java多线程(详)

java多线程(详)什么叫线程?那我们要先了解什么叫进程,线程依赖于进程而存在的。进程:正在运行的程序是系统进行资源调用和资源分配的独立单位 每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源线程:是进程中的单个顺序控制流,是一条执行路径单线程:一个进程如果只有一条执行路径就是单线程程序记事本程序:在调出页面设置的时候只能在关闭页面设置之后进行其他操作,否则无法进行其他操作。多线程:一个进程如果只有多条执行路径就是多线程程序扫雷程序:点击第一下时间开始计时,时间计时的同时可以玩扫雷游戏……

目录

一,什么叫线程?        那我们要先了解什么叫进程,线程依赖于进程而存在的。

二.多线程的创建

方式一:继承Thread类

方式二:实现Runnable接口

方式三:JDK 5.0新增:实现Callable接口

三种方式的比较

三.线程Thread的常用方法

四.线程调度 

五.线程控制

六.线程的生命周期:

七.线程同步

1.同步代码块:

2.同步方法:

3.lock锁

 八.线程池

1.概念

2.不使用线程池的问题    

3.工作原理

4.如何得到线程池对象

 5.ThreadPoolExecutor构造器的参数说明

6.线程池常见面试题:

作者有话说 


一,什么叫线程?
        那我们要先了解什么叫进程,线程依赖于进程而存在的。

进程:正在运行的程序

  • 是系统进行资源调用和资源分配的独立单位
  • 每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源

线程:是进程中的单个顺序控制流,是一条执行路径

  • 单线程:一个进程如果只有一条执行路径就是单线程程序

记事本程序:在调出页面设置的时候只能在关闭页面设置之后进行其他操作,否则无法进行其他操作。

  • 多线程:一个进程如果只有多条执行路径就是多线程程序

扫雷程序:点击第一下时间开始计时,时间计时的同时可以玩扫雷游戏

二.多线程的创建

方式一:继承Thread类

  • Java是通过java.lang.Thread 类来代表线程的。(不需要导包)
  • 按照面向对象的思想,Thread类应该提供了实现多线程的方式。

方法:

  1. 定义一个子类MyThread继承线程类java.lang.Thread,重写run()方法

为啥要重写run()方法:

        因为在MyThread里面还有其他的代码,并不是所有的代码都需要被线程执行,为了区分哪些被线程执行,java就提供了一个run()方法

  1. 创建MyThread类的对象
  2. 调用线程对象的start()方法启动线程(启动后还是执行run方法的)

优缺点:

优点:编码简单

缺点:线程类已经继承Thread,无法继承其他类,不利于扩展。

/**
   目标:多线程的创建方式一:继承Thread类实现。
 */
public class ThreadDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 3、new一个新线程对象
        Thread t = new MyThread();
        // 4、调用start方法启动线程(执行的还是run方法)
        //run方法就是一个普通的方法,没有真正启动一个线程,就会把run方法执行完毕,才向下执行,
        //就是会先执行run方法 只有当run执行完毕才会执行其他线程
        t.start();

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println("主线程执行输出:" + i);
        }

    }
}

/**
   1、定义一个线程类继承Thread类
 */
class MyThread extends Thread{
    /**
       2、重写run方法,里面是定义线程以后要干啥
     */
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println("子线程执行输出:" + i);
        }
    }
}

小问题:
        为什么不直接调用了run方法,而是调用start启动线程。

         直接调用run方法会当成普通方法执行,此时相当于还是单线程执行。 只有调用start方法才是启动一个新的线程执行。

方式二:实现Runnable接口

  1. 定义一个线程任务类MyRunnable实现Runnable接口,重写run()方法
  2. 创建MyRunnable任务对象
  3. 把MyRunnable任务对象交给Thread处理。
  4. 调用线程对象的start()方法启动线程

构造器

说明

public Thread(String name)

可以为当前线程指定名称

public Thread(Runnable target)

封装Runnable对象成为线程对象

public Thread(Runnable target ,String name )

封装Runnable对象成为线程对象,并指定线程名称

优缺点:

优点:线程任务类只是实现接口,可以继续继承类和实现接口,扩展性强。

缺点:编程多一层对象包装,如果线程有执行结果是不可以直接返回的。 

/**
   目标:学会线程的创建方式二,理解它的优缺点。
 */
public class ThreadDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 3、创建一个任务对象
        Runnable target = new MyRunnable();
        // 4、把任务对象交给Thread处理
        Thread t = new Thread(target);
        // Thread t = new Thread(target, "1号");
        // 5、启动线程
        t.start();

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("主线程执行输出:" + i);
        }
    }
}

/**
   1、定义一个线程任务类 实现Runnable接口
 */
class MyRunnable  implements Runnable {
    /**
       2、重写run方法,定义线程的执行任务的
     */
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("子线程执行输出:" + i);
        }
    }
}

方式三:JDK 5.0新增:实现Callable接口

1、前2种线程创建方式都存在一个问题:

         他们重写的run方法均不能直接返回结果。 不适合需要返回线程执行结果的业务场景。

2、怎么解决这个问题呢?

