多线程
Process和Thread
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线程就是独立的执行路径;
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在程序运行时,即使没有自己创建线程,后台也会有多个线程,如主线程,gc线程;
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main()称之为主线程,为系统的入口,用于执行整个程序;
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在一个进程中,如果开辟了多个线程,线程的运行由调度器安排调度,调度器是与操作系统紧密相关的,先后顺序是不能人为的干预的。
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对同一份资源操作时,会存在资源抢夺的问题,需要加入并发控制;
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线程会带来额外的开销,如cpu调度时间,并发控制开销。
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每个线程在自己的工作内存交互,内存控制不当会造成数据不一致
线程实现(重点)
Thread class ---> 继承Thread类接口(重点)
Runnable接口 ----> 继承Runnable类接口(重点)
Callable接口 ----> 继承Callable类接口(了解)
Thread:
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自定义线程类继承Thread类
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重写run()方法,编写线程执行体
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创建线程对象,调用start()方法启用
//方法一
//注意:线程开启不一定立即执行,由cpu调度执行
public class Test extends Thread {//线程执行体
实例--下载图片
需要先下载工具包--commons.io.2.8.jar包。然后放在lib中
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
//练习Thread,实现多线程同步下载图片
public class Test01 extends Thread{
private String url;//网络图片地址
private String name;//保存文件名
public Test01(String url, String name) {
this.url = url;
this.name = name;
}
//下载图片线程的执行体
实现Runnable接口
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定义MyRunnable类实现Runnable接口
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重写run()方法,编写线程执行体
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创建线程对象,调用start()方法启用
注意:推荐使用Runnable对象,因为Java单继承的局限性
//实现多线程方法2:实现Runnable接口,重写Run方法,执行线程需要丢入Runnable接口实现类,调用start()方法
public class Test02 implements Runnable {
小结
继承Thread类
子类继承Thread类具备多线程能力
启动线程:子类对象.start();
不建议使用:避免oop单继承局限性
实现Runnable接口
实现Runnable接口具有多线程能力
启动线程:传入目标对象+Thread对象.start();
推荐使用:避免单继承局限性,灵活方便,方便同一对象被多个线程使用
实现callable接口(了解即可)
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.创建执行服务:ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
5.提交执行:Future<Boolean> result1 = ser.submit(t1);
6.获取结果: boolean r1 = result1.get()
7.关闭服务:ser.shutdownNow();
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;
//线程创建方式三:实现callable接口
//好处:1.可以定义返回值类型,2.可以抛出异常
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
private String url;//网络图片地址
private String name;//保存文件名
public TestCallable(String url, String name) {
this.url = url;
this.name = name;
}
//下载图片线程的执行体
初始并发
买火车票例子
//多个线程操作同一对象
//买火车票的例子
//发现问题:多个线程操作同一资源情况下,线程不安全,操作紊乱
public class Test03 implements Runnable{
//票数
private int ticketNums=10;
模拟案例龟兔赛跑
//龟兔赛跑
public class Test04 implements Runnable{
private static String winner;
静态代理
//总结:
//真实对象与代理对象都是同一接口
//代理对象要代理角色
//好处
//代理对象可以做真实对象做不了的事
//真实对象可以专注做自己的事
public class Test01 {
public static void main(String[] args) {
WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(new You());
weddingCompany.HappyMarry();
}
}
interface Marry{
void HappyMarry();
}
//真实角色,你去结婚
class You implements Marry{
Lamda表达式
理解Functional Interface((函数式接口)是学习Java8 lambda表达式的关键所在。
函数式接口的定义:
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任何接口,如果只包含唯一一个抽象方法,那么它就是一个函数式接口。
public interface Runnable{
public abstract void run();
} -
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。
/* 推导lambda表达式 */ public class Test01 { //3.静态内部类 static class Like2 implements ILike{ @Override public void lambda() { System.out.println("I like lambda2"); } } public static void main(String[] args) { ILike iLike = new Like(); iLike.lambda(); iLike = new Like2(); iLike.lambda(); //4.局部内部类 class Like3 implements ILike{ @Override public void lambda() { System.out.println("I like lambda3"); } } iLike=new Like3(); iLike.lambda(); //5.匿名内部类,,没有类的名称,借助接口和父类 iLike=new ILike() { @Override public void lambda() { System.out.println("I like lambda4"); } }; iLike.lambda(); //6.用lambda简化 iLike=()->{ System.out.println("I like lambda5"); }; iLike.lambda(); } }//1.定义一个函数式接口
interface ILike{
void lambda();
}
//2.实现接口类
class Like implements ILike{
@Override
public void lambda() {
System.out.println("I like lambda1");
}
}
简化lambda
