前言
Hello，大家好！很开心与你们在这里相遇，我是一个喜欢文字、喜欢有趣的灵魂、喜欢探索一切有趣事物的女孩，想与你们共同学习、探索关于IT的相关知识，希望我们可以一路陪伴~
1. 多线程概述
并发与并行
- 什么是并发
指两个或多个事件在同一个时间段内发生
- 什么是并行
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。
线程调度
- 分时调度
所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间
- 抢占式调度
优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个(线程随机性)，Java使用的为抢占式调度。
2. 多线程创建
Java使用
java.lang.Thread类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。每个线程的作用是完成一定的任务，实际上就是执行一段程序流即一段顺序执行的代码。Java使用线程执行体来代表这段程序流。
继承Thread类
继承Thread类创建并启动多线程的步骤如下：
定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务,因此把run()方法称为线程执行体。
创建Thread子类的实例，即创建了线程对象
调用线程对象的start()方法来启动该线程
定义线程类
public class MyThread extends Thread {
/**
* 重写run方法，完成该线程执行的逻辑
*/
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("HelloWolrd!"+i);
}
}
}测试类
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
// MyThread my = new MyThread();
//这不是启动线程，相当于调了run()方法，只是普通调用
// my.run();
// my.run();
//IllegalThreadStateException 非法的线程态态异常
//为什么呢？ 因为你启动两次，并不是两个线程
// my.start();
// my.start();
MyThread my = new MyThread();
MyThread my2 = new MyThread();
my.start();
my2.start();
}
}获取名字和设置名字
public class MyThread extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(getName()+" : "+i);
}
}
} public static void main(String[] args) {
MyThread my = new MyThread();
MyThread my2 = new MyThread();
my.setName("jack");
my2.setName("rose");
my.start();
my2.start();
}实现Runnable接口
实现Runnable接口创建并启动多线程的步骤如下：
1.定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。
2.创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。
3.调用线程对象的start()方法来启动线程。
Runnable接口
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : "+i);
}
}
}测试类
public static void main(String[] args) {
MyRunnable my = new MyRunnable();
//起名字方式1
// Thread t1 = new Thread(my,"jack");
// Thread t2 = new Thread(my,"rose");
Thread t1 = new Thread(my);
Thread t2 = new Thread(my);
//起名字方式2
t1.setName("jack");
t2.setName("rose");
//启动线程
t1.start();
t2.start();
}Thread和Runnable的区别
public class ThreadTest1 implements Runnable {
private int num = 10;
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <= 100; i++) {
if (num > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行结果：" + (num--));
}
}
}
public static void main(String[] args) {
ThreadTest1 t1 = new ThreadTest1();
Thread t01 = new Thread(t1, "线程1");
Thread t02 = new Thread(t1, "线程2");
Thread t03 = new Thread(t1, "线程3");
t01.start();
t02.start();
t03.start();
}
}
public class ThreadTest2 extends Thread {
private int num = 10;
@Override
public void run() {
for(int i =0; i <=100; i++) {
if(num >0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行结果:"+(num--));
}
}
}
public static void main(String[] args) {
ThreadTest2 t01 = new ThreadTest2();
ThreadTest2 t02 = new ThreadTest2();
ThreadTest2 t03 = new ThreadTest2();
t01.start();
t02.start();
t03.start();
}
}
如果一个类继承Thread，则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话，则很容易的实现资源共享。
实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势
从上面的运行结果可以看出，两者的区别。
实现Runnable接口的，对于三个线程来说共享的是ThreadTest1对象的资源。
继承Thread类，三个线程都是独立的运行，线程间不共享资源。所以可以总结出以下区别：
1.Runnable接口的话，可以避免单继承的局限性，具有较强的健壮性。
2.Runnable可以实现资源的共享，同时处理同一资源。
3.Thread类的线程间都是独立运行的，资源不共享。
4.继承Thread类不再被其他类继承（java不存在多继承）
3. 线程调度
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| public static void sleep(long millis) | 在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行） |
| public final void join() | 等待该线程终止 |
| public final void setDaemon(boolean on) | 将该线程标记为守护线程或用户线程 |
| public final void setPriority(int newPriority) | 更改线程的优先级。默认为5， 最小级别：1 ，最大级别：10 |
| public static void yield() | 暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。 |
