學(xué)習(xí)java多線程
更新時(shí)間：2021年08月25日 10:15:45 作者：CooperMiNi
本文運(yùn)用了大量的代碼講解了java多線程，它可以提高程序并行執(zhí)行的速度，更快的響應(yīng)程序。感興趣的小伙伴一起來(lái)看看吧
介紹
程序(program)是為完成特定任務(wù)、用某種語(yǔ)言編寫(xiě)的一組指令的集合。即指一段靜態(tài)的代碼，靜態(tài)對(duì)象。
進(jìn)程(process)是程序的一次執(zhí)行過(guò)程，或是正在運(yùn)行的一個(gè)程序。是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程:有它自身的產(chǎn)生、存在和消亡的過(guò)程?！芷?br />
>如:運(yùn)行中的QQ，運(yùn)行中的MP3播放器
>程序是靜態(tài)的，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的
>進(jìn)程作為資源分配的單位，系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)會(huì)為每個(gè)進(jìn)程分配不同的內(nèi)存區(qū)域
線程(thread)，進(jìn)程可進(jìn)一步細(xì)化為線程，是一個(gè)程序內(nèi)部的一條執(zhí)行路徑。若一個(gè)進(jìn)程同一時(shí)間并行執(zhí)行多個(gè)線程，就是支持多線程的線程作為調(diào)度和執(zhí)行的單位，每個(gè)線程擁有獨(dú)立的運(yùn)行棧和程序計(jì)數(shù)器(pc)，線程切換的開(kāi)銷(xiāo)??；
一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程共享相同的內(nèi)存單元/內(nèi)存地址空間→它們從同一堆中分配對(duì)象，可以訪問(wèn)相同的變量和對(duì)象。這就使得線程間通信更簡(jiǎn)便、高效。但多個(gè)線程操作共享的系統(tǒng)資源可能就會(huì)帶來(lái)安全的隱患。
為什么需要多線程
眾所周知，CPU、內(nèi)存、I/O 設(shè)備的速度是有極大差異的，為了合理利用 CPU 的高性能，平衡這三者的速度差異，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、編譯程序都做出了貢獻(xiàn)。
線程狀態(tài)轉(zhuǎn)換
新建(New)
創(chuàng)建后尚未啟動(dòng)。
就緒(Runnable)
可能正在運(yùn)行，也可能正在等待 CPU 時(shí)間片。
包含了操作系統(tǒng)線程狀態(tài)中的 Running 和 Ready。
阻塞(Blocking)
等待獲取一個(gè)排它鎖，如果其線程釋放了鎖就會(huì)結(jié)束此狀態(tài)。
無(wú)限期等待(Waiting)
等待其它線程顯式地喚醒，否則不會(huì)被分配 CPU 時(shí)間片。
限期等待(Timed Waiting)
無(wú)需等待其它線程顯式地喚醒，在一定時(shí)間之后會(huì)被系統(tǒng)自動(dòng)喚醒。
調(diào)用 Thread.sleep() 方法使線程進(jìn)入限期等待狀態(tài)時(shí)，常常用“使一個(gè)線程睡眠”進(jìn)行描述。
調(diào)用 Object.wait() 方法使線程進(jìn)入限期等待或者無(wú)限期等待時(shí)，常常用“掛起一個(gè)線程”進(jìn)行描述。
睡眠和掛起是用來(lái)描述行為，而阻塞和等待用來(lái)描述狀態(tài)。
阻塞和等待的區(qū)別在于，阻塞是被動(dòng)的，它是在等待獲取一個(gè)排它鎖。而等待是主動(dòng)的，通過(guò)調(diào)用 Thread.sleep() 和 Object.wait() 等方法進(jìn)入。
死亡(Terminated)
可以是線程結(jié)束任務(wù)之后自己結(jié)束，或者產(chǎn)生了異常而結(jié)束。
線程使用方式
有三種使用線程的方法:
實(shí)現(xiàn) Runnable 接口；
實(shí)現(xiàn) Callable 接口；
繼承 Thread 類。
實(shí)現(xiàn) Runnable 和 Callable 接口的類只能當(dāng)做一個(gè)可以在線程中運(yùn)行的任務(wù)，不是真正意義上的線程，因此最后還需要通過(guò) Thread 來(lái)調(diào)用?？梢哉f(shuō)任務(wù)是通過(guò)線程驅(qū)動(dòng)從而執(zhí)行的。
繼承 Thread 類
public class ThreadTest {
/**
* 多線程的創(chuàng)建，
* 方式一：
* 1.繼承與Thread類
* 2.重寫(xiě)Thread類的run方法->將此線程執(zhí)行的操作聲明在run中
* 3.創(chuàng)建Thread類的子類
* 4.通過(guò)此對(duì)象調(diào)用start
*/
public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建Thread類的子類的對(duì)象
MyThread t1 = new MyThread();
//不能通過(guò)run方法開(kāi)啟線程，因?yàn)檫€會(huì)在主線程中運(yùn)行，應(yīng)該使用start方法開(kāi)啟線程
//不能通過(guò)調(diào)用兩次start方法來(lái)開(kāi)啟兩個(gè)子線程
t1.start();
//可以通過(guò)再創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)
for (int i=0;i<1000;i++){
if (i%2!=0){
System.out.println(i+"****");
}
}
}
}
class MyThread extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i=0;i<1000;i++){
if (i%2==0){
System.out.println(i);
}
}
}
}
/**
* 方式二：
* 匿名子類創(chuàng)建，針對(duì)只調(diào)用一次的線程
*/
