一、多线程
1、进程与线程概念
进程是一个应用程序(1个进程是一个软件),一个进程可以启动多个线程
线程是一个进程中的执行场景/执行单元
2、进程与线程的关系
a)进程与线程
进程可以看作是一个公司,线程就是公司中的一个小员工
进程A与进程B的内存独立不共享资源
b)线程A与线程B:
在java语言中,线程A与线程B,堆内存和方法区内存共享
栈独立,一个线程一个栈,每个栈之间互不干扰,各自执行各自的
c)例如火车站可以看作一个进程
火车站的每一个售票窗口都可以看作一个线程,每个窗口都可以买票,提高效率
java中的多线程机制就是为了提高程序的处理效率
3、main方法结束后,之后还有其他进程
使用了多线程机制之后,main方法结束只是主线程结束了,主栈空了,其它的栈(线程)可能还在压栈弹栈。
二、实现线程的方式
1、第一种方式
a)编写一个类,直接继承java.lang.Thread类,重写run方法
// 定义线程类
public class MyThread extends Thread{
public void run(){
}
}
// 创建线程对象
MyThread t = new MyThread();
// 启动线程。
t.start();
b)使用start()方法启动分支线程:
start()方法作用:启动一个分支线程,在JVM中开辟一个新的栈空间,这段代码任务完成之后,瞬间就结束了。
只是为了开启一个新的栈空间,只要新的栈空间开出来,start()方法就结束了。线程就启动成功了。
启动成功的线程会自动调用run方法(run必须重写奥),并且run方法在分支栈的栈底部(压栈)。
// start()方法
public class ThreadTest02 {
public static void main(String[] args) {
// 这里是main方法,这里的代码属于主线程,在主栈中运行
// 新建一个分支线程对象
MyThread t = new MyThread();
// 启动线程
// run方法在分支栈的栈底部,main方法在主栈的栈底部。run和main是平级的。
t.start();
// 这里的代码还是运行在主线程中。
for(int i = 0; i < 1000; i++){
System.out.println("主线程--->" + i);
}
}
}
class MyThread extends Thread {
run方法必须重写
@Override
public void run() {
// 编写程序,这段程序运行在分支线程中(分支栈)。
for(int i = 0; i < 1000; i++){
System.out.println("分支线程--->" + i);
}
}
}
2、第二种方式(较常用)
a)编写一个类,实现java.lang.Runnable接口
// 定义一个可运行的类
public class MyRunnable implements Runnable {
public void run(){
}
}
// 创建线程对象
Thread t = new Thread(new MyRunnable());
// 启动线程
t.start();
b)例子
public class ThreadTest03 {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个可运行的对象
//MyRunnable r = new MyRunnable();
// 将可运行的对象封装成一个线程对象
//Thread t = new Thread(r);
// 合并
Thread t = new Thread(new MyRunnable());
// 启动线程
t.start();
for(int i = 0; i < 100; i++){
System.out.println("主线程--->" + i);
}
}
}
// 这并不是一个线程类,是一个可运行的类。它还不是一个线程。
class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
for(int i = 0; i < 100; i++){
System.out.println("分支线程--->" + i);
}
}
}
3、采用匿名内部类
public class ThreadTest04 {
public static void main(String[] args) {
// 创建线程对象,采用匿名内部类方式
// 这是通过一个没有名字的类,new出来的对象
Thread t = new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
for(int i = 0; i < 100; i++){
System.out.println("t线程---> " + i);
}
}
});
// 启动线程
t.start();
for(int i = 0; i < 100; i++){
System.out.println("main线程---> " + i);
}
}
}
三、线程生命周期
新建状态、就绪状态、运行状态、阻塞状态、死亡状态
四、线程常用方法
1、获取线程对象的名字
String name = 线程对象.getName();
2、修改线程对象的名字
线程对象.setName("线程名字");
3、获取当前线程对象
Thread t = Thread.currentThread();
线程对象的默认名字: Thread-0、 Thread-1......
