java多线程

多线程作用

提高程序效率，cpu在多个线程间切换

并发与并行

并发：同一时刻，多个指令在单个cpu交替执行

并行：同一时刻，多个指令在多个cpu同时执行

实现方式

方式一：继承Thread类方式

• 自定义类声明为Thread子类

• 重写run方法

• 书写线程执行的代码

• 测试类中创建子类对象t1，并且启动线程

t1.start();

//setName方法可以设置线程名字
t1.setName("xc");

//在线程内部可以通过getName()方法获取

方式二：实现Runable类，重写run方法

• 自定义类，实现Runable接口

• 重写run方法

• 测试类中创建自定义类对象rn

• 测试类中新建一个Thread对象t1，构造函数传入自定义对象rn

• 测试类中启动t1

t1.start();

问题：Runable接口中的run方法，无法调用Thread类的方法，getName之类的方法无法调用？

//获取到当前线程的对象
Thread t = Thread.currentThread();

方式三：利用Callable接口和Future接口方式实现

目的：方式一二无返回值，无法获取多线程执行结果

特点：可以获取多线程执行结果
(记忆法：自己run，没人管，自己call，有回应)

• 自定义类实现Callable接口，泛型即为返回结果的类型

• 重写call方法

• 测试类中创建Callable对象mc(表示多线程要执行的任务)

• 测试类中创建(Future接口实现类)FutureTask的对象ft,构造函数传入mc (管理多线程运行结果)

• 测试类中创建Thread类对象t1，构造函数传入ft，启动线程

t1.start(); 

• 获取方法执行结果

ft.get();

三种方式对比

一二种方式无法获得返回值，第三种可以获取返回值。
第一种最简单，但是可扩展性最差：无法继承其他对象。
二三中扩展性强，不能直接调用Thread类中的方法。

Thread常见成员方法

String getName()

• 返回此线程名称
• 线程默认名字为 Thread-x(序号从0开始)

void setName(String name)

• 设置当前线程名字
• 也可以通过Thread的构造方法，传入名字。注意第一种实现直接继承Thread，构造方法不能继承，需要手动实现构造方法，调用父类构造。

static Thread currentThread()

• 返回当前线程对象
• main方法中直接调用currentThread，获得的线程getName结果为main

static void sleep

• 让线程休眠指定时间，单位为毫秒。休眠结束后会醒来，继续执行。

setPriority(int newPriority)

• 设置线程优先级(只能影响概率)
• java里线程优先级最小1，最大10，默认5
• java采取抢占式调度(随机性)

final int getPriority()

• 获取线程优先级

final void setDaemon(bookean on)

• 设置为守护线程，守护线程生命周期依赖非守护进程
• 当设置为true后，非守护线程结束了，守护线程会陆续结束（不是立刻）
• 如：性能监控工具的指标采集进程，随应用的停止而终止

public static void yield()

• 出让线程
• 出让当前cpu执行权，令代码执行相对均匀

public static void join()

• 插入线程
• 使用对象调用

//作用是把t线程插入到当前线程之前，只有t线程执行完毕，当前线程才继续
//当前线程指的是运行t.join()这段代码的线程
t.join()

生命周期

注意：进程执行sleep() 结束休眠后返回就绪状态，重新抢夺执行权，不会马上执行代码。睡眠也相当于出让执行权。

安全问题及解决

问题及原因

想让多个线程访问同一个变量，可以在类上定义静态属性，但是仍然会有同步问题。

原因：进程执行过程中随时可能被抢夺执行权。

解决方法

同步代码块

//锁对象是任意的，随便创建一个对象即可，但是要保证对每个执行该代码线程是【唯一的】 。最常见的实现是当前类的字节码对象，Xxx.class。一个可行的方法是：定义一个static类属性。
//锁并不保证cup执行权不被抢夺，而是保证就算被抢夺，其他线程也只能等待，因为未解锁。

synchronized(锁对象){
    //被锁住的代码
}

同步方法

将synchronized关键字加在方法上面。

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

同步方法的锁对象是java规定的：

• 当前方法为非静态：this //即当前方法的调用者
• 当前方法为静态：当前类的字节码文件对象

若使用方法二runable实现多线程，因为runable实现类对象是作为Thread的构造参数传入，即使创建多个线程也只需要一个对象，所以多个线程访问同一个变量可以不加static,因为是同一个对象。

抽取策略：将同步代码块中所有代码抽取为一个方法。

lock锁

特点：支持手动上锁，释放锁

在类上定义一个Lock类型的成员属性
Lock是接口，不可以直接实例化，使用实现类ReentrantLock来实例化

lock.lock();

//代码逻辑

lock.unlock();

注意：若采用方式一，Lock类型成员属性需要定义为static！！！
注意：涉及跳转逻辑的，需要保证lock.unlock();可以成功执行。推荐的方法是使用try catch finally,将unlock逻辑放在finally中，保证一定会执行。

实际应用

Stringbuilder 是线程不安全的

Stringbuffer 是线程安全的，每个方法都是同步方法

多线程程序编写步骤

• 循环
• 同步代码块
• 判断共享数据是否到达末尾（到了末尾）
• 判断共享数据是否到达末尾（没到末尾）

生产者消费者（等待唤醒机制）

多线程执行具有随机性，等待唤醒机制使线程执行有序。

成员

生产者：负责生产数据

消费者：负责消费数据

第三者：控制执行顺序

• 需要有一个状态量，判断当前允许 生产者/消费者 活动
• 需要有一个锁变量，线程的sychronized,wait,notify均需要借助它调用
• 可能需要一个共享数据，用于控制生产者与消费者交替的轮数

常见方法

//当前进程等待，直到被其他线程唤醒，会释放当前持有的所有锁
void wait();

//随机唤醒单个线程
void notify();

//唤醒所有线程
void notifyAll();

阻塞队列

相当于成员中第三者的角色

put take方法，底层实现了同步机制。

实现类

ArrayBlockingQueue
底层是数组，有界，需要指定队列长度

LinkedBlockingQueue
底层是链表，无界

阻塞队列实现生产者消费者

生产者消费者必须共用阻塞队列
测试类中实现阻塞队列，构造传给生产者与消费者

生产者调用 queue.put("xxx");

消费者调用 queue.take();

线程六大状态

没有运行状态？
JVM层次结构位于操作系统与应用层之间，线程运行起来后交由操作系统管理，这样有助于解耦