多线程

最新推荐文章于 2024-12-01 23:55:34 发布

FlagLing

最新推荐文章于 2024-12-01 23:55:34 发布

阅读量123

点赞数

分类专栏： Java笔记

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/DragonARcherK/article/details/108647641

版权

Java笔记专栏收录该内容

12 篇文章

订阅专栏

多线程

并发与并行
- 并发：指多个事件在同一时间段发生(事件交替执行)
- 并行：指多个事件在同一时刻发生(事件同时执行)
线程与进程
- 进程：指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个独立的内存空间，一个应用程序可以同时运行多个进程；进程是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位
- 线程：是进程中的一个执行单位，负责当前进程中程序的执行，一个具有多个线程的进程，被称为多线程程序
线程调度：
- 分时调度：所有线程轮流使用CPU的使用权，平均分配每个线程占用CPU的时间
- 抢占式调度：让优先级高的线程优先使用CPU，若线程的优先级相同，则会随机选择一个线程使用，Java的线程调度为抢占式调度

Java线程

主线程

执行主方法(main)的线程
创建线程类
- 创建Thread类的子类
java.lang.Thread类是描述线程的类，可继承Thread类以实现多线程程序
1. 创建Thread类的子类
2. 在Thread类的子类中重写run方法，设置线程任务
3. 创建线程子类对象
4. 调用Thread类的start方法，开启新线程，执行线程的run方法，完成线程任务
tips：在创建线程后，原线程与新建线程同时存在，分别执行任务，抢占式调度同一优先级下随机选择一个线程执行任务，两个线程并发执行
- 实现Runnable接口
1. 创建一个Runnable接口的实现类
2. 在实现类中重写Runnable接口的Run方法，设置线程任务
3. 创建一个Runnable接口的实现类对象
4. 创建Thread类对象，在构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
5. 调用Thread类的start方法，开启新的线程执行Runnable接口实现类的run方法
  - 优点：
    1. 避免了单继承的局限性，即若继承Thread类开启线程就无法继承其他类
    2. 增强了程序的拓展性，降低了程序的耦合性，即实现Runnable接口的方式，将设置线程任务与开启新线程的任务进行了分离
- 匿名内部类实现线程创建
```
//继承方式实现
new Thread(){
    @Override
    public void run(){
        //线程任务
    }
}.start();
//Runnable接口实现
Runnable r = new Runnable(){
    @Override
    public void run(){
        //线程任务
    }
};
new Thread(r).start();
```
内存图解

Thread类
- 常用方法：
  1. public String getName() :获取当前线程名称。
  2. public void start() :导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法。
  3. public void run() :此线程要执行的任务在此处定义代码。
  4. public static void sleep(long millis) :使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停（暂时停止执行）。
  5. public static Thread currentThread() :返回对当前正在执行的线程对象的引用。

线程安全

多线程访问了共享的数据可能会发生线程安全问题，如对同一数据产生了不同的操作

线程同步

当我们使用多个线程访问同一资源，且多个线程中对资源有写的操作时，就容易出现线程安全问题，为解决多线程并发访问一个资源的安全性问题，Java中提供了线程同步机制来解决该问题。

同步代码块

通过使用synchronized关键字标记方法中的某一区块，表示只对该区块的资源实行互斥访问
```
synchronized(锁对象){
//需要同步操作的代码块
}
```
- 同步代码块中的锁对象可以是任意的对象
- 必须保证多个线程使用的锁对象是同一个
- 通过锁对象即可将代码块锁定，只让一个线程在同步代码块中执行
- 同步代码块中的锁对象被称为同步锁，对象锁或对象监视器
- 原理：
  