public class ThreadTest05 {
public static void main(String[] args) {
//currentThread就是当前线程对象
// 这个代码出现在main方法当中,所以当前线程就是主线程
Thread currentThread = Thread.currentThread();
System.out.println(currentThread.getName()); //main
// 创建线程对象
MyThread2 t1 = new MyThread2();
// 设置线程的名字
t1.setName("t1");
// 获取线程的名字
String tName = t.getName();
System.out.println(tName);
MyThread2 t2 = new MyThread2();
t2.setName("t2");
System.out.println(t2.getName());
t2.start();
// 启动线程
t1.start();
}
}
class MyThread2 extends Thread {
public void run(){
for(int i = 0; i < 100; i++){
// currentThread就是当前线程对象
// 当t1线程执行run方法,那么这个当前线程就是t1
// 当t2线程执行run方法,那么这个当前线程就是t2
Thread currentThread = Thread.currentThread();
System.out.println(currentThread.getName() + "-->" + i);
}
}
}
4、线程的sleep()方法
static void sleep(毫秒数)静态方法
Thread.sleep(毫秒数);
作用:让当前线程进入休眠,进入“阻塞状态”,放弃占有CPU时间片,让给其它线程使用。代码出现在哪个线程中,哪个线程就会进入休眠状态
public class ThreadTest06 {
public static void main(String[] args) {
// 睡眠5秒
try {
Thread.sleep(1000 * 5);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
for(int i = 0; i < 10; i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
// 睡眠1秒
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
5、叫醒正在睡眠的线程
interrupt(); 这种终断睡眠的方式依靠了java的异常处理机制。
public class ThreadTest08 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread(new MyRunnable2());
t.setName("t");
t.start();
// 希望5秒之后,t线程醒来
try {
Thread.sleep(1000 * 5);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 终断t线程的睡眠(这种终断睡眠的方式依靠了java的异常处理机制)
t.interrupt();
}
}
class MyRunnable2 implements Runnable {
// 重点:run()当中的异常不能throws,只能try catch
// 因为run()方法在父类中没有抛出任何异常,子类不能比父类抛出更多的异常。
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---> begin");
try {
// 睡眠1年
Thread.sleep(1000 * 60 * 60 * 24 * 365);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//1年之后才会执行这里
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---> end");
}
}
6、强行终止线程
stop(); 已过时,
这种方式存在很大的缺点:容易丢失数据。因为这种方式是直接将线程杀死了,线程没有保存的数据将会丢失。不建议使用。
7、合理的终止线程
// 打Boolean标记,在方法中return终止方法结束
public class ThreadTest10 {
public static void main(String[] args) {
MyRunable4 r = new MyRunable4();
Thread t = new Thread(r);
t.setName("t");
t.start();
// 模拟5秒
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 终止线程
// 你想要什么时候终止t的执行,那么你把标记修改为false,就结束了。
r.run = false;
}
}
class MyRunable4 implements Runnable {
// 打一个布尔标记
boolean run = true;
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++){
// 判断boolean标记
if(run){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}else{
// 有需要保存的信息 在这保存
//终止当前线程
return;
}
}
}
}
五、线程调度
1、常见的线程调度模型
1)抢占式调度模型:
那个线程的优先级比较高,抢到的CPU时间片的概率就高一些/多一些
java采用的就是抢占式调度模型
2)均分式调度模型:
平均分配CPU时间片。每个线程占有的CPU时间片时间长度一样,平均分配,一切平等
有一些编程语言,线程调度模型采用的是这种方式
2、常用的线程调度方法
1)void setPriority(int newPriority)设置线程优先级
优先级:从最低1-最高10,默认为5
2)int getPriority() 获取线程优先级
public class ThreadTest11 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("最高优先级" + Thread.MAX_PRIORITY);
System.out.println("最低优先级" + Thread.MIN_PRIORITY);
System.out.println("默认优先级" + Thread.NORM_PRIORITY);
// 设置主线程的优先级为1
Thread.currentThread().setPriority(1);
// 获取当前线程对象
Thread t = new Thread(new MyRunnable5());
t.setPriority(10);
t.setName("t");
t.start();
for(int i = 0; i < 10000; i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + i);
}
}
}
class MyRunnable5 implements Runnable {
