多线程基础
基本介绍
- 线程由进程创建的，是进程的一个实体
- 一个进程可以拥有多个线程
- 单线程：同一个时刻，只允许执行一个线程
- 多线程：同一个时刻，可以执行多个线程
- 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
- 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 class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
//输出Java虚拟机的处理器数量
System.out.println(runtime.availableProcessors());
}
}
线程使用
继承Thread
public class Thread01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//创建Cat对象，可以当做线程使用
Cat cat = new Cat();
//源码
/*
(1)
public synchronized void start() {
start0();
}
(2)
//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
private native void start0();
*/
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, 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线程启动一个子线程 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..
System.out.println("主线程继续执行" + Thread.currentThread().getName());//名字main
for(int i = 0; i < 60; i++) {
System.out.println("主线程 i=" + i);
//让主线程休眠
Thread.sleep(1000);
}
}
}
//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
/*
@Override
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}
*/
class Cat extends Thread {
int times = 0;
@Override
public void run() {//重写run方法，写上自己的业务逻辑
while (true) {
//该线程每隔1秒。在控制台输出 “喵喵, 我是小猫咪”
System.out.println("喵喵, 我是小猫咪" + (++times) + " 线程名=" + Thread.currentThread().getName());
//让该线程休眠1秒 ctrl+alt+t
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..
}
}
}
}
实现Runnable
public class Thread02 {
public static void main(String[] args) {
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();
// Tiger tiger = new Tiger();//实现了 Runnable
// ThreadProxy threadProxy = new ThreadProxy(tiger);
// threadProxy.start();
}
}
class Animal {
}
class Tiger extends Animal implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("老虎嗷嗷叫....");
}
}
//线程代理类 , 模拟了一个极简的Thread类
class ThreadProxy implements Runnable {//你可以把Proxy类当做 ThreadProxy
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Tiger）
}
}
public ThreadProxy(Runnable target) {
this.target = target;
}
public void start() {
start0();//这个方法时真正实现多线程方法
}
public void start0() {
run();
}
}
class Dog implements Runnable { //通过实现Runnable接口，开发线程
int count = 0;
@Override
public void run() { //普通方法
while (true) {
System.out.println("小狗汪汪叫..hi" + (++count) + Thread.currentThread().getName());
//休眠1秒
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (count == 10) {
break;
}
}
}
}
对比
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jidk帮助文档我们可以看到Thread类本身就实现了Runnable接口
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
线程终止
public class ThreadExit_ {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T t1 = new T();
t1.start();
//如果希望main线程去控制t1 线程的终止, 必须可以修改 loop
//让t1 退出run方法，从而终止 t1线程 -> 通知方式
//让主线程休眠 10 秒，再通知 t1线程退出
System.out.println("main线程休眠10s...");
Thread.sleep(10 * 1000);
t1.setLoop(false);
}
}
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;
}
}
线程常用方法
常用方法1
- setName：设置线程名称，使之与参数 name 相同
- getName：返回该线程的名称
- start：使该线程开始执行;Java 虚拟机底层调用该线程的 start0方法
- run ：调用线程对象 run 方法
- setPriority：更改线程的优先级
- getPriority：获取线程的优先级
- 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)
- interrupt：中断线程
注意事项
- start：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
- interrupt：中断线程，但并没有真正的结束线程，所以一般用于中断正在休眠线程
- sleep：线程的静态方法，使当前线程休眠
package testThread;
public class Test4 {
public static void main(String[] args) {
T t = new T();
t.setName("T");
t.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
t.start();
//主线程打印5个hi，中断子线程的休眠
for (int i = 0; i < 5 ; i++ ){
System.out.println("hi " + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(t.getName() + " 优先级 " + t.getPriority());
t.interrupt(); //当执行到这里时，就会中断子线程的休眠
}
}
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
//InterruptedException 是捕获到一个中断异常.
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被 interrupt了");
}
}
}
}
常用方法2
-
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
-
join：线程的插队。插队的线程一旦插队成功，则肯定先执行完插入的线程所有的任务
public class ThreadMethod02 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T2 t2 = new T2();
t2.start();
for(int i = 1; i <= 20; i++) {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("主线程(小弟) 吃了 " + i + " 包子");
if(i == 5) {
System.out.println("主线程(小弟) 让 子线程(老大) 先吃");
//join, 线程插队
//t2.join();// 这里相当于让t2 线程先执行完毕
Thread.yield();//礼让，不一定成功..
