多线程

标签：同步 run Thread MyThread 线程多线程 public

1、程序、进程、线程

程序（program）是为了完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码，静态对象
进程（process）是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程：有它自身的产生、存在和消亡的过程。---生命周期
线程（thread）,进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的一条执行路径。
- 若一个进程同一时间并行执行多个线程，就是支持多线程的
- 线程作为调度和执行的单位，每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器（pc）,线程切换的开销小
- 一个进程中的多个线程共享的内存单元/内存地址空间->他们从同一个堆中分配对象，可以访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便、高效。但多个线程操作共享的系统资源可能会带来安全隐患。
多线程的优点
- 提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义，可增强用户体验。
- 提高计算机系统CPU的利用率
- 改善程序结构。将即长又复杂的进程分为多线程，独立运行，利于理解和修改
需要多线程的情况
- 程序需要同时执行两个或多个任务
- 程序需要实现一些需要等待的任务时，如用户输入、文件读写操作、网络操作、搜索等
- 需要一些后台运行的程序时

2、线程的创建和使用

java语言的JVM允许程序运行多个线程，它通过java.lang.Thread类来体现
Thread类的特征
- 每个线程都是通过某种特定的Thread对象的run()方法来完成操作的，经常把run()方法的主题称为线程体
- 通过Thread对象的start()方法来启动这个线程，而非直接调用run()

2.1、Thread类的有关方法

void start():启动线程，并执行对象的run()方法
run():线程被调度时执行的操作
String getName():返回线程的名字
void setName(String name):设置该线程名称
static Thread currentThread():返回当前线程。在Thread子类中就是this，通常用于主线程和Runnable实现类
static void yield():线程让步
- 暂停当前正在执行的线程就，把执行机会让给优先级相同或更高的线程
- 若队列中没有同优先级的线程，忽略此方法
join():当某个程序执行流中调用其他线程的join()方法时，调用线程将被阻塞，直到join()方法加入的join线程执行完为止
- 低优先级的线程也可以获得执行
static void sleep(long millis):执行时间（毫秒）
- 令当前活动的线程在指定时间段内放弃对CPU控制，使其他线程有机会被执行，时间到后重排队
- 抛出异常InterruptedException异常
stop():强制线程生命周期结束，不推荐使用
boolean isAlive():判断线程是否还活着

2.2、方式一（继承于Thread类）

创建一个继承于Thread类的子类
重写Thread类的run()
创建Thread类的子类对象
通过此对象调用start()
1. 启动当前线程
2. 调用当前线程的run()

不能通过直接调用run()的方式启动线程
不能让已经启动的已经启动的线程再次启动，需创建新的线程对象

class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("hello world");
    }
}
public class ThreadTest{
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start();
    }
}

2.3、线程的调度

调度策略
- 时间片
- 抢占式：高优先级的线程抢占cpu
java的调度方法
- 同优先级线程组成先进先出队列（先到先服务），使用，时间片策略
- 对高优先级，使用优先消毒的抢占策略
线程的优先级等级
- MAX_PRIORITY:10
- MIN_PRIORITY:1
- NORM_PRIPRITY:5
涉及方法
- getPriority():返回线程优先值
- setPriority(int newPriority):改变线程优先级
说明：
- 线程创建时继承父线程的优先级
- 底优先级只是获取调度的概率底，并非一定是在高优先级之后才被调用

2.4、方式二（实现Runnable接口）

创建一个实现了Runnable接口的类
实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()
创建实现类的对象
将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中,创建Thread类对象
通过Thread类的对象调用start()

class MyThread implements Runnable{
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i%2==0){
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}
public class ThreadTest{
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        Thread t1 = new Thread(myThread);
        t1.start();
    }
}

2.5、比较创建线程的两种方式

开发中优先选择：实现Runnable接口的方式
- 实现的方式没有类的单继承性的局限性
- 实现的方式更适合来处理多个线程有共享数据的情况
两种方式的联系
- Thread类也继承了Runnable接口
相同点
- 两种方式都需要重写run()，将线程要执行的逻辑声明在run()中