public static void main(String[] args) {
MyThread1 myThread1 = new MyThread1();
myThread1.start();
MyThread2 myThread2 = new MyThread2();
myThread2.start();
//通過(guò)匿名子類實(shí)現(xiàn)調(diào)用：特點(diǎn)只需要調(diào)用一次的子線程
new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i=0;i<1000;i++){
if (i%3==0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"***"+i);
}
}
}
}.start();
}
}
class MyThread1 extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i=0;i<100;i++){
if (i%2!=0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"***"+i);
}
}
}
}
class MyThread2 extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i=0;i<100;i++){
if (i%2==0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"***"+i);
}
}
}
}
實(shí)現(xiàn) Runnable 接口
package com.atguigu.juc.runnable;
/**
* 創(chuàng)建多線程方式Runnable
* 1.創(chuàng)建一個(gè)實(shí)現(xiàn)Runnable接口的類
*
* 2.實(shí)現(xiàn)類去實(shí)現(xiàn)Runnable中的抽象方法: run( )
*
* 3.創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)類的對(duì)象
*
* 4、將此對(duì)象作為參數(shù)傳遞到Thread類的構(gòu)造器中，創(chuàng)建Thread類的對(duì)象
*
* 5，通過(guò)Thread類的對(duì)象調(diào)用start()
*/
public class TestThread {
public static void main(String[] args) {
//3.創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)類的對(duì)象
MyThread myThread = new MyThread();
//4、將此對(duì)象作為參數(shù)傳遞到Thread類的構(gòu)造器中，創(chuàng)建Thread類的對(duì)象
Thread t1 = new Thread(myThread);
//5，通過(guò)Thread類的對(duì)象調(diào)用start()
t1.start();
}
}
//1.創(chuàng)建一個(gè)實(shí)現(xiàn)Runnable接口的類
class MyThread implements Runnable{
//2.實(shí)現(xiàn)類去實(shí)現(xiàn)Runnable中的抽象方法: run( )
@Override
public void run() {
for (int i=0;i<100;i++){
if (i%2==0){
System.out.println(i);
}
}
}
}
實(shí)現(xiàn) Callable 接口
線程常見(jiàn)方法
package com.atguigu.juc.tset01;
/**
* 1.yield():釋放當(dāng)前cpu的執(zhí)行權(quán)
*
* 2.start():啟動(dòng)當(dāng)前線程;調(diào)用當(dāng)前線程的run()
*
* 3.run():通常需要重寫(xiě)Thread類中的此方法，將創(chuàng)建的線程要執(zhí)行的操作聲明在此方法中
*
* 4.getName()∶獲取當(dāng)前線程的名字
*
* 5.setName():設(shè)置當(dāng)前線程的名字
*
* 6.currentThread():靜態(tài)方法，返回執(zhí)行當(dāng)前代碼的線程
*
* 7.join():在線程a中調(diào)用線程b的join(),此時(shí)線程a就進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到線程b完全執(zhí)行完以后，線程a才結(jié)束阻塞狀態(tài)。
*
* 8.sleep():讓當(dāng)前線程"睡眠”指定的毫秒。在指定的毫秒時(shí)間內(nèi)，當(dāng)前線程是阻塞狀態(tài)。
*
*/
public class MyThreatTest {
public static void main(String[] args) {
TestMyThread t1 = new TestMyThread();
t1.start();
new Thread(){
@Override
public void run(){
for (int i=0;i<100;i++){
if (i%2==0){
try {
sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "子線程" + i);
yield();
}
}
}
}.start();
for (int i=0;i<100;i++){
if (i%3==0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "main方法" + i);
}
if (i==20){
try {
t1.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
class TestMyThread extends Thread{
@Override
public void run(){
for (int i=0;i<100;i++){
if (i%5==0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "2222222222222子線程" + i);
