Java基础14--多线程

1 多线程实现

1.1 进程和线程区别

• 进程：是正在运行的程序

  ​ 是系统进行资源分配和调用的独立单位

  ​ 每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源

• 线程：是进程中的单个顺序控制流，是一条执行路径

  ​ 单线程：一个进程如果只有一条执行路径，则称为单线程程序

  ​ 多线程：一个进程如果有多条执行路径，则称为多线程程序

1.2 实现方式一 继承Thread类

• 方法介绍

  方法名	说明
  void run()	在线程开启后，此方法将被调用执行
  void start()	使此线程开始执行，Java虚拟机会调用run方法()

• 实现步骤

  • 定义一个类MyThread继承Thread类
  • 在MyThread类中重写run()方法
  • 创建MyThread类的对象
  • 启动线程

• 代码演示

  public class MyThread extends Thread {
      @Override
      public void run() {
          for(int i=0; i<100; i++) {
              System.out.println(i);
          }
      }
  }
  public class MyThreadDemo {
      public static void main(String[] args) {
          MyThread my1 = new MyThread();
          MyThread my2 = new MyThread();
  
  //        my1.run();
  //        my2.run();
  
          //void start() 导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法
          my1.start();
          my2.start();
      }
  }
  

• 两个小问题

  • 为什么要重写run()方法？

    因为run()是用来封装被线程执行的代码

  • run()方法和start()方法的区别？

    run()：封装线程执行的代码，直接调用，相当于普通方法的调用

    start()：启动线程；然后由JVM调用此线程的run()方法

1.3 实现方式二 实现Runnable接口

• Thread构造方法

  方法名	说明
  Thread(Runnable target)	分配一个新的Thread对象
  Thread(Runnable target, String name)	分配一个新的Thread对象

• 实现步骤

  • 定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
  • 在MyRunnable类中重写run()方法
  • 创建MyRunnable类的对象
  • 创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
  • 启动线程

• 代码演示

  public class MyRunnable implements Runnable {
      @Override
      public void run() {
          for(int i=0; i<100; i++) {
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
          }
      }
  }
  public class MyRunnableDemo {
      public static void main(String[] args) {
          //创建MyRunnable类的对象
          MyRunnable my = new MyRunnable();
  
          //创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
          //Thread(Runnable target)
  //        Thread t1 = new Thread(my);
  //        Thread t2 = new Thread(my);
          //Thread(Runnable target, String name)
          Thread t1 = new Thread(my,"高铁");
          Thread t2 = new Thread(my,"飞机");
  
          //启动线程
          t1.start();
          t2.start();
      }
  }
  

• 多线程的实现方案有两种

  • 继承Thread类
  • 实现Runnable接口

• 相比继承Thread类，实现Runnable接口的好处

  • 避免了Java单继承的局限性

  • 适合多个相同程序的代码去处理同一个资源的情况，把线程和程序的代码、数据有效分离，较好的体现了面向对象的设计思想

1.4 设置和获取线程名称

方法名	说明
void setName(String name)	将此线程的名称更改为等于参数name
String getName()	返回此线程的名称
Thread currentThread()	返回对当前正在执行的线程对象的引用

1.5 线程优先级

• 线程调度

  • 两种调度方式

    • 分时调度模型：所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间片
    • 抢占式调度模型：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，优先级高的线程获取的 CPU 时间片相对多一些

  • Java使用的是抢占式调度模型

  • 随机性

    假如计算机只有一个 CPU，那么 CPU 在某一个时刻只能执行一条指令，线程只有得到CPU时间片，也就是使用权，才可以执行指令。所以说多线程程序的执行是有随机性，因为谁抢到CPU的使用权是不一定的

• 优先级相关方法

方法名	说明
final int getPriority()	返回此线程的优先级
final void setPriority(int newPriority)	更改此线程的优先级 线程默认优先级是5；线程优先级的范围是：1-10

1.6 线程控制

方法名	说明
static void sleep(long millis)	使当前正在执行的线程停留（暂停执行）指定的毫秒数
void join()	等待这个线程死亡
void setDaemon(boolean on)	将此线程标记为守护线程，当运行的线程都是守护线程时，Java虚拟机将退出

1.7 线程的生命周期

线程一共有五种状态，线程在各种状态之间转换。

2 线程同步

2.2 同步代码块解决数据安全问题

• 安全问题出现的条件

  • 是多线程环境

  • 有共享数据

  • 有多条语句操作共享数据

• 如何解决多线程安全问题呢?

  • 基本思想：让程序没有安全问题的环境

• 怎么实现呢?

  • 把多条语句操作共享数据的代码给锁起来，让任意时刻只能有一个线程执行即可

  • Java提供了同步代码块的方式来解决

• 同步代码块格式：

  synchronized(任意对象) { 
  	多条语句操作共享数据的代码 
  }
  

  synchronized(任意对象)：就相当于给代码加锁了，任意对象就可以看成是一把锁

• 同步的好处和弊端

  • 好处：解决了多线程的数据安全问题

  • 弊端：当线程很多时，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

2.2 同步方法解决数据安全问题

• 同步方法的格式

  同步方法：就是把synchronized关键字加到方法上

  修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) { 
  	方法体；
  }
  

  同步方法的锁对象是什么呢?

  ​ this

• 静态同步方法

  同步静态方法：就是把synchronized关键字加到静态方法上

  修饰符 static synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) { 
  	方法体；
  }
  

  同步静态方法的锁对象是什么呢?

  ​ 类名.class

2.3 线程安全的类

• StringBuffer

  • 线程安全，可变的字符序列

  • 从版本JDK 5开始，被StringBuilder 替代。 通常应该使用StringBuilder类，因为它支持所有相同的操作，但它更快，因为它不执行同步

• Vector

  • 从Java 2平台v1.2开始，该类改进了List接口，使其成为Java Collections Framework的成员。 与新的集合实现不同， Vector被同步。 如果不需要线程安全的实现，建议使用ArrayList代替Vector

• Hashtable

  • 该类实现了一个哈希表，它将键映射到值。 任何非null对象都可以用作键或者值
  • 从Java 2平台v1.2开始，该类进行了改进，实现了Map接口，使其成为Java Collections Framework的成员。 与新的集合实现不同， Hashtable被同步。 如果不需要线程安全的实现，建议使用HashMap代替Hashtable

2.4 Lock锁

虽然我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题，但是我们并没有直接看到在哪里加上了锁，在哪里释放了锁，为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock

Lock是接口不能直接实例化，这里采用它的实现类ReentrantLock来实例化

• ReentrantLock构造方法

  方法名	说明
  ReentrantLock()	创建一个ReentrantLock的实例

• 加锁解锁方法

  方法名	说明
  void lock()	获得锁
  void unlock()	释放锁

2.5 等待和唤醒方法

方法名	说明
void wait()	导致当前线程等待，直到另一个线程调用该对象的 notify()方法或 notifyAll()方法
void notify()	唤醒正在等待对象监视器的单个线程
void notifyAll()	唤醒正在等待对象监视器的所有线程