@Override
public void run() {
for(int i = 0; i < 10000; i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + i);
}
}
}
3)static void yield() 让位方法,暂停当前正在执行的线程对象,回到就绪状态,并执行其他线程
public class ThreadTest12 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread(new MyRunnable6());
t.setName("t");
t.start();
for(int i = 1; i <= 10000; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
}
}
}
class MyRunnable6 implements Runnable {
@Override
public void run() {
for(int i = 1; i <= 10000; i++) {
//每100个让位一次
if(i % 100 == 0){
Thread.yield(); // 当前线程暂停一下,让给主线程
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
}
}
}
4)void join()等待当前线程结束
/*
线程合并
*/
public class ThreadTest13 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("main begin");
Thread t = new Thread(new MyRunnable7());
t.setName("t");
t.start();
//合并线程
try {
t.join(); // t合并到当前线程中,当前线程受阻塞,t线程执行直到结束
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("main over");
}
}
class MyRunnable7 implements Runnable {
@Override
public void run() {
for(int i = 0; i < 10000; i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
}
}
}
六、多线程并发下,数据的安全问题(重点)
1、考虑安全问题
以后在开发中,我们的项目都是运行在服务器当中,而服务器已经将线程的定义,线程对象的创建,线程的启动等,都已经实现完了。这些代码我们都不需要编写。
编写的程序需要放到一个多线程的环境下运行,更需要关注的是这些数据在多线程并发的环境下是否是安全的
2、什么条件下数据在多线程环境下存在安全问题
条件1:多线程并发
条件2:有共享数据
条件3:共享数据有修改的行为
3、解决线程安全问题
使用“线程同步机制”
线程排队执行(不能并发),用排队执行解决线程安全问题。
4、同步代码块synchronized
1)同步代码块synchronized语法
// 同步代码块synchronized语法
synchronized(参数){
需要排队执行的代码;
}
// 参数:需要传入一个共享的对象,这个共享对象一定是你需要排队执行的这些线程对象所共享的
假设t1、t2、t3、t4、t5,有5个线程,
你只希望t1 t2 t3排队,t4 t5不需要排队
一定要在括号()中写一个t1 t2 t3共享的对象,而这个对象对于t4 t5来说不是共享的
//synchronized ("abc") { // "abc"在字符串常量池当中。,这样就是全部线程都会排队
//synchronized (null) { // 不能写null,会空指针异常
// synchronized代码块执行原理
1、假设t1和t2线程并发,开始执行synchronized代码块的时候,肯定有一个先一个后
2、假设t1先执行了,遇到了synchronized,这个时候自动找“后面共享对象”的对象锁,
找到之后,并占有这把锁,然后执行同步代码块中的程序,
在程序执行过程中一直都是占有这把锁的。直到同步代码块代码结束,这把锁才会释放。
3、假设t1已经占有这把锁,此时t2也遇到synchronized关键字,也会去占有后面
共享对象的这把锁,结果这把锁被t1占有,t2只能在同步代码块外面等待t1的结束,
直到t1把同步代码块执行结束了,t1会归还这把锁,此时t2终于等到这把锁,然后t2占有这把锁之后,进入同步代码块执行程序
这样就达到了线程排队执行
/*
在java语言中,任何一个对象都有“一把锁”,其实这把锁就是标记。(只是把它叫做锁)
100个对象,100把锁。1个对象1把锁。
*/
2)例子:模拟在同一个账户中取钱
// 线程对象
public class AccountThread extends Thread {
// 两个线程必须共享同一个账户对象
private Account act;
// 通过构造方法传递过来账户对象
public AccountThread(Account act) {
this.act = act;
}
public void run(){
// run方法的执行表示取款操作。
// 假设取款5000
double money = 5000;
// 取款
// 多线程并发执行这个方法
act.withdraw(money);
/*这样虽然也可以,但是扩大了执行范围,执行效率降低
相当于把withdarw中所有代码都同步机制了,这样也不好
synchronized{
act.withdraw(money);
}
*/
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "对"+act.getActno()+"取款"+money+"成功,余额" + act.getBalance());
}
}
// 账户类
public class Account {
// 账号
private String actno;
// 余额
private double balance;
//对象
Object obj = new Object(); // 实例变量。(Account对象是多线程共享的,Account对象中的实例变量obj也是共享的。)
public Account() {
}
public Account(String actno, double balance) {
this.actno = actno;
this.balance = balance;
}
public String getActno() {
return actno;
}
public void setActno(String actno) {
this.actno = actno;
}
public double getBalance() {
return balance;
}
public void setBalance(double balance) {
this.balance = balance;
}
//取款的方法
public void withdraw(double money){
synchronized (this){
double before = this.getBalance();
double after = before - money;
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