}
}
}
}
synchronized鎖機(jī)制
- 一把鎖只能同時(shí)被一個(gè)線程獲取，沒(méi)有獲得鎖的線程只能等待；
- 每個(gè)實(shí)例都對(duì)應(yīng)有自己的一把鎖(this),不同實(shí)例之間互不影響；例外：鎖對(duì)象是*.class以及synchronized修飾的是static方法的時(shí)候，所有對(duì)象公用同一把鎖
- synchronized修飾的方法，無(wú)論方法正常執(zhí)行完畢還是拋出異常，都會(huì)釋放鎖
同步代碼---Runnable接口方式
/**
*方式一:同步代碼塊
* synchronized(同步監(jiān)視器){
* //需要被同步的代碼
* }
* 說(shuō)明:
* 1.操作共享數(shù)據(jù)的代碼，即為需要被同步的代碼
* 2.共享數(shù)據(jù):多個(gè)線程共同操作的變量
* 3.同步監(jiān)視器，俗稱:鎖。任何一個(gè)類的對(duì)象都可以作為索
* 4.在Java中，我們通過(guò)同步機(jī)制，來(lái)解決線程的安全問(wèn)題。
* 補(bǔ)充:在實(shí)現(xiàn)Runnable接口創(chuàng)建多線程的方式中，我們可以考慮使用this充當(dāng)同步監(jiān)視器。
* 方式二:同步方法
* 如果操作共享數(shù)據(jù)的代碼完整的聲明在一個(gè)方法中，我們不妨將此方法聲明同步的。
* 5.同步的方式，解決了線程的安全問(wèn)題。---好處
* 操作同步代碼時(shí)，只能有一個(gè)線程參與，其他線程等待。相當(dāng)于是一個(gè)單線程的過(guò)程，效率低。
*/
public class WindowToRunnable {
public static void main(String[] args) {
Window2 window2 = new Window2();
Thread t1 = new Thread(window2);
Thread t2 = new Thread(window2);
Thread t3 = new Thread(window2);
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class Window2 implements Runnable{
//這里不用加static,因?yàn)檎{(diào)用的對(duì)象只有一個(gè)
private int ticket=100;
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (this.getClass()){
if (ticket > 0) {
// try {
// Thread.sleep(100);
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "買(mǎi)票,票號(hào):" + ticket);
ticket--;
}
}
}
}
}
同步方法--Runnable接口方法
package com.atguigu.juc.bookPage;
/**
* 使用同步方法解決實(shí)現(xiàn)Runnable接口的線程安全問(wèn)題
* 關(guān)于同步方法的總結(jié):
* 1.同步方法仍然涉及到同步監(jiān)視器，只是不需要我們顯式的聲明。
* 2．非靜態(tài)的同步方法，同步監(jiān)視器是: this
* 靜態(tài)的同步方法，同步監(jiān)視器是:當(dāng)前類本身
*/
public class WindowExtSynn {
public static void main(String[] args) {
Window4 w1 = new Window4();
Window4 w2 = new Window4();
Window4 w3 = new Window4();
w1.setName("窗口1");
w2.setName("窗口2");
w3.setName("窗口3");
w1.start();
w2.start();
w3.start();
}
}
class Window4 extends Thread{
private static int ticket=100;
@Override
public void run() {
while (true){
show();
}
}
private static synchronized void show() {
if (ticket>0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":買(mǎi)票：票號(hào)為"+ticket);
ticket--;
}
}
}
同步方法---繼承方法
package com.atguigu.juc.bookPage;
/**
* 使用同步方法解決實(shí)現(xiàn)Runnable接口的線程安全問(wèn)題
* 關(guān)于同步方法的總結(jié):
* 1.同步方法仍然涉及到同步監(jiān)視器，只是不需要我們顯式的聲明。
* 2．非靜態(tài)的同步方法，同步監(jiān)視器是: this
* 靜態(tài)的同步方法，同步監(jiān)視器是:當(dāng)前類本身
*/
public class WindowExtSynn {
public static void main(String[] args) {
Window4 w1 = new Window4();
Window4 w2 = new Window4();
Window4 w3 = new Window4();
w1.setName("窗口1");
w2.setName("窗口2");
w3.setName("窗口3");
w1.start();
w2.start();
w3.start();
}
}
class Window4 extends Thread{
private static int ticket=100;
@Override
public void run() {
while (true){
show();
}
}
private static synchronized void show() {
if (ticket>0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":買(mǎi)票：票號(hào)為"+ticket);
ticket--;
}
}
}
死鎖