public class Test02 {public static void main(String[] args) { ILove ilove=(int a)-> { System.out.println("我爱你--》"+a); }; //简化参数类型 ilove= (a)-> { System.out.println("我爱你--》"+a); }; //简化括号 ilove=a -> { System.out.println("我爱你--》"+a); }; //简化花括号 ilove=a->System.out.println("我爱你--》"+a);
//总结:
//lambda表达式只能有一行代码的情况下才能去掉花括号,如果有多行,就不能去掉。
//前提是接口为函数式接口(即一个抽象方法)
//多个参数也可以去掉参数类型,要么都去掉,但必须加上括号ilove.love(520); }
}
interface ILove{
void love(int a);
}
线程状态
线程停止
//测试stop //1.建议正常停止多线程--->利用次数,不建议使用死循环 //2.建议使用标志位--->设置一个标志位 //3.不要使用stop和destroy等过时和JDK不建议使用的方法 public class TestStop implements Runnable{ //设置一个标志位 private boolean flag=true; @Override public void run() { int i = 0; while (flag){ System.out.println("run....Thread"+i++); } } //2.设置一个公开的方法,停止线程,转换标志位 public void stop(){ this.flag=false; } public static void main(String[] args) { TestStop testStop = new TestStop(); new Thread(testStop).start(); for (int i = 0; i < 1000; i++) { System.out.println("main "+i); if (i==900){ //调用stop方法切换标志位,让线程停止 testStop.stop(); System.out.println("线程停止"); } } } }
线程休眠
sleep(时间)指定当前线程阻塞的毫秒数;
sleep存在异常InterruptedException;
sleep时间达到后线程进入就绪状态;
sleep可以模拟网络延时,倒计时等。
每一个对象都有一个锁,sleep不会释放锁;
import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date; import java.util.logging.SimpleFormatter;public class TestSleep2 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//打印当前系统时间
Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//获取当前系统时间
while (true){
Thread.sleep(1000);
System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));
startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//获取更新系统时间
}} //模拟倒计时 public static void tenDown() throws InterruptedException { int num =10; while (true){ Thread.sleep(1000); System.out.println(num--); if (num<=0){ break; } }
}
}
线程礼让
礼让线程,让当前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
//线程礼让测试 //礼让不一定成功,看cpu心情 public class TestYield { public static void main(String[] args) { MyYield myYield = new MyYield();new Thread(myYield,"a").start(); new Thread(myYield,"b").start(); }
}
class MyYield implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始执行");
Thread.yield();//礼让
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行");
}
}
Join
Join合并线程,待此线程执行完成后,再执行其他线程,其他线程阻塞
可以想象成插队
//测试Join方法 //想象插队 public class TestJoin implements Runnable {@Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println("线程大佬来了"+i); } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { //启动线程 TestJoin testJoin = new TestJoin(); Thread thread = new Thread(testJoin); thread.start(); //主线程 for (int i = 0; i < 100; i++) { if (i==20){ thread.join();//插队 } System.out.println("main"+i); } }
}
线程优先级
Java提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程,线程调度器按照优先级决定应该调度哪个线程来执行。
线程的优先级用数字表示,范围从1~10.
Thread.MIN_PRIORITY = 1;
Thread.MAX_PRIORITY= 10;
Thread.NORM_PRIORITY = 5;
使用以下方式改变或获取优先级
getPriority() . setPriority(int xxx)
先设置优先级,再启动
public class TestPriority { public static void main(String[] args) { //主线程优先级 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority()); MyPriority myPriority = new MyPriority(); Thread t1 = new Thread(myPriority); Thread t2 = new Thread(myPriority); Thread t3 = new Thread(myPriority); Thread t4 = new Thread(myPriority); //先设置优先级,再启动 t1.start();t2.setPriority(1); t2.start(); t3.setPriority(4); t3.start(); t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY); t4.start(); }
}
class MyPriority implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority());
}
}
守护线程
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
虚拟机不用等待守护线程执行完毕
如,后台记录操作日志,监控内存,垃圾回收等待..
//测试守护线程 //上帝守护你 public class TestDaemon { public static void main(String[] args) { God god = new God(); You you = new You(); Thread thread = new Thread(god); thread.setDaemon(true);//默认false表示用户线程,正常的线程都是用户线程 thread.start();//上帝线程启动 new Thread(you).start();//你 用户线程启动 }}
//上帝
class God implements Runnable{
@Override
public void run() {
while (true){
System.out.println("上帝保佑着你");
}
}
}//你
class You implements Runnable{@Override public void run() { for (int i = 0; i < 36000; i++) { System.out.println("每天都开开心心活着"); } System.out.println("=====goodbye,world=="); }
}
线程同步(重点)
处理多线程问题时﹐多个线程访问同一个对象,并且某些线程还想修改这个对象.这时候我们就需要线程同步,线
程同步其实就是一种等待机制﹐多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列,等待前面线程使
用完毕,下一个线程再使用
锁机制 synchronized
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块.