3、线程的生命周期

JDK中用Thread.State类定义了线程的几种状态，要想实现多线程，必须在主程序中创建新的线程对象。Java语言使用Thread类及其子类的对象来表示线程，在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下5中状态：
- 新建：当一个Thread类或其子类被声明并创建时，新生的线程对象处于新建状态
- 就绪：处于新建状态的线程被start()后，将进入线程队列等待CPU时间片，此时它已具备了运行的条件，只是没分配到CPU资源
- 运行：当就绪的线程调度并获得CPU资源时，便进入运行状态，run()方法定义了线程的操作和功能
- 阻塞：在某种情况下，被人为挂起或执行输入输出操作时，让出CPU并临时中止自己的执行，进入阻塞状态
- 死亡：线程完成了它的全部工作或线程提前强执性中止或出现异常导致结束

4、线程的同步

问题提出
- 多个线程执行的不确定性引起执行结果不稳定
- 多个线程对账本的共享，会造成操作的不完整性，会破坏数据

4.1、synchronized 同步代码块（方式一）

       synchronized (同步监视器){
            //需要被同步的代码
        }

说明
- 操作共享数据的代码，即为需要被同步的代码
- 共享数据：多个线程共同操作的变量
- 同步监视器，俗称：锁，任何一个类的对象，都可以充当锁
  - 要求：多个线程必须使用同一个锁

class MyThread implements Runnable{

    private int ticket = 100;
    
    public void run() {
        synchronized (object){//可以使用当前类代替：MyThread.class,this(myThread)
            while (ticket > 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖票,票号："+ticket);
                ticket--;
            }
        }

    }
}
public class ThreadTest{
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        Thread t1 = new Thread(myThread);
        t1.setName("线程1");
        t1.start();

        Thread t2 = new Thread(myThread);
        t2.setName("线程2");
        t2.start();

        Thread t3 = new Thread(myThread);
        t3.setName("线程3");
        t3.start();
    }
}

4.2、synchronized 同步方法（方式二）

同步方法仍然涉及到同步监视器，只是不需要我们显式的声明
非静态的同步方法，同步监视器是：this
静态的同步方法，同步监视器是：当前类本身
使用继承Thread创建多线程，同步方法必须是静态的，如果不是静态则会是多个不同的锁（this对象）

class MyThread implements Runnable{

    private int ticket = 100;
    
    public void run() {
        while (true){
            show();
            if (ticket <=0 ){
                break;
            }
        }
    }
    private synchronized void show(){
        if (ticket>0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖票,票号："+ticket);
            ticket--;
        }
    }
}
public class ThreadTest{
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();

        Thread t1 = new Thread(myThread);
        t1.setName("线程1");
        t1.start();

        Thread t2 = new Thread(myThread);
        t2.setName("线程2");
        t2.start();

        Thread t3 = new Thread(myThread);
        t3.setName("线程3");
        t3.start();
    }
}

4.3、线程的死锁问题

死锁
- 不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃，都等待对方放弃自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁
- 出现死锁后，不会出现异常，不会出现提示，只是所有的线程都处于阻塞状态，无法继续
解决办法
- 专门的算法、原则
- 尽量减少同步资源的定义
- 尽量避免嵌套同步

4.4、Lock锁（方式三）

从JDK5.0开始，java提供了更强大的线程同步机制---通过显示定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当
java.uitl.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象
ReentrantLock类实现了Lock,它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁

实例化ReentrantLock
调用lock()加锁
调用unlock()解锁

class MyThread implements Runnable{

    private int ticket = 100;

    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void run() {
        while (true){
            try {
                lock.lock();
                if (ticket > 0 ){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"售票,票号为:"+ticket);
                    ticket--;
                }else{
                    break;
                }
            }finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}
public class ThreadTest{
    public static void main(String[] args) {

        MyThread myThread = new MyThread();

        Thread t1 = new Thread(myThread);
        t1.setName("窗口1");
        t1.start();

        Thread t2 = new Thread(myThread);
        t2.setName("窗口2");
        t2.start();

        Thread t3 = new Thread(myThread);
        t3.setName("窗口3");
        t3.start();

    }
}

synchroized 与 Lock的不同
- synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器
- Lock需手动启动同步lock()，同时结束同步也需要手动的实现unlock()

5、线程的通信

涉及到的三个方法
- wait():一旦执行此方法，当前线程就进入阻塞状态，并释放同步监视器
- notify():一旦执行此方法，就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait,就唤醒优先级高的那个
- notifyAll():一旦执行此方法就会唤醒所有被wait的线程
说明
- 这三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中
- 这三个方法的调用者必须是同步代码块和同步方法中的同步监视器