this.setBalance(after);
}
}
}
// main方法中测试
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建账户对象(只创建1个)
Account act = new Account("act-001", 10000);
// 创建两个线程
Thread t1 = new AccountThread(act);
Thread t2 = new AccountThread(act);
// 设置name
t1.setName("t1");
t2.setName("t2");
// 启动线程取款
t1.start();
t2.start();
}
}
3)synchronized放在实例方法上
当synchronized出现在实例方法上,一定锁的是this。只能是this。不能是其他的对象了。所以这种方式不灵活
缺点: 表示整个方法体都需要同步,可能会无故扩大同步的范围,导致程序的执行效率降低。所以不常用
优点: 如果共享的对象就是this,并且需要同步的代码块是整个方法体,建议使用这种方式。代码简洁
//取款的方法
public synchronized void withdraw(double money){
double before = this.getBalance();
double after = before - money;
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
this.setBalance(after);
}
5、哪些变量会产生线程安全问题
java三大变量:实例变量(在堆中)、静态变量(在方法区)、局部变量(在栈中)
以上三大变量中:局部变量永远都不会存在线程安全问题因为局部变量不共享。(一个线程一个栈。)局部变量在栈中。所以局部变量永远都不会共享。
6、synchronized的三种写法
1)第一种:同步代码块
synchronized(线程共享对象){
同步代码块;
}
2)第二种:在实例方法上使用synchronized
表示共享对象一定是this
并且同步代码块是整个方法体
3)第三种:在静态方法上使用synchronized
表示找类锁,类锁永远只有1把
就算创建了100个对象,那类锁也只有一把
对象锁:1个对象1把锁,100个对象100把锁
类锁:100个对象,也可能只是1把类锁
七、死锁
1、死锁概述
2、死锁代码(需要会写)
public class DeadLock {
public static void main(String[] args) {
Object o1 = new Object();
Object o2 = new Object();
// t1和t2两个线程共享o1,o2
Thread t1 = new MyThread1(o1,o2);
Thread t2 = new MyThread2(o1,o2);
t1.start();
t2.start();
}
}
class MyThread1 extends Thread{
Object o1;
Object o2;
public MyThread1(Object o1,Object o2){
this.o1 = o1;
this.o2 = o2;
}
public void run(){
synchronized (o1){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (o2){
}
}
}
}
class MyThread2 extends Thread {
Object o1;
Object o2;
public MyThread2(Object o1,Object o2){
this.o1 = o1;
this.o2 = o2;
}
public void run(){
synchronized (o2){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (o1){
}
}
}
}
八、守护线程
1、线程分类
一类是:用户线程
一类是:守护线程(后台线程),其中具有代表性的就是:垃圾回收线程(守护线程)
2、守护线程特点
一般守护线程是一个死循环,所有的用户线程只要结束,守护线程自动结束
注意:主线程main方法就是一个用户线程
3、守护线程作用
例如:每天00:00的时候系统数据自动备份
这个需要使用到定时器,并且我们可以将定时器设置为守护线程。一直在那里看着,每到00:00的时候就备份一次。所有的用户线程如果结束了,守护线程自动退出,没有必要进行数据备份了。
4、setDaemon(true);
启动之前调用此方法,使线程称为守护线程
public class ThreadTest14 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new BakDataThread();
t.setName("备份数据的线程");
// 启动线程之前,将线程设置为守护线程
t.setDaemon(true);
t.start();
// 主线程:主线程是用户线程
for(int i = 0; i < 10; i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
class BakDataThread extends Thread {
public void run(){
int i = 0;
// 即使是死循环,但由于该线程是守护者,当用户线程结束,守护线程自动终止
while(true){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + (++i));
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
九、定时器
1、定时器的作用
间隔特定的时间,执行特定的程序。
java可以采用多种方式实现定时器:使用sleep、或者spring框架中SpringTask、或者java.util.Timer定时器类
2、使用定时器
继承TimerTask抽象类,他是一个抽象类
// 创建一个定时器对象
Timer timer = new Timer();
// 守护线程的方式
Timer timer = new Timer(true);
// 指定定时任务
timer.schedule(定时任务, 第一次执行时间, 间隔多久执行一次);
public class TimerTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建定时器对象
Timer timer = new Timer();
//守护线程的方式
//Timer timer = new Timer(true);
// 指定定时任务
//timer.schedule(定时任务, 第一次执行时间, 间隔多久执行一次);
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
Date firstTime = sdf.parse("2020-03-14 09:34:30");
timer.schedule(new LogTimerTask() , firstTime, 1000 * 10);
/*
//匿名内部类方式
timer.schedule(new TimerTask(){
@Override
public void run() {
// code....