         JDK 5.0提供了Callable和FutureTask来实现。 这种方式的优点是:可以得到线程执行的结果。

3.多线程的实现方案三:利用Callable、FutureTask接口实现。

(1)、得到任务对象

         定义类实现Callable接口,重写call方法,封装要做的事情。

        用FutureTask把Callable对象封装成线程任务对象。

(2)、把线程任务对象交给Thread处理。

(3)、调用Thread的start方法启动线程,执行任务

(4)、线程执行完毕后、通过FutureTask的get方法去获取任务执行的结果。

优缺点:
优点:

        线程任务类只是实现接口,可以继续继承类和实现接口,扩展性强。

        可以在线程执行完毕后去获取线程执行的结果。

缺点:

        编码复杂一点。 

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

/**
   目标:学会线程的创建方式三:实现Callable接口,结合FutureTask完成。
 */
public class ThreadDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 3、创建Callable任务对象
        Callable<String> call = new MyCallable(100);
        // 4、把Callable任务对象 交给 FutureTask 对象
        //  FutureTask对象的作用1: 是Runnable的对象(实现了Runnable接口),可以交给Thread了
        //  FutureTask对象的作用2: 可以在线程执行完毕之后通过调用其get方法得到线程执行完成的结果
        FutureTask<String> f1 = new FutureTask<>(call);
        // 5、交给线程处理
        Thread t1 = new Thread(f1);
        // 6、启动线程
        t1.start();


        Callable<String> call2 = new MyCallable(200);
        FutureTask<String> f2 = new FutureTask<>(call2);
        Thread t2 = new Thread(f2);
        t2.start();

        try {
            // 如果f1任务没有执行完毕,这里的代码会等待,直到线程1跑完才提取结果。
            String rs1 = f1.get();
            System.out.println("第一个结果:" + rs1);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        try {
            // 如果f2任务没有执行完毕,这里的代码会等待,直到线程2跑完才提取结果。
            String rs2 = f2.get();
            System.out.println("第二个结果:" + rs2);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

/**
    1、定义一个任务类 实现Callable接口  应该申明线程任务执行完毕后的结果的数据类型
 */
class MyCallable implements Callable<String>{
    private int n;
    public MyCallable(int n) {
        this.n = n;
    }

    /**
       2、重写call方法(任务方法)
     */
    @Override
    public String call() throws Exception {
        int sum = 0;
        for (int i = 1; i <= n ; i++) {
            sum += i;
        }
        return "子线程执行的结果是:" + sum;
    }
}

三种方式的比较

方式

优点

缺点

继承Thread类

编程比较简单,可以直接使用Thread类中的方法

扩展性较差,不能再继承其他的类,不能返回线程执行的结果

实现Runnable接口

扩展性强,实现该接口的同时还可以继承其他的类。

编程相对复杂,不能返回线程执行的结果

实现Callable接口

扩展性强,实现该接口的同时还可以继承其他的类。可以得到线程执行的结果

编程相对复杂

三.线程Thread的常用方法

1. 当有很多线程在执行的时候,我们怎么去区分这些线程呢?

此时需要使用Thread的常用方法:getName()、setName()、currentThread()等。

Thread常用方法、构造器

方法名称

说明

String getName​()

获取当前线程的名称,默认线程名称是Thread-索引

void setName​(String name)

设置线程名称

public static Thread currentThread():

返回对当前正在执行的线程对象的引用

public static void sleep(long time)

让线程休眠指定的时间,单位为毫秒。

public void run()

线程任务方法

public void start()

线程启动方法

构造器

说明

public Thread(String name)

可以为当前线程指定名称

public Thread(Runnable target)

把Runnable对象交给线程对象

public Thread(Runnable target ,String name )

把Runnable对象交给线程对象,并指定线程名称


public class MyThread extends Thread{
    public MyThread(){}
    public MyThread(String name){
        super(name);
    }

    public void run(){
        for(int i=0;i<50;i++){
            System.out.println(getName()+"追逐王二的速度"+i+"km/h");
        }
    }
}







public class ThreadDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t=new MyThread("张三");
        Thread t1=new MyThread("李四");
        t.start();
        t1.start();
    }