同步方法:public synchronized void method(int args){}
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,直到该方法返回才释放锁,后面被阻塞的线程才
能获得这个锁,继续执行
缺陷:若将一个大的方法申明为synchronized将会影响效率
同步块
同步块:synchronized (Obj ){}
Obj称之为同步监视器
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 [反射中讲
解]
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初步了解
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;//测试JUC安全类型的数据
public class TestJUC {
public static void main(String[] args) {
CopyOnWriteArrayList<String> copy = new CopyOnWriteArrayList<String>();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
new Thread(()->{
copy.add(Thread.currentThread().getName());
}).start();
}
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(copy.size());
}
}
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在等待
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,就可能会发生“死锁”的问题.
死锁避免方法
产生死锁的四个必要条件:
1.互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。
2.请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。
3.不剥夺条件:进程已获得的资源,在末使用完之前,不能强行剥夺。
4.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。
注意:上面列出了死锁的四个必要条件,我们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
//死锁:两个线程互相抱着对方资源,然后形成僵持 //注意:锁不能写在一起。 public class DeadLock { public static void main(String[] args) { Makeup m1 =new Makeup(0,"晓燕"); Makeup m2 =new Makeup(1,"王艳芝"); m1.start(); m2.start(); } } //口红 class Lipstick{}
//镜子
class Mirror{}
class Makeup extends Thread{
//需要的资源只要一份,用static来保证只要一份
static Lipstick lipstick = new Lipstick();
static Mirror mirror = new Mirror();
int choice;//选择
String name;//用化妆品的人
Makeup(int choice,String name){
this.choice=choice;
this.name=name;
}
@Override
public void run() {
try {
Makeup();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//化妆,互相持有对方的锁,就是要拿到对方的资源
private void Makeup() throws InterruptedException {
if (choice==0){
synchronized (lipstick){//获得口红的锁
System.out.println(this.name+"获得口红的锁");
Thread.sleep(1000);
}
synchronized (mirror){//获得镜子的锁
System.out.println(this.name+"获得镜子的锁");
}} else { synchronized (mirror){//获得镜子的锁 System.out.println(this.name+"获得镜子的锁"); Thread.sleep(2000); } synchronized (lipstick){//二秒钟后获得口红的锁 System.out.println(this.name+"获得口红的锁"); } } }
}
Lock
从JDK 5.0开始,Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式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,可以显式加锁、释放锁。
class A{
private final ReentrantLock lock = new ReenTrantLock();
public void run(){
lock.lock();
try{ //保证线程安全的代码; }
finally{
lock.unlock();
//如果同步代码有异常,要将unlock()写入finally语句块}
}
}
}
synchronized 与Lock的对比
Lock是显式锁(手动开启和关闭锁,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(已经进入了方法体,分配了相应资源)>同步方法(在方法体之外)
线程协作(生产者消费者模式)
线程通信-分析
这是一个线程同步问题,生产者和消费者共享同一个资源,并且生产者和消费者之间相互依赖,互为条件.
对于生产者,没有生产产品之前,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﹐需要生产新的产品以供消费.
在生产者消费者问题中,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1
并发协作模型“生产者/消费者模式”--->管程法
生产者:负责生产数据的模块(可能是方法﹐对象﹐线程,进程);
消费者:负责处理数据的模块(可能是方法,对象﹐线程,进程);
缓冲区:消费者不能直接使用生产者的数据﹐他们之间有个“缓冲区”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
//测试:生产者消费者模型-->利用缓冲区解决 管程法// 生产者 消费者 产品 缓冲区
public class TestPC {
public static void main(String[] args) {
SynContainer syn = new SynContainer();
new Producer(syn).start();
new Consumer(syn).start();
}
}
//生产者
class Producer extends Thread{
SynContainer container;
public Producer(SynContainer container){
this.container=container;
}
//生产
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
container.push(new Chicken(i));
System.out.println("生产了"+i+"只鸡");} }
}
//消费者
class Consumer extends Thread{
SynContainer container;
public Consumer(SynContainer container){
this.container=container;
}
//消费
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("消费了-->"+container.pop().id+"只鸡");
}
}
}
//产品
class Chicken{
int id;public Chicken(int id) { this.id = id; }
}
//缓冲区
class SynContainer{
//需要一个容器大小
Chicken[] chickens = new Chicken[10];
int count;//计数器
//需要生产者放入产品
public synchronized void push(Chicken chicken){
//如果容器满了,需要等待消费者消费
if (count== chickens.length){
//通知消费者消费,生产等待
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}//如果容器没有满,就需要丢入产品 chickens[count] = chicken; count++; //可以通知消费者消费了 this.notifyAll();
}
//消费者拿消费产品
public synchronized Chicken pop(){
//判断是否消费
if (count==0){
//等待生产者生产,消费者等待
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}} //如果可以消费 count--; Chicken chicken = chickens[count]; //吃完了,通知生产者生产 this.notifyAll(); return chicken; }
}
解决方式2
并发协作模型“生产者/消费者模式”--->信号灯法
//测试生产者消费者问题2:信号灯法,标志位解决
public class TestPC1 {
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{
TV tv;
public Player(TV tv){
this.tv= tv;
}