System.out.println("线程(老大) 吃完了 主线程(小弟) 接着吃..");
}
}
}
}
class T2 extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 20; i++) {
try {
Thread.sleep(1000);//休眠1秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("子线程(老大) 吃了 " + i + " 包子");
}
}
}
用户线程和守护线程
-
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
-
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
setDaemon(True)
-
常见的守护线程：垃圾回收机制
public class Test6 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MyDaemonThread myDaemonThread = new MyDaemonThread();
//如果我们希望当main线程结束后，子线程自动结束
//只需将子线程设为守护线程即可
myDaemonThread.setDaemon(true); //设置守护线程
myDaemonThread.start();
for( int i = 1; i <= 10; i++) {//main线程
System.out.println("主线程.....");
Thread.sleep(1000);
}
}
}
class MyDaemonThread extends Thread {
public void run() {
while (true){//无限循环
try {
Thread.sleep(1000);//休眠1000毫秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("守护线程~~~~");
}
}
}
线程的生命周期
JDK中用Thread.State枚举表示了线程的几种状态
public class Test7 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for(int i = 1; i <= 10;i++){
System.out.println("hello " + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});
System.out.println(t.getState()); //打印未启动时的状态
t.start();
while (t.getState() != Thread.State.TERMINATED){
System.out.println(t.getState()); //打印执行时的状态
Thread.sleep(500);
}
System.out.println(t.getState()); //打印结束后的状态
}
}
Synchronized
线程同步机制
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，保证数据在任何同一时刻，最多有一个线程访问，以保证数据的完整性。
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操作
基本语法
//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；
}
//同步方法
public synchronized void m(String name){
需要被同步代码；
}
使用Synchronized解决售票问题
public class SellTicket {
public static void main(String[] args) {
SellTicket02 sellTicket = new SellTicket02();
new Thread(sellTicket).start();
new Thread(sellTicket).start();
new Thread(sellTicket).start();
}
}
class SellTicket02 implements Runnable {
public int ticketNum = 100;
private boolean loop = true; //控制run方法循环变量
Object object = new Object();
//同步方法（静态的）的锁为当前类本身
//1. public synchronized static void m1() {} 锁是加在 SellTicket02.class
//2. 如果在静态方法中，实现一个同步代码块.
/*
synchronized (SellTicket02.class) {
System.out.println("m2");
}
*/
//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 synchronize ,同步代码块, 互斥锁还是在this对象
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
synchronized (/*this*/ object) {
if (ticketNum <= 0) {
System.out.println("售票结束...");
loop = false;
return;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
" 售出一张票 剩余票数: " + (--ticketNum));
}
}
@Override
public void run() {
while (loop){
sell();
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
互斥锁
基本介绍:
- 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
- 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
- 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
- 同步的局限性：导致程序的执行效率要降低
- 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）
- 同步方法（静态的）的锁为当前类本身
注意事项和细节:
-
同步方法如果没有使用static修饰：默认锁对象为this
-
如果方法使用static修饰，默认锁对象：当前类.class
-
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
-
死锁
基本介绍
多个线程都占用了对方的锁资源，但不肯相让，导致了死锁，在编程是一定要避免死锁的发生
public class DeadLock_ {
public static void main(String[] args) {
//模拟死锁现象
DeadLockDemo A = new DeadLockDemo(true);
A.setName("A线程");
DeadLockDemo B = new DeadLockDemo(false);
B.setName("B线程");
A.start();
B.start();
}
}
//线程
class DeadLockDemo extends Thread {
static Object o1 = new Object();// 保证多线程，共享一个对象,这里使用static
static Object o2 = new Object();
boolean flag;
public DeadLockDemo(boolean flag) {//构造器
this.flag = flag;
}
@Override
public void run() {
//下面业务逻辑的分析
//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, 下面就是同步代码
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");
}
}
}
}
}
-
释放锁：
- 当前线程的同步方法、同步代码块执行结束
- 当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return
- 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
- 当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法，当前线程暂停，井释放锁
(wait()方法：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)
-
不释放锁：
- 线程执行同步代码块或同步方法时，程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行
- 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
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