JAVA多线程
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狂神说视频学习笔记
多线程
Lambda
函数式接口
任何一个接口如果只包含一个抽象方法，那么它就是一个函数式接口
对于函数式接口，我们可以通过lambda表达式来创建该接口的对象
lambda表达式
// lambda表达式
//定义接口
interface A{
void method(int a,int b,int c);
}
//接口对象
A a=(a,b,c)->{//方法体}
a.method(1,2,1);
//总结：
// lambda表达式只能一行代码情况下才能简化为一行，如果有多行则用代码块
// 前提是接口为函数式接口
// 多个参数也可以去掉参数类型，要去掉都去掉，必须加上括号
线程创建的三种方式
继承Thread类
// 1 自定义线程类继承Thread类
// 2 重写run()方法,编写线程执行体
// 3 创建线程对象，调用start()方法启动线程
// 几个对象就是几个线程，调用对象的start()来启动所有的线程
不建议使用：避免OOP单继承局限性
实现Runnable接口
// 1 自定义线程类实现Runnable接口
// 2 实现run()方法，编写线程执行体
// 3 创建线程对象，调用start()方法启动线程，代理，一个对象可以有多个代理
// 多个线程操作同一个资源，就会引发问题？？？？
new Thread(Runnable对象,"线程1").start()
new Thread(Runnable对象,"线程2").start()
new Thread(Runnable对象,"线程3").start()
推荐使用：避免单继承的局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用
实现Callable接口
// 1 实现Callable接口，需要返回值类型
// 2 重写call方法，需要抛出异常
// 3 创建目标对象
// 4 创建执行任务：
ExecutorService executorService= Executors.newFixedThreadPool(3);
// 5 提交执行：
Future<Boolean> r1= executorService.submit(t1);
Future<Boolean> r2= executorService.submit(t2);
Future<Boolean> r3= executorService.submit(t3);
// 6 获取结果：
boolean rs1=r1.get();
boolean rs2=r2.get();
boolean rs3=r3.get();
// 7 关闭服务：
executorService.shutdown();
静态代理模式
// 真实对象及代理对象都要实现同一个接口
//代理对象要代理真实角色
//好处：
// 代理对象会做好多真实对象做不了的事情
// 真实对象久专注做自己的事情
线程状态
停止线程
建议线程正常停止--利用次数，不建议死循环
建议使用标志位--设置一个标志位
不用使用stop()或者destroy()等过时或者JDK不建议方法
public class TestStop implements Runnable{
//1 线程中定义线程体使用停止标识
private boolean flag=true;
@Override
public void run() {
//2 线程体使用该标识
while (flag){
System.out.println("run thread!");
}
}
//3 对外提供方法改变标识
public void stop(){
this.flag=false;
}
}
线程休眠-sleep
sleep指定当前线程的阻塞的毫秒数
sleep存在异常InterruptedException
sleep时间达到后进入线程就绪状态
sleep可以模拟网络延时倒计时等
每个对象都有一个锁，sleep不会释放锁
Thread.sleep(毫秒数);
线程礼让-yield
礼让线程，让当前的正在执行的线程暂停，但不阻塞
将线程从运行状态转为就绪状态
让cpu重新调度，礼让不一定成功，看cpu心情
Thread.yield();
线程强制执行-Join
Jion合并线程，待此线程执行完成之后，在执行其他的线程，其他线程阻塞
可以想象成插队
public class TestJoin implements Runnable {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
TestJoin testJoin=new TestJoin();
Thread thread=new Thread(testJoin);
thread.start();
for (int i = 0; i < 500; i++) {
System.out.println("main......"+i);
if(i==200) {
thread.join(); // main线程阻塞
}
}
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
System.out.println("join......"+i);
}
}
}
线程状态观测
Thread.State
NEW
RUNNABLE
BLOCKED
WAITING
TIMED_WAITING
TERMINATED 一旦进入死亡状态就不能再次启动了
线程的优先级
-
Java提供一个线程调度器来监控程序的启动后进入就绪的状态的所有线程，线程调度器按照优先级决定应该调度哪个线程执行。
-
线程的优先级用数字表示1~10
Thread.MIN_PRIORITY=1;
Thread.MAX_PRIORITY=10;
Thread.NORM_PRIORITY=5;
-
改变或者获取优先级：getPriority();setPriority(int xxx)
-
优先级的设置在start()调度前
-
优先降低只是意味着获得调度的概率低，并不是优先级低就不会被调用了，这都看CPU的调度
守护线程-daemon
- 线程分为用户线程和守护线程
- 虚拟机必须确保用户线程执行完毕：main()，正常的线程都是用户线程，除非手动的设置deamon为true
- 虚拟机不用等待守护线程执行完毕：后台日志操作记录，监控内存，垃圾回收等待 gc()
thread.setDeamon(true)
