的过程。

下图显示了一个线程完整的生命周期：

二、创建线程并运行

接下来，我们使用Thread创建一个线程并运行：

1.打开Idea新建工程，再右击src新建包Thread，在包上点右键，创建一个PeopleA类，输入代码：

package Thread;

public class PeopleA extends Thread{
    @Override
    public void run() { //被调用start方法后，就会执行run方法里的代码
        System.out.println(this.getName() + " 线程开始执行了：");
        try {
            Thread.sleep(5000); //休眠5秒，模拟子线程需要5秒才能完成任务。
        } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();//在命令行打印异常信息在程序中出错的位置及原因。
        }
        System.out.println(this.getName() + " 线程执行结束了：");
    }
}

2.再右击Thread包创建一个ThreadTest类，并输入代码：

package Thread;

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        //在mian 线程（主线程）中创建了一个子线程 peopleA
        PeopleA peopleA = new PeopleA();
        //给子线程取个名字：A线程
        peopleA.setName("A线程");
        //启动peopleA线程，启动后系统将增加一个线程去执行PeopleA中的run方法里的代码
        peopleA.start();
        //打印这句表示主线程启动子线程后，会继续执行后续代码，不会关心子线程什么时候执行
        System.out.println("main函数结束了。");
    }
}

3.运行，查看结果，体会多线程的执行：

主线程启动子线程后，会继续执行后续代码，不会关心子线程什么时候执行。
这里还需注意，主线程的代码执行完毕后，整个程序并没有立即结束运行，而是等待子线程运行完后再结束运行并回收资源。

三、多线程间的交互

①模拟两个机器人的对话

1.我们右击src，新建一个包com.my.thread,并右击创建名为Language的对象，用来存储问题和答案，用于2个机器人的交互。代码如下：

package com.my.thread;

import java.util.Random;

//预先设定好可能的对话内容
public class Language {
    //问题集合
    static final String[] questions = {
            "你叫什么名字？",
            "现在几点了？",
            "你早饭吃的什么？",
            "你中午吃的什么？",
            "你晚餐吃的什么？",
            "你的身高多少？",
            "你最喜欢的Csdn博主是谁？"
    };
    //随机数生成器
    static Random random = new Random();
    //当前问题
    static String question = null;
    //当前答案
    static String answer = null;

    /**随机获取一个问题*/
    public static String getARandomQuestion() {
        int index = random.nextInt(questions.length);
        return questions[index];
    }
    //设置当前答案
    public static void setAnswer(String answer) {
        Language.answer = answer;
    }
    //设置当前问题
    public static void setQuestion(String question) {
        Language.question = question;
    }
}

2. 在com.my.thread包上创建名为PeopleA的对象，用来模拟提问者。代码如下：

package com.my.thread;

public class PeopleA extends Thread{
    @Override
    public void run() { //被调用start方法后，就会执行run方法里的代码
        System.out.println(this.getName() + " 我要开始提问了。");

        //使用死循环写法，让线程PeopleA永远不会自动停止运行
        while(true){
            //没有人回答问题 并且没有人提问的时候，就提一个问题
            if(Language.question == null) {
                String q = Language.getARandomQuestion();//获取一个随机问题
                Language.setQuestion(q);//设置问题
                System.out.println(this.getName() + "：" + q);
                Language.setAnswer(null);//提出问题后，把答案设置为空
            }else{
                System.out.println("请回答我的问题...");
            }

            try {
                //随机休眠0-15秒，模拟用户A的思考时间
                Thread.sleep(1000 * Language.random.nextInt(15));

            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }
}

3. 在com.my.thread包上创建名为PeopleB的对象，用来模拟回答者。代码如下：

package com.my.thread;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

public class PeopleB extends Thread{
    SimpleDateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
    @Override
    public void run() { //被调用start方法后，就会执行run方法里的代码
        System.out.println(this.getName() + " 我准备好回答了。");

        //使用死循环写法，让线程PeopleB永远不会自动停止运行
        while(true){
            //有人提问，且没有人回答的情况下，就回答问题
            if(Language.answer == null) {
                String an = answerQuestion(Language.question); //根据问题得到答案
                Language.setAnswer(an);//设置答案
                System.out.println(this.getName() + "：" + an);//打印答案
                Language.question = null;//回答完毕后，把问题设置为空。
            }else{
                System.out.println("请你继续提问...");
            }

            try {
                //随机休眠0-15秒，模拟用户B的思考时间
                Thread.sleep(1000 * Language.random.nextInt(15));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }

    //根据问题得到答案
    private String answerQuestion(String question) {
        if(question == null){
            return "请开始提问...";
        }
        String an = "这个问题太难了，答不上来。";//默认回答语句
        if(question.equals("你叫什么名字？")){
            an = this.getName();
        }else if(question.equals("现在几点了？")){
            an = format.format(new Date());
        }else if(question.equals("你早饭吃的什么？")){
            an = "豆浆油条。";
        }else if(question.equals("你的身高多少？")){
            an = "身高1米85。";
        }else if(question.equals("你最喜欢的Csdn博主是谁？")){
            an = "青00（一起学Java）";
        }else{

        }
        return an;
    }
}

package com.my.thread;

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        //在mian 线程（主线程）中创建了2个子线程 peopleA，peopleB
        PeopleA peopleA = new PeopleA();
        PeopleB peopleB = new PeopleB();
        //给子线程取个名字
        peopleA.setName("提问者");
        peopleB.setName("回答者");
        //启动peopleA，peopleB线程，启动后系统将增加一个线程去执行run方法里的代码
        peopleA.start();
        peopleB.start();
        //打印这句表示主线程启动子线程后，会继续执行后续代码，不会关心子线程什么时候执行
        System.out.println("main函数结束了。");
    }
}

多线程的使用注意事项：有效利用多线程的关键是理解程序是并发执行而不是串行执行的。

例如：程序中有两个子系统需要并发执行，这时候就需要利用多线程编程。通过对多线程的使用，可以编写出非常高效的程序。

请注意，如果你创建太多的线程，程序执行的效率实际上是降低了，而不是提升了。请记住，上下文的切换开销也很重要，如果你创建了太多的线程，CPU 花费在上下文的切换的时间将多于执行程序的时间！