设置线程优先级
public class ThreadPriority extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println(getName()+":"+i);
}
}
}public class Test {
public static void main(String[] args) {
ThreadPriority t1 = new ThreadPriority();
ThreadPriority t2 = new ThreadPriority();
ThreadPriority t3 = new ThreadPriority();
t1.setName("jack");
t2.setName("rose");
t3.setName("yiyan");
// System.out.println(t1.getPriority());//5
// System.out.println(t2.getPriority());//5
// System.out.println(t3.getPriority());//5
//参数(1-10)
// t1.setPriority(0);//IllegalArgumentException 非法参数异常
t1.setPriority(1);
t2.setPriority(10);
t3.setPriority(5);
//设置优先级只是尽可以保证线程的优先级并不能完全保证，线程本身就是随机
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}线程休眠
public static void sleep(long millis) 停顿一会再走
public class Threadsleep extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <100 ; i++) {
System.out.println(getName()+": "+i+", 日期："+ new Date());
//困了，我睡一会
try {
Thread.sleep(10000000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
} public static void main(String[] args) {
Threadsleep t1 = new Threadsleep();
Threadsleep t2 = new Threadsleep();
Threadsleep t3 = new Threadsleep();
t1.setName("jack");
t2.setName("rose");
t3.setName("yanqi");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}线程的加入
public final void join():等待该线程终止。
先把加入的这个线程走完（终止）然后其他的线程自已去抢
public class ThreadJoin extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100 ; i++) {
System.out.println(getName()+": "+i);
}
}
}public class Test {
public static void main(String[] args) {
ThreadJoin tj1 = new ThreadJoin();
ThreadJoin tj2 = new ThreadJoin();
ThreadJoin tj3 = new ThreadJoin();
tj1.setName("jack");
tj2.setName("rose");
tj3.setName("yiyan");
tj1.start();
try {
tj1.join();//加入线程，tj1走完之后，tj2,tj3才可以去抢
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
tj2.start();
tj2.join();
tj3.start();
}
}线程礼让
public static void yield():暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。
让多个线程的执行更和谐，但是不能靠它保证一人一次。
public class ThreadYield extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <10 ; i++) {
System.out.println(getName()+": "+ i );
if(i%3==0)
//线程礼让
Thread.yield();
}
}
}public class Test {
public static void main(String[] args) {
ThreadYield ty1 = new ThreadYield();
ThreadYield ty2 = new ThreadYield();
ThreadYield ty3 = new ThreadYield();
ty1.setName("jack");
ty2.setName("rose");
ty1.start();
ty2.start();
}
}线程守护
public final void setDaemon(boolean on):将该线程标记为守护线程、后台线程。
jvm的垃圾回收，就是一个后台线程。 该方法必须在启动线程前调用。
public class ThreadDaemon extends Thread {d
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(getName()+": "+i);
}
}
}public class Test {
public static void main(String[] args) {
ThreadDaemon t1 = new ThreadDaemon();
ThreadDaemon t2 = new ThreadDaemon();
t1.setName("关习习");
t2.setName("张飞");
//设置守护线程，一定在启动之前调用
t1.setDaemon(true);
t2.setDaemon(true);
t1.start();
t2.start();
Thread.currentThread().setName("刘备");
for (int i = 1; i <=5 ; i++) { //主线程，main方法，当前线程走到5的时候，t1,t2都会挂掉
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": "+i);
}
}
}线程停止
public final void stop():让线程停止，过时了，但是还可以使用。
public void interrupt():中断线程。 把线程的状态终止，并抛出一个InterruptedException。
public class ThreadStop extends Thread{
@Override
public void run() {
System.out.println("开始执行："+new Date());
try {
Thread.sleep(10000); //睡了10秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("结果执行："+new Date());
}
}public class Test {
public static void main(String[] args) {
ThreadStop t1 = new ThreadStop();
t1.start();
try {
//如果你睡3秒还不睡醒，就干掉你
Thread.sleep(3000);
// t1.stop();//已过时，但可以用。如果后面还有代码就不没去运行
t1.interrupt();//判断当前线程中断，不影响后面的执行
