多线程技术详解-优快云博客

1、线程概述

1.1 程序、进程、线程

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进程包含了资源分配！

线程就是一个执行机构，进程的执行是交给线程去完成的。

进程是资源分配的独立单位，线程是调度执行的独立单位。

当一个进程分解出多个线程时，执行效率大大提高，因此有了多线程。

★ 下面四个重要方法，获取当前执行的线程的@￥*/@：
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例如：

该程序在执行时会产生一个进程，并对应地产生了一个线程，这个线程来完成本次执行。

上面的程序产生了一个主线程，用来完成主函数中的方法体的内容：
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1.2 多线程

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上述代码全部是由main线程来执行的！
顺序是先完成所有聊天，再开始完成所有上传操作。并没有达到边聊天边上传的那种真实的“QQ”效果。

若想达到多线程的效果，如图所示——

编写一个聊天线程LTThread，继承自Thread类。里面实现/重写了run()方法，该方法的方法体内写好你的这个线程要执行什么东西！
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下面的start()方法用来启动线程，即把线程创建出来以后分配资源。

上图代码的效果是：主线程在执行上传时，穿插着执行了聊天线程的聊天。
（它们在交替地使用CPU）

★ 下面再创建出一个上传线程，达到 三个线程 的效果，如图所示：
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// 注：这三个线程都是为了很好地完成进程任务。进程有三个业务，一是qq主业务得执行，二三是聊天和下载也要执行。

把原本的“上传”方法—改写为—>“上传”线程：
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主函数变更为——

三个线程的效果如图：

2、线程的创建

2.1 继承Thread类创建线程

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补充：下面的办法给线程命名更加便捷——

★ 获取当前线程的一些属性——

2.2 实现Runnable接口创建线程

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★ 使用方式：

看下面代码：对于同一个实例化对象 t2，同时开两个线程去执行——

2.3 使用Callable和Future创建线程

注意：这两种也都是接口！！！
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★ 用法：
该方法可以有返回值！！

上述代码已经可以执行线程，但是如何获取sum的值呢？

“获取返回值”可能出现等待时间过长，因此要求做异常处理，下面这个图用了抛出异常——

2.4 一些特殊创建写法

★ 2.1-2.3 小结
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匿名内部类实现、lambda表达式线程创建···

// 先不学了有用再说。。

3、线程生命周期

3.1 生命周期描述

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3.2 Thread常用方法

① start()
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② yield() 让步

上述两个方法的实际应用——

t1让步，所以t2的都执行完了以后，才去搞t1，运行截图如下。

③ sleep()

使用示例：

④ join()

4、线程同步

4.1 线程同步-可见性（非线程安全）

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★ volatile 关键字 ——

即，当volatile的变量被修改时，会立刻通知使用他的其他线程，重新读取该变量。

4.2 线程同步-原子性

原子性：语句并不是一次性就能执行完的，要分解为很多指令部分！这些个指令部分在执行时，中间是可以被打断的。

原子性问题——T1执行完第一个读取指令后，T2抢先把自己三条语句执行了，T1中断现场保护现场又恢复现场以后，继续执行2、3条指令，结果算出来的结果是错的。。。
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上图中：T1在访问变量a时，T2不能去访问a了！！即，变量a不能被两个线程同时访问，否则就会出错！

解决办法：设立临界区，该区同一时间内只允许一个线程进入。
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★ 临界区需要开锁和关锁—— synchronized关键词

// synchronized关键词在下一小节细讲

4.3 synchronized实例

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上图代码中，测试1在使用f1时，测试2也进来了，同时访问了f1，这样就会出错了！！现在我们要把f1()方法变成临界资源——上锁：

（下图的执行结果显示：起到了“临界资源”的效果！）

上述代码中，执行t1时要去找实例化对象t要锁，t给了t1线程解锁以后，同一时间内就不会再给另一线程t2解锁。t1执行完以后，t2线程才会获得锁。

★ 注意理解下图概念：
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静态方法的锁——

上述代码(static静态方法)中，每次执行时已经不再是找类的实例化对象要锁了，而是去找这个类要锁！！！

第三种，对语句块上锁！

4.4 lock接口 & ReentrantLock类

Lock相较于synchronized，需要程序猿人为地去释放锁（在finally语句中）。
// 注意，lock能完成synchronized的所有功能！！
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用法——

