线程(基础)

多线程基础

线程相关概念

  • 程序(program)

是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。

简单的说：就是我们写的代码

  • 进程

    1. 进程是指运行中的程序，比如我们使用的QQ，就启动了一个进程，操作系统就会为该进程分配内存空间。当我们使用迅雷，又启动了一个进程，操作系统将为迅雷分配新的内存空间

    2. 进程是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是动态过程：有它自身的产生、存在和消亡的过程

  • 线程

    1. 线程由进程创建的，是进程的一个实体

    2. 一个进程可以拥有多个线程

  • 其他相关概念

    1. 单线程：同一个时刻，只允许执行一个线程。

    2. 多线程：同一个时刻，可以执行多个线程，比如：一个qq进程，可以同时打开多个聊天窗口，一个迅雷进程，可以同时下载多个文件。

    3. 并发：同一个时刻，多个任务交替执行，造成一种"貌似同时"的错觉，简单的说，单核CPU实现的多任务就是并发。

    4. 并行：同一个时刻，多个任务同时执行。多核cpu可以实现并行。

 public static void main(String[] args) {
        Runtime runtime=Runtime.getRuntime();
        //获取当前电脑的cpu数量/核心数
        int cpuNums=runtime.availableProcessors();
        System.out.println("当前有cpu个数="+cpuNums);
    }

线程的基本使用

  • 创建线程的两种方式

在java中线程来使用有两种方法

  1. 继承Thread类，重写run方法

Thread类

//1.当一个类继承了Thread类，该类就可以当做线程使用
//2.我们会重写run方法，写上自己的业务代码
//3.run Thread类 实现了Runnable 接口的run方法
class Cat extends  Thread{
    int times=0;
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            //该线程每隔一秒。在控制台输出“喵喵，我是一只小猫咪”
            System.out.println("喵喵，我是一只小猫咪"+(++times));
            //让该线程休眠1秒
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (times==80){
                break;//当times到80，退出while，这时线程也就退出
            }
        }
    }
}
    public class Thread1 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Cat对象，可以当做线程使用
        Cat cat = new Cat();
        cat.start();//启动线程->最终会执行cat的run方法
        cat.run//run方法就是一个普通的方法，并没有真正的启动一个线程，就会把run方法执行完毕，才向下执行
        //说明：当main线程启动一个字线程Thread-0，主线程不会阻塞，会继续执行
        //这时，主线程和子线程是交替执行
    }
}

  • start0()是本地方法，是JVM调用，底层是C/C++实现，真正实现多线程的效果，是start0()，而不是run

  • start()方法调用start0()方法后，该线程并不一定会立马执行，只是将线程变成了可运行状态。具体什么时候执行，取决于CPU，有CPU统一调度

实现Runnable接口

 

  1. 实现Runnable接口，重写run方法

    1. java是单继承的，在某些情况下一个类可能已经继承了某个父类，这时在用继承Thread类方法来创建线程显然不可能了

    2. java设计者们提供了另外一个方式创建线程，就是通过实现Runnable接口来创建线程

class Dog implements Runnable{//通过实现接口Runnable来开发线程
    int count=0;
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("小狗汪汪叫"+(++count)+Thread.currentThread().getName());
            //休眠一秒
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (count==10){
                break;
            }
        }
    }
}
public static void main(String[] args) throws Exception{
        Dog dog = new Dog();
        //dog.start();这里不能调用start
        //创建了Thread对象，把dog对象(实现Runnable)，放入Thread
        Thread thread = new Thread(dog);
        thread.start();
    }
//线程代理类，模拟了一个极简的Thread类
class ThreadProxy implements Runnable{
    private Runnable target=null;//属性，类型是Runnable
    @Override
    public void run() {
        if (target!=null){
            target.run();//动态绑定(运行类型)
        }
    }
    public ThreadProxy(Runnable target) {
        this.target = target;
    }
    public void start(){
        start0();//这个方法真正实现了多线程方法
    }
    public void start0(){
        run();
    }
}

  • 继承Thread和实现Runnable的区别

    1. 从java的设计来看，通过继承Thread或者实现Runnable接口来创建线程本质上没有区别，从jdk帮助文档我们可以看到Thread类本身就实现了Runnable

    2. 实现Runnable接口方式更加适合多个线程共享一个资源的情况，并且避免了单继承的限制，建议使用Runnable

线程终止

  • 基本说明

    1. 当线程完成任务后，会自动退出

    2. 还可以通过使用变量来控制run方法退出的方式停止线程，即通知方式

//通知方式
class T extends Thread{
    private int count=0;
    //设置一个控制变量
    private boolean loop=true;
    @Override
    public void run() {
        while (loop){
            try {
                Thread.sleep(50);//让当前线程休眠50ms
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("T运行中"+(++count));
        }
    }
​
    public void setLoop(boolean loop) {
        this.loop = loop;
    }
}
public static void main(String[] args) throws Exception{
        T t = new T();
        t.start();
        //如果希望main线程去控制t线程的终止，必须修改loop
        //让t退出run方法，从而终止t线程->通知方式
        //让主线程休眠10秒，再通知t线程退出
        System.out.println("main线程休眠10s");
        Thread.sleep(10*1000);
        t.setLoop(false);
    }

