Java多线程

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Java多线程

三种创建方式：Thread类、Runnable接口、Callable接口

1、继承Thread类

（1）自定义线程类

（2）重写run()方法，编写线程执行体

（3）创建线程对象，调用start()方法执行启动线程

run()和start()区别：

public class TestThread01 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <20 ; i++) {
            System.out.println("我在看代码---"+i);
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        TestThread01 testThread01 = new TestThread01();
        testThread01.run();
        for (int i = 0; i <20; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程--"+i);
        }
    }
}

run方法：先执行run线程再执行mian线程，有先后顺序。

public class TestThread02 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <20 ; i++) {
            System.out.println("我在看代码---"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        TestThread01 testThread01 = new TestThread01();
        Thread thread = new Thread(testThread01);
        thread.start();

        for (int i = 0; i <2000 ; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程--"+i);
        }
    }
}

start方法：该线程和main线程的执行是交替的

注意：线程开启不一定立即执行，由CPU调度执行。

练习：使用多线程同步下载图片

2、实现Runnable接口

推荐使用，因为Java单继承的局限性

1、定义MyRunnable类实现Runnable接口

2、实现run()方法，编写线程执行体

3、创建线程对象，调用start()方法启动线程

public class TestThread02 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <20 ; i++) {
            System.out.println("我在看代码---"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        //创建runnable接口实现类对象
        TestThread02 testThread02 = new TestThread02();
        //创建线程对象，通过线程对象来开启我们的线程，代理
        new Thread(testThread02).start();

        for (int i = 0; i <2000 ; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程--"+i);
        }
    }
}
3、多线程操作同一对象

买火车票的例子：

public class BuyTrianTicket implements Runnable {
	private int ticktNums = 10;

    @Override
    public void run() {
        while(true){

            if(ticktNums<=0){
                break;
            }

            //模拟延时
            try {
                Thread.sleep(200);
            }catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }

            					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了第"+ticktNums--+"票");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        BuyTrianTicket ticket = new BuyTrianTicket();

        new Thread(ticket,"小明").start();
        new Thread(ticket,"老师").start();
        new Thread(ticket,"黄牛党").start();
    }
}

（线程不安全导致票数为负）
在这里插入图片描述

龟兔赛跑例子：

  • 模拟龟兔赛跑：
  • 1.赛道 距离 Race
  • 2.比赛是否结束
  • 3.打印胜利者
  • 4.龟兔赛跑开始
  • 5.结果是兔子睡觉，乌龟赢了。
  • 6.胜利者是乌龟
public class Race implements Runnable{
	//胜利者
    private static String winner;

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100 ; i++) {

            //模拟兔子休息
            if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i%20==0) {
                try {
                    Thread.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
             //判断比赛是否结束
            boolean flag = gameOver(i);
            if (flag){
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"跑了"+i+"米");
        }
    }

    //判断是否完成比赛
    private boolean gameOver(int steps){
        //判断是否有胜利者
        if (winner!=null)
            return true;
        else {
            if (steps>=100){
                winner = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("winner is "+winner);
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Race race =new Race();
        new Thread(race,"兔子").start();
        new Thread(race,"乌龟").start();

    }
}

在这里插入图片描述

4、实现Callable接口

1.实现Callable接口，需要返回值

2.重写call方法，需要抛出异常

3.创建目标对象

4.创建执行服务：ExecutorService ser = Executors.newFixThreadPool();

5.提交执行：Future result1 = ser.submit(t1);

6.获取结果：boolean b1 = result1.get();

7.关闭服务：ser.shutdownNow();

网图下载案例：

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class TestCallable implements Callable<Boolean> {

	private String url; //网络图片地址
	private String name;//保存的文件名
	public TestCallable(String url,String name) {
		this.url = url;
		this.name = name;
	}
	
	//下载图片线程的执行体
	@Override
	public Boolean call() throws Exception {
		WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
		webDownloader.downloader(url,name);
		System.out.println("下载了文件名为："+name);
		return true;
	}
	
	public static void main(String args[]) throws InterruptedException, ExecutionException {
	