使用两个线程打印1-100。线程1，线程2交替打印

class MyThread implements Runnable{

    private int num = 1;
    public void run() {
        while (true){
            synchronized (this) {
                //唤醒被wait的线程
                notify();
                if (num <= 100) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + num);
                    num++;

                    try {
                        //使得调用wait()方法的线程进入阻塞状态
                        wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                } else {
                    break;
                }
            }
        }
    }
}
public class ThreadTest{
    public static void main(String[] args) {

        MyThread myThread = new MyThread();

        Thread t1 = new Thread(myThread);
        t1.setName("线程1");
        t1.start();

        Thread t2 = new Thread(myThread);
        t2.setName("线程2");
        t2.start();

    }
}

sleep() 和 wait()方法的异同
- 相同点：一旦执行方法，都可以使得当前的线程进入阻塞状态
- 不同点
  - 两个方法声明的位置不同：Thread类中声明sleep()，Object类中声明wait()
  - 调用的要求不同：sleep()可以在任何需要的场景下调用，wait()必须使用在同步代码块和同步方法中
  - 如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中sleep()不会释放同步监视器

6、JDK5.0新增线程创建方式

6.1、方式三（实现Callable接口）

与使用Runable相比，Callable功能更加强大些
- 相比run()方法，可以有返回值
- 方法可以抛出异常
- 支持泛型的返回值
- 需要借助FutureTask类，比如获取返回值结果

步骤
1. 创建一个实现Callable的实现类
2. 实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
3. 创建Callable接口实现类的对象
4. 将此Callable接口实现类的对象作为参数传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象
5. 将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，并调用start()
6. 获取Callable中call方法的返回值

class MyThread implements Callable{
    private int sum = 0;
    public Object call() throws Exception {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            sum+=i;
        }
        return sum;
    }
}
public class ThreadTest{
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();

        FutureTask futureTask = new FutureTask(myThread);

        Thread t1 = new Thread(futureTask);
        t1.start();

        try {
            //get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值
            Object sum = futureTask.get();
            System.out.println(sum);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }



    }
}

6.2、方式四（使用线程池）

背景：经常创建和销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大
思路：提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁的创建销毁、实现重复利用。
好处
- 提高响应速度（减少创建新线程的时间）
- 降低资源消耗（重复利用线程池中的线程，不需要每次都创建）
- 便于线程管理
  - corePoolSize:核心池的大小
  - maximumPoolSize:最大线程数
  - keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
  - ...

JDK5.0起提供了线程池相关API:ExecutorService和Executors
ExecutorService:真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
- void execute(Runnable command):执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable
- Futuresubmit(Callable task):执行任务，有返回值，一般用来执行Callable
- void shutdown():关闭连接池
Executors:工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池
- Executors.newCachedThreadPool():创建一个可根据需要创建新线程的线程池
- Executors.newFixedThreadPool(n):创建一个可重用固定线程数的线程池
- Executors.newSingleThreadExecutor():创建一个只有一个线程的线程池
- Executors.newScheduledThreadPool(n):创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行

class MyThread1 implements Runnable{
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            if (i%2==0){
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}

class MyThread2 implements Runnable{
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            if (i%2!=0){
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}
public class ThreadTest{
    public static void main(String[] args) {
        //提供指定线程数量的线程池
        ThreadPoolExecutor service = (ThreadPoolExecutor) Executors.newFixedThreadPool(10);
        //设置线程池属性
        service.setCorePoolSize(10);
        //执行执行的线程操作，需要提供实现Runnable接口或Callable接口的实现类的对象
        service.execute(new MyThread1());
        service.execute(new MyThread2());
        //关闭连接池
        service.shutdown();
    }
}

标签：同步,run,Thread,MyThread,线程,多线程,public
From： https://www.cnblogs.com/blackyoumo/p/16864450.html

1、程序、进程、线程

2、线程的创建和使用

2.1、Thread类的有关方法

2.2、方式一（继承于Thread类）

2.3、线程的调度

2.4、方式二（实现Runnable接口）

2.5、比较创建线程的两种方式

3、线程的生命周期

4、线程的同步

4.1、synchronized 同步代码块（方式一）

4.2、synchronized 同步方法（方式二）

4.3、线程的死锁问题

4.4、Lock锁（方式三）

5、线程的通信

6、JDK5.0新增线程创建方式

6.1、方式三（实现Callable接口）

6.2、方式四（使用线程池）

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