我进门，把门一关，别人就进不来了。当我（某线程）执行完之后，我再把门打开。

4.5 wait()、notify()、notifyAll()

这三个方法都由Object类提供，用于进程同步。wait()是阻塞方法。notify()唤醒单个线程，notifyAll()唤醒所有线程。

用法——
略。
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5、编程例题

第一，掌握使用Thread子类和Runnable接口创建多线程的方法。
第二，掌握线程的执行过程。

5.1 模拟龟兔赛跑

利用多线程技术编写一个模拟龟兔赛跑的程序，要求如下：
（1）乌龟每次跑一个单位，兔子每次跑10个单位；
（2）每个线程运行时，判断是否达到终点，如果到达终点，给出提示信息，未到终点则提示目前距离终点的距离，并判断是否领先；
（3）如果兔子领先，则显示“我跑得快，睡一觉”信息，并睡一会。

package guitu_saipao;

class Race implements Runnable {
	private static String winner;
	private volatile int rabbitdistance, turtledistance;
	
	public void run() {
		for (int i = 0; i <= 100; i++) {
			if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子")) {
				if (gameover(i * 10)) {
					break;
					}
				rabbitdistance = i * 10;
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "距离终点" + (100 - i * 10));
				if (rabbitdistance > turtledistance) {
					System.out.println("我跑得快，睡一觉");
					try {
						Thread.sleep(0, 1);
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
			if (Thread.currentThread().getName().equals("乌龟")) {
				if (gameover(i)) {
					break;
				}	
				turtledistance = i;
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "距离终点" + (100 - i));
			}
		}
	}
	
	private boolean gameover(int steps) {
		if (winner != null) {
			return true;
		}
		if (steps >= 100) {
			winner = Thread.currentThread().getName();
			System.out.println(winner + "获胜");
			return true;
		}
		return false;
	}
}


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

5.2 模拟多人过独木桥

编写多线程应用程序，模拟多人过独木桥的模拟。独木桥每次只能通过一个人，每个人通过木桥的时间为5秒，随机生成10个人，同时准备过此独木桥，显示一下每次通过独木桥人的姓名。需要用到随机数。

注意：

（1）开始过桥时输出：开始过桥！过完桥后输出：已过桥！

（2）随机选人的时候，每个人都要选到，不能重复选。

package 多人过独木桥;

import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Random;
import java.util.Set;
public class dumuqiao implements Runnable{
    private static int deng=0;
    public void run() {
                deng= deng+5000;
                try
                {
                    Thread.sleep(deng);              
                } catch (InterruptedException e)
                {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 独木桥");
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        String ary[] ={"赵","钱","孙","李","周","吴","郑","王","冯","陈"};
        dumuqiao gsd = new dumuqiao(); 
        Set<Integer> set=new LinkedHashSet<Integer>();
        while(true){
        if(set.size() == 10){
        break;
        }
        //乱序排列（随机）
        int a=(int) (Math.random()*10);
        set.add(a);
        }
        for(int b:set){
        Thread th = new Thread(gsd, ary[b]);
        th.start();
        }            
    }             
}

5.3 火车站卖票

哈尔滨火车站下面有三个火车票代售点：哈站、哈东站、哈西站，假如哈尔滨到北京的火车票总共是200张，如何用程序来实现三个售票点同时卖票的功能。注意：考虑线程同步问题，避免出现重复卖票问题。需要考虑同步问题。

package 火车站售票;

class Ticket implements Runnable{
	 private int TicketNum = 10; //100张火车票
	 private boolean flag = true;
	 
	 private synchronized void sale()
	 {
		 if(TicketNum<=0)
		 {
			 flag = false;
			 return ;
		 }
		 TicketNum--;
		 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖了一张票，还剩"+TicketNum+"张票。");
	 }
	 
	 public void run() {
		 while(flag)
		 {
			 sale();	
			 try {
				 Thread.sleep(200);
			 } catch (InterruptedException e) {
				 e.printStackTrace();
			 }
		 }
	 }
}
	
public class Main { 
	public static void main(String[] args) {       
		Ticket t = new Ticket();      
		Thread th1 = new Thread(t,"哈尔滨站");     
		Thread th2 = new Thread(t,"哈尔滨西站");     
		Thread th3 = new Thread(t,"香坊站");   
		th1.start();
		th2.start();    
		th3.start();
	}
}