	TestCallable t1 = new TestCallable("https://www.baidu.com/img/flexible/logo/pc/result.png","1.png");
	TestCallable t2 = new TestCallable("https://img-home.csdnimg.cn/images/20201124032511.png","2.png");
	TestCallable t3 = new TestCallable("https://img-home.csdnimg.cn/images/20201124032511.png","3.png");	
	
	//创建执行服务：
	ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
	
	//提交执行：
	Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);
	Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);
	Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);
	
	//获取结果：
	boolean  b1 = r1.get();
	boolean  b2 = r2.get();
	boolean  b3 = r3.get();
	
	//关闭服务：
	ser.shutdownNow();
	
	}
}


import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

class WebDownloader{
	
	//下载方法
	public void downloader(String url,String name) {
		try {
			FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
		} catch (MalformedURLException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

在这里插入图片描述

5、sleep线程休眠

  1. sleep(时间)指定当前线程阻塞的毫秒数

  2. sleep存在异常InterruptedException;

  3. sleep时间到达后进入就绪态；

  4. sleep可以模拟网络延时，倒计时等；

  5. 每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁；

打印系统时间：

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

public class TestSleep2 {
    public static void main(String[] args) {
        //打印当前系统时间
       Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());
       while(true){
           try {
               Thread.sleep(1000);
               System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));
                startTime = new Date(System.currentTimeMillis());//更新当前时间
           } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
           }
       }
    }

    public static void tenDown() throws InterruptedException {
        int num = 10;
        while(true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(num--);
            if(num<=0)
                break;
        }
    }
}

在这里插入图片描述

6、Yield 线程礼让

  1. 礼让线程，让当前正在执行的线程暂停，但不阻塞。
  2. 将线程从运行态转换为就绪态。
  3. 让CPU重新调度，礼让不一定成功。
public class TestYield {

    public static void main(String[] args) {
        MyYield myYield = new MyYield();
        new Thread(myYield,"a").start();
        new Thread(myYield,"b").start();
    }
}

class MyYield implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始执行");
        Thread.yield();//礼让
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行");
    }
}

礼让成功：

在这里插入图片描述

礼让失败：

在这里插入图片描述

6、Join 线程强制执行

Join合并线程，待此线程执行完成后，再执行其他线程，其他线程阻塞

//测试 JOIN方法
public class TestJoin implements Runnable{
  @Override
  public void run() {
      for (int i = 0; i <5 ; i++) {
          System.out.println("线程VIP来了"+i);
      }
  }

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
      //启动我们的线程
      TestJoin testJoin = new TestJoin();
      Thread thread = new Thread(testJoin);
      thread.start();

      //主线程
      for (int i = 0; i <20 ; i++) {
          if ( i == 3){
              thread.join();//插队
          }
          System.out.println("main"+i);
      }
  }
}

在这里插入图片描述

7、线程的状态

public class TestState {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(()->{
            for (int i = 0; i <5 ; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("//////");
        });

        //观察状态
        Thread.State state = thread.getState();
        System.out.println(state);//new

        //观察启动后
        thread.start();
        state = thread.getState();
        System.out.println(state);//Run

        while(state!= Thread.State.TERMINATED){
            //只要线程不终止，就一直输出状态
            Thread.sleep(500);
            state = thread.getState();//更新输出状态
            System.out.println(state);//输出状态
        }
    }
}

在这里插入图片描述

7、线程优先级
8、守护线程Daemon
  1. 线程分为用户线程和守护线程
  2. 虚拟机逆序确保用户线程执行完毕
  3. 虚拟机不用等待守护线程执行完毕
//测试守护线程
//上帝守护你
public class TestDaemon {
	public static void mian(String args[]) {
		God god =new God();
		You you= new You();
		Thread thread = new Thread(god);
		thread.setDaemon(true);//默认是false表示用户线程，正常线程都是用户线程
		thread.start();//上帝守护线程启动
		
		new Thread(you).start();// 你线程启动。。
		
	}
}

//上帝
class God implements Runnable{

	@Override
	public void run() {
		System.out.println("god blesses you");
	}
}

//你
class You implements Runnable{

	@Override
	public void run() {
		for(int i=0;i<36500;i++){
			System.out.println("happy everyday");
		}
		System.out.println("=======goodbye world=======");
	}	
}