线程同步
队列+锁
- 由于同一个进程的多个线程共享同一块存储空间，在带来方便的同时，也带来了访问冲突问题，为了保证数据在方法中被访问的正确性，在访问时加入锁机制synchronized，当一个线程获得对象的排它锁，独占资源，其他线程必须等待，使用后释放锁即可，存在以下问题：
- 一个线程持有锁会导致其他所有需要锁的线程挂起
- 在多线程竞争下，加锁，释放锁会导致比较多的上下文切换和调度的延时，引起性能问题
- 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁，会导致优先级倒置，引起性能问题
同步方法
由于我们可以通过private关键字来保证数据对象只能被方法访问，所以我们只需要针对方法提出一套机制，这套机制就是synchronized关键字，它包括两种用法，synchronized方法和synchronized代码块
synchronized方法控制对“对象”的访问，每个对象对应一把锁，每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能够执行，否则线程会阻塞，方法一旦执行，就独占该锁，直到该方法返回就释放锁，后边被阻塞的线程才能获得这个锁，继续执行
//同步方法：
public synchronized void method(int args){}
//缺陷
若将一个大的方法声明为synchronized影响效率
//同步块 synchronized(obj){}
obj称为同步监视器
obj可以是任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监视器
同步方法中无需指定同步监视器，因为同步方法的同步监视器就是this，就是这个对象本身，或者是class
同步监视器的执行过程
1 第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中代码
2 第二个线程访问，发现同步监视器被锁定，无法访问
3 第一个线程访问完毕，解锁同步监视器
4 第二个线程访问，发现同步监视器没有锁，然后锁定并访问
JUC安全类型的集合
JUC：java.util.concurrent
//线程安全的list
CopyOnWriteArrayList
死锁
多个线程各自占有一些共享资源并且互相等待其他线程占有的资源才能运行，而导致两个或者多个线程都等待对方释放资源，都停止执行的情形，某一个同步块同时拥有两个以上对象的锁时，就会发生死锁的问题。
产生死锁的四个必要条件：
- 互斥条件：一个资源只能被一个进程使用
- 请求与保持条件：一个进程因请求资源阻塞时，对已获得的资源保持不放
- 不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺
- 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系
只要想办法破其中的任意一个或多个条件就可以避免死锁发生
Lock(锁)
- 从JDK5.0开始，JAVA提供更强大的线程同步机制--通过显示定义同步锁对象来实现同步，同步锁使用Lock对象充当
- java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象
- ReentrantLock（可重入锁）类实现了Lock，它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以显示的加锁、释放锁。
class A{
private final ReentrantLock lock=new ReentrantLock();
private void m(){
lock.lock();
try{
//保证线程安全的代码
}finally {
lock.unlock();
}
}
}
synchronized与Lock对比
- Lock是显示锁（手动开启和关闭，别忘记关闭锁）synchronized是隐式锁，出了作用域自动释放
- Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁
- 使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好，并且具有更好的扩展性（提供更多的子类）
- 优先使用顺序：Lock>同步代码块（已经进入方法体，分配了相应的资源）>同步方法（在方法体之外）
线程协作
生产者消费者
线程同步问题，生产者消费者共享同一资源，并且生产者消费者之间互相依赖，互为条件；
- 对于生产者，没有生产商品之前，要通知消费者等待，而生产了产品之后，又需要马上通知消费者消费
- 对于消费者，在消费之后，要通知生产者已经结束消费，需要生产新的商品以供消费
- 在生产消费问题中，仅有synchronized是不够的
- synchronized可阻止并发更新同一个共享资源，实现了同步
- synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）
解决方式
管程法：生产者将生产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据
信号灯法：标志位
管程法
wait() notify()
// 测试线程通信生产者消费者：利用缓冲区解决->管程法
public class TestPC {
public static void main(String[] args) {
SynContainer container=new SynContainer();
Productor productor=new Productor(container);
Consumer consumer=new Consumer(container);
productor.start();
consumer.start();
}
//生产者、消费者、产品、缓冲区
}
//生产者
class Productor extends Thread{
private SynContainer container;
public Productor(SynContainer container) {
this.container = container;
}
@Override
public void run() {
//生产100只鸡
for (int i = 0; i < 100; i++) {
container.push(new Chicken(i));