  每一个进程类似于一把钥匙，但同步代码块的锁只有一把，只有首先取得锁对象的进程才能进入同步代码块中，直到完成操作再归还锁对象，而其他未夺得锁对象的进程在该进程操作时自动进入阻塞状态，直到夺得锁对象的进程完成操作运行完同步代码块代码释放锁对象。
同步方法
- 通过使用synchronized关键字修饰的方法被称为同步方法
```
public synchronized void method(){
    //可能产生线程安全问题的代码
}
//静态同步方法
public static synchronized void method(){
    //可能产生线程安全问题的代码
}
```
- 使用步骤
  1. 抽取共享的数据代码到一个方法中
  2. 使用synchronized关键字修饰
- 普通同步方法的锁对象是调用该方法的线程实现类对象
- 静态同步方法的锁对象是本类的class属性，即class文件对象
Lock锁
- java.util.concurrent.locks.lock机制提供了比同步代码块与同步方法更广泛的锁定操作，更体现面向对象的思想
- Lock锁也称同步锁，其加锁与释放锁的功能被方法化
```
public void lock();//加同步锁
public void unlock();//释放同步锁
```
- 使用步骤
  1. 成员位置创建一个ReentrantLock(Lock接口的实现类)对象
    
    Lock l = new ReentrantLock();
  2. 在可能出现安全问题的代码前调用Lock接口的lock方法加同步锁
    
    l.lock();
  3. 在可能出现安全问题的代码后调用Lock接口的unlock方法释放同步锁
```
tyr{
}catch(){  
}finally{//无论程序是否出现异常均将同步锁释放
l.unlock();
}
```

线程状态

NEW：新建状态

线程刚被创建，但还未被启动
Runnable：可运行

线程在Java虚拟机中运行的状态
Blocked：锁阻塞

当一个线程未获取到线程锁时进入阻塞状态
Waiting：无限等待

一个线程等待另一个线程执行Object的notify或notifyAll方法唤醒时，处于无限等待状态
Timed Waiting：计时等待

调用含有超时参数的方法如：Thread.sleep、Object.wait,线程将进入计时等待状态，该状态将保持到超时期满或接收到唤醒通知
Teminated：被终止

因为run方法执行完毕而死亡或因没有捕获的异常终止了run方法而死亡

线程间通信

多个线程处理同一个资源，但各线程的线程任务却不相同，则各线程之间存在着线程通信的问题，避免多个线程在操作同一份数据时对同一共享变量的争夺，通过使用等待唤醒机制使得多线程之间能有效的利用资源

在同步代码块或同步函数中调用锁对象的wait与notify方法来实现线程的等待与唤醒

线程池

如果并发的线程数量很多，且每一个线程均执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁的创建线程会大大降低系统的效率，而在Java中通过线程池可以解决该问题，达到线程复用的效果，在执行完任务后并不销毁，而是执行其他的任务

线程池:其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复调用。
Java.util.concurrent.Executors:线程池的工厂类，用来生产线程池
- 静态方法：static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads);
  
  创建一个可重用固定线程数(int nThreads)的线程池，返回一个ExecutorService接口的实现类对象
- java.util.concurrent.ExecutorService:线程池接口
  
  用来从线程池中获取线程，调用start方法，执行线程任务
  - submit(Runnable task)方法：提交一个Runnable任务用以执行
  - shutdown()方法：关闭/销毁线程池
线程池的使用步骤
1. 使用线程池的工厂类Executors提供的静态方法newFixedThreadPool生产一个指定线程数量的线程池
  
  ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(n);
2. 创建一个Runnable接口的实现类，重写run方法，设置线程任务
```
public clas RunnableImpl implements Runnable{
    @Override
    public void run(){
        //线程任务
    }
}
```
3. 调用ExecutorService中的submit方法，传递线程任务，开启线程，执行run方法
  
  es.submit(new RunnableImpl());
4. 调用ExecutorService中的shutdown方法销毁线程池(不建议)
  
  es.shutdown();：线程池会一直开启，完成线程任务后会自动归还线程给线程池，销毁后，线程池无法继续使用

Lambda表达式

面向对象编程思想：程序的功能实现由创建对象具有的方法来完成

函数式编程思想：只要能获取到最终结果，实现的过程忽略

JDK1.8推出的一个重要特性

线程任务实现

匿名内部类：

new Thread(new Runnable(){
    @Override
    public void run(){
        //线程任务
    }
}).start();

Lambda表达式

new Thread(()->{
    //线程任务
}
).start();

标准格式

(参数列表) -> {参数传递的重写方法体}

():接口中抽象方法的参数列表，无参为空，有参逗号分隔

->:表示传递参数

{}:重写接口的抽象方法的方法体