}

四.线程调度 

线程有两种调度模型 
        ●分时调度模型: 所有线程轮流使用CPU的使用权,平均分配每个钱程占用CPU的时间片 
        ●抢占式调度模型:  抢占式调度模型:优先让优先级高的线程使用cpu,如果线程的优先级相同,那么会随机选择一个,优先级高的线程获取的CPU时间片相对多一些 
        Java使用的是抢占式调度模型 
假如计算机只有一个CPU, 那么CPU在某一个时刻只能执行一 条指令, 线程只有得到CPU时间片,也就是使用权, 才可以执行指令。所以说多线程程序的执行是有随机性,因为谁抢到CPU的使用权是不一定的 

Thread类中设置和获取线程优先级的方法
●public final int getPriority0:返回此线程的优先级
public final void setPriority(int newPriority):更改此线程的优先级

五.线程控制

方法名      说明
static void sleep(long millis)     使当前正在执行的线程停留 (暂停执行) 指定的毫秒数
void join()  等待这个线程死亡
void setDaemon(booleanon)     将此线程标记为守护线程, 当运行的线程都是守护线程时,Java虚拟机将退出

static void sleep(long millis)    :可以让线程1秒内同时开始,然后停止。只有前后的争夺不会连续;

 public void run() {
        for (int i=0;i<50;i++){
            System.out.println(getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

void join() :“李渊”死了之后李世民和李建成才能开始夺位,所以join()是等设置的线程死亡其他线程才能工作。

public static void main(String[] args) {
        Thread t=new zh01("李渊");
        Thread t1=new zh01("李世民");
        Thread t2=new zh01("李建成");
        t.start();
        try {
            t.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        t1.start();
        t2.start();
    }

void setDaemon(booleanon)  :设置一个主线程,其他守护线程等主线程死亡后,也慢慢停止运行

public class Zh04 {
        public static void main(String[] args) {
            zh01  td1 = new zh01  () ;
            zh01   td2 = new zh01  ( ) ;
            td1. setName( "关羽");
            td2. setName("张飞");
//设置主线程为刘备
            Thread . currentThread(). setName("刘备");
//设置守护线程
            td1. setDaemon(true);
            td2. setDaemon(true);
            td1.start();
            td2. start();
            for(int i=0; i<10; i++) {
                System. out . println(Thread. currentThread() . getName()+":"+i);
            }
        }

    }

六.线程的生命周期:

watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5rW357u1aG9uZw==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16

NEW(新建)

线程刚被创建,但是并未启动。

Runnable(可运行)

线程已经调用了start()等待CPU调度

Blocked(锁阻塞)

线程在执行的时候未竞争到锁对象,则该线程进入Blocked状态;。

Waiting(无限等待)

一个线程进入Waiting状态,另一个线程调用notify或者notifyAll方法才能够唤醒

Timed Waiting(计时等待)

同waiting状态,有几个方法有超时参数,调用他们将进入Timed Waiting状态。带有超时参数的常用方法有Thread.sleep 、Object.wait。

Teminated(被终止)

因为run方法正常退出而死亡,或者因为没有捕获的异常终止了run方法而死亡。

七.线程同步

需求:某电影院正在上演一部大片,现有100张票在三个窗口销售,用线程模拟三个窗口的售票速度和票数情况,所以我们用sleep()方法模拟售票等待时机

package 多线程;

public class Buypiao extends Thread{
    public Buypiao(){

    }
    public Buypiao(String name){
        super(name);
    }
    private int piao=100;
    @Override
    public void run() {
     while (true){
          try {
              Thread.sleep(100);
          } catch (InterruptedException e) {
              e.printStackTrace();
          }
          if(piao>0){
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"销售还有"+piao+"张");
              piao--;
          }
      }

    }




package 多线程;

public class Buypiaodomn {
    public static void main(String[] args) {
        Buypiao buy=new Buypiao("窗口1");
        Buypiao buy1=new Buypiao("窗口2");
        Buypiao buy2=new Buypiao("窗口3");
        buy.start();
        buy1.start();
        buy2.start();
    }
}

 9e1aba32f13f409d8bf974d2bd0fe729.png

我们发现在运行的时候出现了票数重复 :假设t1线程先抢到cpu的执行权,但是需要休息,这个时候t2抢到cpu的执行权,故此t2也开始执行,t3也是如此;最后才能减少票数

问题分析:

为什么出现问题?(这也是我们判断多线程程序是否会有数据安全问题的标准
●是否是多线程环境

是否有共享数据
●是否有多条语句操作共享数据
如何解决多线程安全问题呢?
●基本思想: 让程序没有安全问题的环境
怎么实现呢? .
●把多条语句操作共享数据的代码给锁起来, 让任意时刻只能有一个线程执行即可
●Java提供 了同步代码块的方式来解决

1.同步代码块:

格式:

synchronized (任意对象:相当于一把锁) {
 
 