}
} , firstTime, 1000 * 10);
*/
}
}
// 编写一个定时任务类
// 假设这是一个记录日志的定时任务
class LogTimerTask extends TimerTask {
@Override
public void run() {
// 编写你需要执行的任务就行了
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
String strTime = sdf.format(new Date());
System.out.println(strTime + ":成功记录了一次!");
}
}
十、实现线程的第三种方式
实现Callable接口,这种方式可以获取线程的返回值
Callable接口的优点:可以获取到线程的执行结果
Callable接口的缺点:效率比较低,在获取t线程执行结果的时候,当前线程受阻塞,效率较低
public class ThreadTest15 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 第一步:创建一个“未来任务类”对象。
// 参数需要给一个Callable接口实现类对象
FutureTask task = new FutureTask(new Callable() {
@Override
public Object call() throws Exception { // call()方法就相当于run方法。只不过这个有返回值
// 线程执行一个任务,执行之后可能会有一个执行结果
// 模拟执行
System.out.println("call method begin");
Thread.sleep(1000 * 10);
System.out.println("call method end!");
int a = 100;
int b = 200;
return a + b;
}
});
// 创建线程对象
Thread t = new Thread(task);
// 启动线程
t.start();
// 这里是main方法,这是在主线程中。
// 在主线程中,怎么获取t线程的返回结果
// get()方法的执行会导致“当前线程阻塞”
Object obj = task.get();
System.out.println("线程执行结果:" + obj);
// main方法这里的程序要想执行必须等待get()方法的结束
// 而get()方法可能需要很久。因为get()方法是为了拿另一个线程的执行结果
// 另一个线程执行是需要时间的
System.out.println("hello world!");
}
}
十一、关于Object类中的wait和notify方法(生产者和消费者模式)
1、概述
wait和notify方法不是线程对象的方法,是java中任何一个java对象都有的方法,因为这两个方式是Object类中自带的
注意:wait方法和notify方法不是通过线程对象调用
2、wait()方法作用
Object o = new Object();
o.wait();
让正在o对象上活动的线程进入等待状态,无期限等待,直到被唤醒为止
o.wait();方法的调用,会让“当前线程(正在o对象上活动的线程)”进入等待状态,并且释放之前占有o对象的锁
3、notify()方法作用
Object o = new Object();
o.notify();
唤醒正在o对象上等待的线程,只会通知,不会释放之前占有的o对象的锁
notifyAll()方法:唤醒o对象上处于等待的所有线程
4、生产者与消费者之间结构
5、实现生产者和消费者模式
模拟这样一个需求:
仓库我们采用List集合。
List集合中假设只能存储1个元素。
1个元素就表示仓库满了。
如果List集合中元素个数是0,就表示仓库空了。
保证List集合中永远都是最多存储1个元素。
必须做到这种效果:生产1个消费1个
public class ThreadTest16 {
public static void main(String[] args) {
// 创建1个仓库对象,共享的。
List list = new ArrayList();
// 创建两个线程对象
// 生产者线程
Thread t1 = new Thread(new Producer(list));
// 消费者线程
Thread t2 = new Thread(new Consumer(list));
t1.setName("生产者线程");
t2.setName("消费者线程");
t1.start();
t2.start();
}
}
// 生产线程
class Producer implements Runnable {
// 仓库
private List list;
public Producer(List list) {
this.list = list;
}
@Override
public void run() {
// 一直生产(使用死循环来模拟一直生产)
while(true){
// 给仓库对象list加锁。
synchronized (list){
if(list.size() > 0){ // 大于0,说明仓库中已经有1个元素了。
try {
// 当前线程进入等待状态,并且释放Producer之前占有的list集合的锁。
list.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 程序能够执行到这里说明仓库是空的,可以生产
Object obj = new Object();
list.add(obj);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + obj);
// 唤醒消费者进行消费
list.notifyAll();
}
}
}
}
// 消费线程
class Consumer implements Runnable {
// 仓库
private List list;
public Consumer(List list) {
this.list = list;
}
@Override
public void run() {
// 一直消费
while(true){
synchronized (list) {
if(list.size() == 0){
try {
// 仓库已经空了。
// 消费者线程等待,释放掉list集合的锁
list.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 程序能够执行到此处说明仓库中有数据,进行消费。
Object obj = list.remove(0);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + obj);
// 唤醒生产者生产
list.notifyAll();
}
}
}
}
标签:run,Thread,--,void,线程,new,JavaSE,多线程,public From: https://www.cnblogs.com/hyy-0/p/17627189.html