线程常用方法

  • 常用方法第一组

    1. setName//设置线程名称，使之与参数name相同

    2. getName//返回该线程的名称

    3. start//使该线程开始执行；Java虚拟机底层调用该线程的start0方法

    4. run//调用线程对象run方法

    5. setPriority//更改线程的优先级

    6. getPriority//获取线程的优先级

    7. sleep//在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠(暂停执行)

    8. interrupt//中断线程

  • 注意事项和细节

    1. satrt底层会创建新的线程，调用run，run就是一个简单的方法调用，不会启动新线程

    2. 线程优先级的范围

    3. interrupt，中断线程，但并没有真正的结束线程。所有一般用于中断正在休眠线程

    4. sleep：线程的静态方法，使当前线程休眠

class T extends Thread{//自定义的线程类
​
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                //Thread.currentThread().getName(获取当前线程的名称
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃包子" + i);
            }
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "休眠中");
                Thread.sleep(20000);//20秒
            } catch (InterruptedException e) {
                //当该线程执行到一个interrupt方法时，就会catch一个异常，可以加入自己的业务代码
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被interrupt");
            }
        }
    }
}
public static void main(String[] args)throws Exception{
        T t = new T();
        t.setName("张三");
        t.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        t.start();//启动子线程
        //子线程打印5hi，然后就中断，子线程休眠
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("hi"+i);
        }
        System.out.println(t.getName()+"线程的优先级"+t.getPriority());
        t.interrupt();//当执行到这里，就会中断，t线程的休眠
    }

  • 常用方法第二组

    1. yield：线程的礼让。让出cpu，让其他线程执行，但礼让的时间不确定，所以也不一定礼让成功

    2. join：线程的插队。插队的线程一旦插队成功，则肯定先执行完插队的线程所有的任务

class T extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 01; i <=20; i++) {
            try {
                Thread.sleep(1000);//休眠1秒
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("子线程吃了"+i+"包子");
        }
    }
}
public static void main(String[] args)throws Exception{
        T t = new T();
        t.start();
        for (int i = 1; i <=20; i++) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("主线程吃了"+i+"包子");
            if (i==5){
                System.out.println("主线程让子线程先吃");
                //线程插队
                //t.join();//这里相当于t线程先执行完毕
                Thread.yield();//礼让，不一定成功
                System.out.println("子线程吃完了主线程接着吃");
            }
        }
    }

  • 用户线程和守护线程

    1. 用户线程：也叫工作线程，当线程的任务执行完或通知方式结束

    2. 守护线程：一般是为工作线程服务的，当所有的用户线程结束，守护线程自动结束

    3. 常见的守护线程：垃圾回收机制

class T extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (; ;) {
            try {
                Thread.sleep(1000);//休眠1秒
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("hello");
        }
    }
}
public static void main(String[] args)throws Exception{
        T t = new T();
        //如果我们希望当main线程结束后，子线程自动结束
        //只需将子线程设置为守护线程即可
        t.setDaemon(true);
        t.start();
        for (int i = 1; i <=10; i++) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("hi"+i);
        }
    }

线程的生命周期

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Synchronized

  • 线程同步机制

    1. 在多线程编程，一些敏感数据不允许被多个线程同时访问，此时就使用同步访问技术，保证数据在任何时刻，最多有一个线程访问，以保证数据的完整性。

    2. 也可以这样理解：线程同步，即当有一个线程在对内存进行操作时，其他线程都不可以对这个内存地址进行操作，直到该线程完成操作，其他线程才能对该内存地址进行修改。

  • 同步具体方法

    1. 同步代码块

    synchronized (对象) {//得到对象的锁，才能操作同步代码
        //需要被同步代码;
    }

    1. synchronized还可以放在方法声明中，表示整个方法为同步方法

    public synchronized void m(String name){
        //需要被同步的代码;
    }

    1. 解释：就好像某小伙伴上厕所前先把门关上(上锁)，完事后再出来(解锁)，那么其他小伙伴就可在使用厕所了

//实现接口方式，使用synchronized实现线程同步
class SellTicket implements Runnable{
    private static int ticketNum=100;//让多个线程共享
    private boolean loop=true;//控制run方法变量
    public synchronized void sell(){//同步方法,在同一时刻，只能有一个线程来执行sell方法
        if (ticketNum<=0){
            System.out.println("售票结束");
            loop=false;
            return;
        }
        try {
            Thread.sleep(50);//休眠50毫秒
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("窗口"+Thread.currentThread().getName()+"售出一张票，"
                +"剩余票数="+(--ticketNum));
    }
    @Override
    public void run() {
        while (loop) {
            sell();//sell方法是一个同步方法
        }
    }
}
public static void main(String[] args) {
        SellTicket sellTicket = new SellTicket();
        new Thread(sellTicket).start();//窗口1
        new Thread(sellTicket).start();//窗口2
        new Thread(sellTicket).start();//窗口3
    }