多条语句操作共享语句的代码

}

作用:把出现线程安全问题的核心代码给上锁。

原理:每次只能一个线程进入,执行完毕后自动解锁,其他线程才可以进来执行。

锁对象的规范要求

规范上:建议使用共享资源作为锁对象。

对于实例方法建议使用this作为锁对象。

对于静态方法建议使用字节码(类名.class)对象作为锁对象。

同步代码块是如何实现线程安全:

对出现问题的核心代码使用synchronized进行加锁

每次只能一个线程占锁进入访问

 public void run() {
      while (true) {
          synchronized (obj) {
              if (piao > 0) {
                  try {
                      Thread.sleep(100);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "销售还有" + piao + "张");
                  piao--;
              }
             }
        }
      }

cf9a5337366f409a85cf22452244d737.png

 问题解决思路:

假设 t1抢到了cpu的执行权,然后t1开始运行,t1休息的时候t2抢到cpu的执行权,因为代码上锁所以只能等待,等t1休息好,这段代码的锁就被释放了,运行完t2才开始执行,这个时候代码也会一步步递减

同步的好处和弊端
●好处:解决了多线程的数据安全问题
●弊端:当线程很多时,因为每个线程都会去判断同步上的锁,这是很耗费资源的,无形中会降低程序的运行效率

2.同步方法:

        就是把synchronized关键词加到方法上

格式:

        修饰符synchronized返回值类型 方法名(方法参数){ }

同步方法的锁对象:

        this

同步静态方法:就是把synchronized关键词加到静态方法上

格式:

        修饰符static synchronized返回值类型 方法名(方法参数){ }

同步方法的锁对象:

        类名.class

作用:把出现线程安全问题的核心方法给上锁。

原理:每次只能一个线程进入,执行完毕以后自动解锁,其他线程才可以进来执行。

底层原理:

同步方法其实底层也是有隐式锁对象的,只是锁的范围是整个方法代码。

如果方法是实例方法:同步方法默认用this作为的锁对象。

但是代码要高度面向对象! 如果方法是静态方法:同步方法默认用类名.class作为的锁对象。

3.lock锁

为了更清晰的表达如何加锁和释放锁,JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock,更加灵活、方便。

Lock实现提供比使用synchronized方法和语句可以获得更广泛的锁定操作

Lock是接口不能直接实例化,这里采用它的实现类ReentrantLock来构建Lock锁对象

方法名称

说明

public ReentrantLock​()

获得Lock锁的实现类对象

方法名称

说明

void lock()

获得锁

void unlock()

释放锁

 while (true) {
        lock.lock();
              if (piao > 0) {
                  try {
                      Thread.sleep(100);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "销售还有" + piao + "张");
                  piao--;
              }
              lock.unlock();
        }
      }

 八.线程池

1.概念

         线程池就是一个可以复用线程的技术。

2.不使用线程池的问题    

          如果用户每发起一个请求,后台就创建一个新线程来处理,下次新任务来了又要创建新线程,而创建新线程的开销是很大的,这样会严重影响系统的性能。

3.工作原理

watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5rW357u1aG9uZw==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16

4.如何得到线程池对象

方式一:使用ExecutorService的实现类ThreadPoolExecutor自创建一个线程池对象

ExecutorService–>ThreadPoolExecutor

方式二:使用Executors(线程池的工具类)调用方法返回不同特点的线程池对象 

 5.ThreadPoolExecutor构造器的参数说明

        watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5rW357u1aG9uZw==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16

参数一:指定线程池的线程数量(核心线程): corePoolSize—>不能小于0

参数二:指定线程池可支持的最大线程数: maximumPoolSize—>最大数量 >= 核心线程数量

参数三:指定临时线程的最大存活时间: keepAliveTime—>不能小于0

参数四:指定存活时间的单位(秒、分、时、天): unit—>时间单位

参数五:指定任务队列: workQueue—>不能为null

参数六:指定用哪个线程工厂创建线程: threadFactory—>不能为null

参数七:指定线程忙,任务满的时候,新任务来了怎么办: handler —>不能为null

6.线程池常见面试题:

临时线程什么时候创建啊?

        新任务提交时发现核心线程都在忙,任务队列也满了,并且还可以创建临时线程,此时才会创建临时线程。

什么时候会开始拒绝任务?

        核心线程和临时线程都在忙,任务队列也满了,新的任务过来的时候才会开始任务拒绝。

作者有话说 

咋就是说本来只想写点的结果越写发现线程越神秘,要不是实力受限咋能写本书出来,线程真的有点强了,还有一些写了怕误导大家就不进行反面教材了!!! 谢谢大家支持!!!

今天的文章java多线程(详)分享到此就结束了,感谢您的阅读。

版权声明:本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌侵权/违法违规的内容, 请发送邮件至 举报,一经查实,本站将立刻删除。
如需转载请保留出处:https://bianchenghao.cn/24098.html

(0)
编程小号编程小号

相关推荐

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注