System.out.println("生产了第"+i+"只鸡！");
}
}
}
//消费者
class Consumer extends Thread{
private SynContainer container;
public Consumer(SynContainer container) {
this.container = container;
}
@Override
public void run() {
//消费鸡
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("消费了"+container.pop().id+"只鸡");
}
}
}
//产品
class Chicken{
int id;//产品编号
public Chicken(int id) {
this.id = id;
}
}
//缓冲区
class SynContainer{
public SynContainer() {
}
//缓冲区的大小
Chicken[] chickens=new Chicken[10];
int count=0;//计数器
//生产者生产产品
public synchronized void push(Chicken chicken){
//判断缓冲区是否满了，满了则等待
if (count==chickens.length){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//否则放入缓冲区
chickens[count++]=chicken;
//通知消费者可以消费
notifyAll();
}
//消费者消费产品
public synchronized Chicken pop(){
//判断缓冲区是否有产品，没有则等待
if(count==0){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//否则消费
Chicken chicken=chickens[--count];
//通知生产者生产
notifyAll();
return chicken;
}
}
信号灯法
// 测试线程通信生产者消费者：信号灯法->标志位
public class TestPC2 {
public static void main(String[] args) {
TV tv=new TV();
new Player(tv).start();
new Watcher(tv).start();
}
}
//生产者-演员
class Player extends Thread{
private TV tv;
public Player(TV tv) {
this.tv = tv;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
//演员表演
if(i%2==0)
tv.play("快乐大本营！");
else
tv.play("抖音：记录美好生活！");
}
}
}
//消费者-观众
class Watcher extends Thread{
private TV tv;
public Watcher(TV tv) {
this.tv = tv;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
tv.watch();
}
}
}
//产品-节目
class TV{
//演员表演节目-观众等待 true
//观众观看节目-演员等待 false
private String voice;//节目
private boolean flag=true;//标志位
//演员表演节目
public synchronized void play(String voice){
//观众观看节目，演员等待
if(!flag){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("演员表演了"+voice);
//设置标志位并通知观众观看
this.voice=voice;
this.flag=false;
notifyAll();
}
//观众观看节目
public synchronized String watch(){
//演员表演节目观众等待
if (flag){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//设置标志位通知演员表演
System.out.println("观众观看了"+voice);
this.flag=true;
notifyAll();
return voice;
}
}
线程池
背景：经常创建及销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大
思路：提前创建好多个线程，放入线程池中使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁的创建销毁、实现重复利用。
好处：
1. 提高响应速度（减少了创建新线程的时间）；
- 降低资源消耗（重复利用线程池中的线程，不需要每次都创建）
- 便于线程管理：corePoolSize：核心池大小；maximumPoolSize：最大线程数；keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
ExecutorService和Executors
ExecutorService:真正的线程池接口。常见的子类：ThreadPoolExecutor
void execute(Runnable command);//执行任务或者命令，没有返回值，一般用来执行Runnable
<T> Future<T> submit(Callable<T> task);//执行任务，有返回值，一般用来执行Callable
void shutdown();//关闭连接池
Executors：工具类线程池的工厂类，由于创建并返回不同类型的线程池
//创建连接池
ExecutorService service=Executors.newFixedThreadPool(10);
//执行
service.execute(new 实现runnable的类);
service.execute(new 实现runnable的类);
service.execute(new 实现runnable的类);
//关闭
service.shutdown();
浙公网安备 33010602011771号