Java多线程(未完)

Java多线程 Java.Thread

线程简介

多任务

  • 同一时间做多个任务 （吃饭玩手机 开车打电话）。但本质上我们的大脑是在同一时间依旧只做了一件事情
  • 原来一条路，时间久了，车多了，道路变得堵塞。但通过多条道路，解决了原来道路堵塞的问题，也提高了道路使用率

普通方法调用和多线程

程序 进程 线程

一个进程中可以有多个线程，，比如在视频中同时听声音，看字幕，看画面，看弹幕等等

Process(进程)与Thread(线程)

  • 说起进程，就不得不说下程序。程序是指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念
  • 而进程则是执行程序的一次执行过程，它是一个动态的概念。是系统资源分配的单位
  • 通常在一个进程中可以包含多个线程，当然一个进程中至少有一个线程，不然没有存在的意义。线程是CPU调度和执行的单位

注意：很多多线程是模拟出来的，真正的多线程是指有多个cpu，即多核，如服务器，如果是模拟出来的多线程，即在一个cpu的情况下，在同一时间点，cpu只能执行一个代码，因为切换的很快，所以就有同时执行的错觉

main是主线程

核心概念

  • 线程就是独立的执行路径
  • 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，如主线程和gc线程
  • main()称为主线程，为系统的入口，用于执行整个程序
  • 在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行有调度器安排调度，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
  • 对同一份资源操作时，会存在资源的抢夺的问题，需要加入并发控制
  • 线程会带来额外的开销，如cpu调度时间，并发控制开销
  • 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)

三种创建方式

实现Thread

  • 自定义线程类继承Thread类
  • 重写run()方法，编写线程执行体
  • 创建线程对象，调用start()方法启动线程

线程不一定立即执行，CPU安排调度

案例网上下载图片

实现Runnable

  • 定义MyRunnable类实现Runnable接口
  • 实现run()方法，编写线程执行体
  • 创建线程对象，调用start()方法启动线程

推荐使用Runnable对象，因为Java单继承的局限性

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
    • 实现接口Runnable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，方便同一个对象被多个线程使用

案例：龟兔赛跑

条件：

  • 有赛道距离，然后要离终点越来越近
  • 判断比赛是否结束
  • 打印出胜利者
  • 龟兔赛跑开始
  • 模拟兔子睡觉
  • 乌龟赢得比赛

实现Callable接口

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，抛出异常
  3. 创建目标对象
  4. 创建执行服务：ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1)；
  5. 提交执行任务：Futureresult1=ser.submit(t1);
  6. 获取结果: boolean r1 =result1.get()
  7. 关闭服务:ser.shutdownNow();

利用callable改造下载图片案例

静态代理

案例：你：真实角色 婚庆公司：代理你，帮你处理结婚的事 结婚：都实现结婚的接口即可

婚礼公司相当于thread，结婚的人相当于实现runnable接口的类。用thread代替接口实现类做一些东西。

Lamda表达式

  • λ希腊字母中排序第十一的字母，英文名称Lambda
  • 避免匿名内部类定义过多
  • 其实质属于函数式编程的概念
(params)->expression[表达式]
(params)->statement[语句]
(params)->{statement}
a->System.out.println("i like lambda-->"+a);
new Thread(()->System.out.println("多线程学习...")).start();
  • 为什么要使用lambda表达式
    • 避免匿名内部类定义过多
    • 可以让你的代码看起来更简洁
    • 去掉了一堆没有意义的代码，只留下核心逻辑

习惯就好

  • 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：

    • 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

一定要函数式接口

lambda简化

线程状态

方法 说明
setPriority(int newPriority) 更改线程的优先级
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
void join() 等待该线程终止
static void yield() 暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程
void interrupt() 中断线程，别用这个方式
boolean isAlive() 测试线程是否处于活动状态

线程停止

  • 不推荐使用JDK提供的stop()、destroy()方法 (已废弃)
  • 推荐线程自己停下来
  • 建议使用一个标志位进行终止变量 当flag=false,则终止线程运行

线程休眠sleep

  • 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可以模拟网络延迟,倒计时等
  • 每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁

线程礼让 yield

  • 礼让线程，让当前正在执行的线程暂停，但不阻塞
  • 让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

线程强制执行 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

线程状态观测

  • Thread.State

    线程状态。线程可以处以以下状态之一：

    • NEW

    尚未启动的线程处于此状态

    • RUNNABLE

    在Java虚拟机中执行的线程处于此状态

    • BLOCKED

    被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态

    • WAITING

    正在等待另一个线程执行特定的动作的线程处于此状态

    • TIMED_WAITING

    正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程处于此状态

    • TERMINATED

    已退出的线程处于此状态

一个线程可以在给定时间点处于一个状态。这些状态是不反应任何操作系统线程状态的虚拟机状态

观测线程状态

线程的优先级(PRIORITY)

  • 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)

优先级的设定建议在start()调度前

显然我的电脑不怎么样.........................................................

优先级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，这都是看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
  • 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

线程同步(重点)

**多个线程操作同一个资源 **

  • 并发：多个线程同时操作同一个对象
  • 排队
  • 处理多线程问题时，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还行修改这个对象，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，等待前面的线程使用完毕，下一个线程再使用

线程同步的形成条件：队列和锁

锁保证线程安全，就像单人单座一样，你完成，锁才打开，你坐上的时候，就锁上了

  • 由于同一线程的多个进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时的正确性，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：
    • 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起
    • 在多线程竞争下，加锁，释放锁会导致比较多的上下文切换，调度延迟，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

三大不安全案例

不安全案例1 不安全买票

不安全案例2 不安全取钱

不安全案例3 list

同步方法即同步块

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）
  • 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. 第一个代码访问完毕，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，然后锁定被访问

synchronized块，锁住的是：同步操作的对象，也就是共享资源

多个对象需要锁的话，可以把多个对象放到一个对象里，然后锁这个对象

1.对于普通同步方法，锁是当前实例对象。 如果有多个实例 那么锁对象必然不同无法实现同步。
2.对于静态同步方法，锁是当前类的Class对象。有多个实例 但是锁对象是相同的 可以完成同步。
3.对于同步方法块，锁是synchronized括号里配置的对象。对象最好是只有一个的 如当前类的 class 是只有一个的 锁对象相同 也能实现同步。

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在等待对方释放资源，都停止执行的情景。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

只要将一个代码块，放到外面，不要两个人同时去抱一把锁(不抱对方的锁)

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，在未使用完之前，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

破解一个或多个就能避免死锁

posted @ 2021-03-14 14:39  弹琴的猫  阅读(58)  评论(0)    收藏  举报