在这里插入图片描述

9、线程同步锁机制 synchronized

synchronized关键字，包括两种用法：

synchronized 方法 和 synchronized 块：

同步方法：public synchronized void method（int args）{}

synchronized方法控制对”对象“的访问，每一个对象对应一把锁，每一个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行，否则线程会阻塞，方法一旦执行，就独占该锁，直到该方法返回才释放锁，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，继续执行。

缺陷：若将一个大的方法声明为synchronized 将会影响效率。

方法一：

public class RunnableImpl implements Runnable {
    private int ticket =100;

    @Override
    public void run(){
        System.out.println("this:"+this);
        while(true){
            payTicket();
        }
    }
    public synchronized void payTicket(){
        if(ticket>0){
            try{
                Thread.sleep(10);
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
            ticket--;
        }
    }
}

方法二：

public class RunnableImpl implements Runnable {
    private int ticket = 100;
    Object obj = new Object();
    @Override
    public void run(){
        System.out.println("this:"+this);
        while(true){
            payTicket();
          synchronized (obj){
              if(ticket>0){
                  try{
                      Thread.sleep(10);
                  }catch (InterruptedException e){
                      e.printStackTrace();
                  }
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
                  ticket--;
              }
          }
        }
    }
    public  void payTicket(){
        if(ticket>0){
            try{
                Thread.sleep(10);
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
            ticket--;
        }
    }
}


public class Demo01Ticket {
    public static void main(String[] args) {
        RunnableImpl run = new RunnableImpl();
        System.out.println("run:"+run);
        Thread t0 = new Thread(run);
        Thread t1 = new Thread(run);
        Thread t2 = new Thread(run);
        t0.start();
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

同步块：synchronized (obj) { }

obj 称之为 同步监视器

1.obj可以是任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监视器

2.同步方法中无需指定同步监视器，因为同步方法的同步监视器就算是this，就是这个对象本身，或者class

list举例：线程不安全，size小于10000，是因为多个线程同时访问一个位置，数据被覆盖了。

import java.util.ArrayList;

public class UnsafeList {
	public static void main(String []args) {
		ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
		
		for (int i =0 ;i<10000; i++) {
			new Thread(()->{
				list.add(Thread.currentThread().getName());
			}).start();
		}
		
		try {
			Thread.sleep(3000);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println(list.size());	
	}

}

在这里插入图片描述

public class UnsafeList {
	public static void main(String []args) {
		ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
		
		for (int i =0 ;i<10000; i++) {
			new Thread(()->{
				synchronized(list){
					list.add(Thread.currentThread().getName());
				}
			}).start();
		}
		
		try {
			Thread.sleep(3000);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println(list.size());	
	}

}

在这里插入图片描述

10、Lock(锁）

  • java.util.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。

  • 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ReentrantLock，可以显示加锁释放锁。

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TestLock implements Runnable {
    private int ticktNums = 10;
    
    //定义锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
       while(true){
           lock.lock();
           if(ticktNums>0){
               try {
                //   Thread.sleep(200);
               }catch (Exception e) {
                   e.printStackTrace();
               }
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了第"+ticktNums--+"票"); 
           }else {
               break;
           }
           lock.unlock();
       }

    }

    public static void main(String[] args) {
    	TestLock ticket = new TestLock();

        new Thread(ticket,"小明").start();
        new Thread(ticket,"老师").start();
        new Thread(ticket,"黄牛党").start();
    }
}

加锁后正常拿票。

在这里插入图片描述

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