互斥锁

  • 基本介绍

    1. 在Java语言中，引入了对象互斥锁的概念，来保证共享数据操作的完整性。

    2. 每个对象都对应于一个可称为“互斥锁”的标记，这个标记用来保证在任一时刻，只能有一个线程访问该对象

    3. 关键字synchronized来与对象的互斥锁联系。当某个对象用synchronized修饰时，表明该对象在任一时刻只能由一个线程访问

    4. 同步的局限性：导致程序的执行效率要降低

    5. 同步方法(非静态的)的锁可以是this，也可以是其他对象(要求是同一个对象)

    6. 同步方法(静态的)的锁为当前类本身

  • 注意事项和细节

    1. 同步方法如果没有使用static修饰：默认锁对象为this

    2. 如果方法使用static修饰，默认锁对象：当前类.class

    3. 实现的落地步骤：

      • 需要先分析上锁的代码

      • 选择同步代码块或同步方法

      • 要求多个线程的锁对象为同一个即可！

//实现接口方式，使用synchronized实现线程同步
class SellTicket implements Runnable{
        private static int ticketNum=100;//让多个线程共享
        private boolean loop=true;//控制run方法变量
        Object object=new Object();
    //1.public synchronized static void m1(){}锁是加在SellTicket.class
    //2.如果在静态中，实现一个同步代码块
    public static void m1(){
        synchronized (SellTicket.class){
        }
    }
    //1.public synchronized void sell(){}就是一个同步方法
    //2.这时锁在this对象
    //3.也可以在代码块上写synchronized，同步代码块，互斥锁还是在this对象
    public void sell(){//同步方法,在同一时刻，只能有一个线程来执行sell方法
        synchronized (/*this*/object) {
            if (ticketNum <= 0) {
                System.out.println("售票结束");
                loop = false;
                return;
            }
            try {
                Thread.sleep(50);//休眠50毫秒
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "售出一张票，"
                    + "剩余票数=" + (--ticketNum));
        }
    }

线程的死锁

  • 基本介绍

多个线程都占用了对方的锁资源，但不肯想让，导致了死锁，在编程是一定要避免死锁的发生。

class SellTicket extends Thread{
    static Object o1=new Object();
    static Object o2=new Object();
    boolean flag;
    public SellTicket(boolean flag) {
        this.flag = flag;
    }
    @Override
    public void run() {
        //1.如果flag为t，线程A就会先得到/持有o1对象锁，然后尝试去获取o2对象锁
        //2.如果线程A得不到o2对象锁，就会Blocked
        //3.如果flag为f，线程B就会先得到/持有o2对象锁，然后尝试去获取o1对象锁
        //4.如果线程B得不到o1对象锁，就会Blocked
        if (flag){
            synchronized (o1){//对象互斥锁，下面是同步代码
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"进入1");
                synchronized (o2){//这里获得li对象的监视权
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"进入2");
                }
            }
        }else {
            synchronized (o2){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"进入3");
                synchronized (o1){//这里获得li对象的监视权
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"进入4");
                }
            }
        }
    }
}
public static void main(String[] args) {
        //模拟死锁对象
        SellTicket A = new SellTicket(true);
        A.setName("A线程");
        SellTicket B = new SellTicket(false);
        B.setName("B线程");
        A.start();
        B.start();
    }

释放锁

  • 下面操作会释放锁

    1. 当前线程的同步方法、同步代码块执行结束

    案例：上厕所，完事出来

    1. 当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return

    案例：没有正常的完事，经理叫他修改bug，不得已出来

    1. 当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的error或exception，导致异常结束

    案例：没有正常的完事，发现忘带纸，不得以出来

    1. 当前线程的同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法，当前线程暂停，并释放锁

    案例：没有正常的完事，觉得需要酝酿下，所以出来等会再进去

  • 下面操作不会释放锁

    1. 线程执行同步方法或同步代码块时，程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行，不会释放锁

    案例：上厕所，太困了，在坑位上眯了一会

    1. 线程执行同步代码块时，其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起，该线程不会释放锁

    提示：应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程，方法不再推荐使用

posted @ 2021-05-14 16:51  乃智  阅读(194)  评论(0)    收藏  举报