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}4. 线程安全
多线程执行的结果和单线程运行的结果是一样的，就是线程安全的。
为了保证每个线程都能正常执行原子操作,Java引入了线程同步机制。
==同步代码块==
==同步方法==
==Lock锁==
同步代码块
synchronized关键字可以用于方法中的某个区块中，表示只对这个区块的资源实行互斥访问。
格式：
synchronized(同步锁的对象){
需要同步操作的代码
}同步锁
对象的同步锁只是一个概念,可以想象为在对象上标记了一个锁
在任何时候,最多允许一个线程拥有同步锁,谁拿到锁就进入代码块,其他的线程只能在外等着 (BLOCKED)。
锁对象 可以是任意类型。
多个线程对象 要使用同一把锁。
线程类
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--;
}
}
}
}
}测试类
public class Demo01Ticket {
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,"窗口1");
Thread t1 = new Thread(run,"窗口2");
Thread t2 = new Thread(run,"窗口3");
//调用start方法开启多线程
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}同步的好处和弊端
同步的好处:
同步的出现解决了多线程的安全问题
同步的弊端:
当线程相当多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中会降低程序的运行效率。回顾： 线程安全，效率低
同步方法
使用synchronized修饰的方法,就叫做同步方法,保证A线程执行该方法的时候,其他线程只能在方法外 等着。
格式
public synchronized void method(){
可能会产生线程安全问题的代码
}同步方法中的锁是谁?
对于非static方法,同步锁就是this。
对于static方法,我们使用当前方法所在类的字节码对象(类名.class)。
synchronized关键字加到static静态方法上是给Class类上锁，而synchronized关键字加到非static静态方法上是给对象上锁（一个是对象锁，另外一个是Class锁）
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);
//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【非静态】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--;
}
}
}
}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接口提供的方法
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| 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
注：如果不解锁，那么就会出现只执行一个线程的情况，体现不出多线程
*/
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
}
}
}
}
}继承Thread类-实现卖票
继承自Thread类的线程类，要实现资源共享，在成员变量前加static，成类级别的资源了。
同步代码块
public class MyThread extends Thread {
//把当前的票源修改为static
private static int ticket = 100;
@Override
public void run() {
//为了卖票一直操作
while (true) {
//同步代码块的锁对象是其本身.class
synchronized (MyThread.class) {
//判断票是否存在
if (ticket > 0) {
//模拟出票真实情况
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//卖票
System.out.println(getName() + "-->正在卖第 " + ticket + " 张票");
ticket--;
}
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
MyThread my1 = new MyThread();
MyThread my2 = new MyThread();
MyThread my3 = new MyThread();
my1.setName("窗口1");
my2.setName("窗口2");
my3.setName("窗口3");
my1.start();
my2.start();
my3.start();
}同步方法
public class MyThread extends Thread {
//把当前的票源修改为static
private static int ticket = 100;
@Override
public void run() {
//为了卖票一直操作
while (true) {
payTic();
}
}
//继承thread类的同步方法，只能是静态
private static synchronized void payTic() {
//判断票是否存在
if (ticket > 0) {
//模拟出票真实情况
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//卖票
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->正在卖第 " + ticket + " 张票");
ticket--;
}
}
}public static void main(String[] args) {
MyThread my1 = new MyThread();
MyThread my2 = new MyThread();
MyThread my3 = new MyThread();
my1.setName("窗口1");
my2.setName("窗口2");
my3.setName("窗口3");
my1.start();
my2.start();
my3.start();
}Lock方法
package cn.yanqi_06;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class MyThread extends Thread {
//把当前的票源修改为static
private static int ticket = 100;
//继承Trhead类的lock锁一定是静态的
private static Lock l = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
//为了卖票一直操作
while (true) {
l.lock();
//判断票是否存在
if (ticket > 0) {
//模拟出票真实情况
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//卖票
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->正在卖第 " + ticket + " 张票");
ticket--;
}
l.unlock();
}
}
}
public static void main(String[] args) {
MyThread my1 = new MyThread();
MyThread my2 = new MyThread();
MyThread my3 = new MyThread();
my1.setName("窗口1");
my2.setName("窗口2");
my3.setName("窗口3");
my1.start();
my2.start();
my3.start();
}