示例：兩個(gè)線程都拿到第一層鎖的key，然后都需要第二層鎖的key，但key在對(duì)方手中，而方法沒(méi)有執(zhí)行完，都不可能釋放key，互相僵持。
import static java.lang.Thread.sleep;
public class TestSyn {
public static void main(String[] args) {
StringBuffer s1 = new StringBuffer();
StringBuffer s2 = new StringBuffer();
new Thread(){
@Override
public void run() {
synchronized (s1) {
s1.append("a");
s2.append("1");
try {
sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (s2) {
s1.append("b");
s2.append("2");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}.start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (s2) {
s1.append("c");
s2.append("3");
try {
sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (s1) {
s1.append("d");
s2.append("4");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}).start();
}
}
Lock鎖機(jī)制
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* 解決線程安全問(wèn)題的方式三: Lock鎖--- JDK5.0新增
*
* synchronized 與Lock的異同?
* 相同:二者都可以解決線程安全問(wèn)題
* 不同: synchronized機(jī)制在執(zhí)行完相應(yīng)的同步代碼以后，自動(dòng)的釋放同步監(jiān)視器
* Lock需要手動(dòng)的啟動(dòng)同步(Lock() )，同時(shí)結(jié)束同步也需要手動(dòng)的實(shí)現(xiàn)(unlock())
*
*/
public class LockTest {
public static void main(String[] args) {
Window6 window6 = new Window6();
Thread t1 = new Thread(window6);
Thread t2 = new Thread(window6);
Thread t3 = new Thread(window6);
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class Window6 implements Runnable{
private int ticker=100;
private ReentrantLock lock=new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true){
lock.lock();
try {
if (ticker>0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"買(mǎi)票：票號(hào)："+ticker);
ticker--;
}else {
break;
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
}
銀行有一個(gè)賬戶。有兩個(gè)儲(chǔ)戶分別向同一個(gè)賬戶存3000元，每次存1e00，存3次。每次存完打印賬戶余額。
/**
* 銀行有一個(gè)賬戶。
* 有兩個(gè)儲(chǔ)戶分別向同一個(gè)賬戶存3000元，每次存1e00，存3次。每次存完打印賬戶余額。
* 分析:
* 1.是否是多線程問(wèn)題?是，兩個(gè)儲(chǔ)戶線程
* 2.是否有共享數(shù)據(jù)?有，賬戶（或賬戶余額).
* 3.是否有線程安全問(wèn)題?有
* 4.需要考慮如何解決線程安全問(wèn)題?同步機(jī)制:有三種方式。
*/
public class AccountTest {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account(0);
Customer c1 = new Customer(account);
Customer c2 = new Customer(account);
c1.setName("A");
c2.setName("B");
c1.start();
c2.start();
}
}
class Account{
private double balance;
public Account(double balance) {
this.balance = balance;
}
//存錢(qián)
public synchronized void deposit(double amt){
//synchronized (this.getClass()) {
if (amt>0){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
balance+=amt;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"存錢(qián)成功，余額為"+balance);
}
// }
}
}
class Customer extends Thread{
private Account acc;
public Customer(Account acc){
this.acc=acc;
}
@Override
public void run() {
for (int i=0;i<30;i++){
acc.deposit(1000);
}
}
}
A存錢(qián)成功，余額為1000.0 B存錢(qián)成功，余額為2000.0 B存錢(qián)成功，余額為3000.0 B存錢(qián)成功，余額為4000.0 A存錢(qián)成功，余額為5000.0 A存錢(qián)成功，余額為6000.0
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