黑马程序员-多线程

本文详细介绍了Java中的多线程概念,包括进程与线程的区别、线程的创建方法(继承Thread类和实现Runnable接口)、线程状态、多线程安全问题及解决方案(synchronized同步代码块)。此外,还深入探讨了线程池的重要性以及四种类型的线程池(newSingleThreadExecutor、newFixedThreadPool、newCachedThreadPool和newScheduledThreadPool)的特性和使用场景。

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  • 多线程的理解:

进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位.

线程是进程的实体,一个线程可以创建和撤销另一个线程;同一个进程中的多个线程之间可以并发执行.

一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程;每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制。

  • 创建线程的方法:

第一种:

1.继承Thread类:子类覆盖父类中的run方法;

2.将线程的运行代码写在run方法中;

3.建立子类对象的同时线程也被创建;通过调用start方法开启线程。

ps:不建议此方法,因为如果一个类只是为了创建一个线程而去继承Thread类的话,那么就违背了java中继承的原理,只有当两个类之间有某种直接关系的时候才要去继承,千万不要为了调用某一个方法而去继承某一个类。

第二种:实现Runnable接口:

1.定义一个类实现Runnable接口;

2.然后覆盖其中的run方法,将线程要运行的代码放在run方法中;

3.通过Thread类建立线程对象;

4.将Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造函数,因为自定义类的run方法所属的对象是Runnable接口的子类对象,所以要让线程去执行指定对象的的run方法,就必须明确该run方法所属的对象。

5.调用Thread类的start方法开启线程并杜鳌用Runable接口子类的run方法。

  • 多线程运行的状态图:

  • 多线程的安全问题:

cpu在同一时间,只能去执行一个线程,所以当一个2个线程在同时执行一段代码的时候,那么线程a得到了执行权,线程b在等待,线程a在执行一段代码的时候在中间停了下来,也就是cpu执行权到了线程b的手里,线程b也来执行这段代码,并且执行完,这时候线程a得到cpu执行权,继续执行刚才读到一半的代码,这个时候就会出现安全问题。

解决办法:

  • synchronized同步代码块:

将需要多线程执行的代码放在同步代码块里面,这个时候,线程a来执行代码的时候,就必须要向synchronized拿到一个锁,拥有锁的线程才可以在同步代码块里面执行代码,而没有锁的线程,即使得到了cpu的执行权,也进不去,因为他没有获取到锁;
毕老师给我们讲过一个经典的案例,火车上的卫生间,恩,经典:
火车上有多个人想要上厕所,但是一个人进到卫生间里面后,那么他就会把锁给挂上,外面人看到锁的状态就是红色,也就是正在使用,只有当里面的人上完厕所,把锁头给打开,外面的锁的状态是绿色,才可以进入,这就解决了防止卫生间上到一半突然进来人的尴尬问题。经典!!!
同步的前提:
1.必须有两个或者两个以上的线程在同时执行一个代码;
2.必须是多个线程使用同一个锁;
3.必须保证同步中只有一个线程在运行.
同步的好处和坏处:
好处就是解决了多线程的问题;
坏处就是对个线程在执行代码的时候,必须先要判断一下锁,比较消耗资源。
如果同步函数被静态修饰后,使用的锁是谁的呢?
因为静态方法不用对象调用,所以不是this,因为静态在加载的时候是直接进内存的,内存中没有本类对象,但是一定有对应字节码文件,多以这个锁对象的类型是Class,静态同步的方法,使用的锁就是该方法所在类的字节码文件对象。
同步函数使用的锁是哪一个呢?
函数需要被对象调用,那么函数都有一个所属对象,就是this,所以同步函数使用的锁是this的。
如何停止线程呢?
只有一种方法,就是run方法结束,开启多线程运行,运行的代码通常都是循环结构,所以只要控制住循环,就可以让run方法结束;
特殊情况:当线程处于冻结状态,就不会读取到标记,那么线程就不会结束;
当没有指定的方法让冻结的线程恢复到状态时,这时就需要对冻结进行清除,强制让线程恢复到运行状态中来,这样就可以操作标记来让线程结束。
Thread类的方法,interrupt();
join方法:当a线程执行到b线程的.join方法的时候,a就会等待,等b执行完,a才会执行,join可以用来临时加入线程执行。
线程池:

  • 线程池的作用:

线程池作用就是限制系统中执行线程的数量。
     根据系统的环境情况,可以自动或手动设置线程数量,达到运行的最佳效果;少了浪费了系统资源,多了造成系统拥挤效率不高。用线程池控制线程数量,其他线程排队等候。一个任务执行完毕,再从队列的中取最前面的任务开始执行。若队列中没有等待进程,线程池的这一资源处于等待。当一个新任务需要运行时,如果线程池中有等待的工作线程,就可以开始运行了;否则进入等待队列。

线程池的好处:

1.减少了创建和销毁线程的次数,每个工作线程都可以被重复利用,可执行多个任务。

2.可以根据系统的承受能力,调整线程池中工作线线程的数目,防止因为消耗过多的内存,而把服务器累趴下

  • 四种线程池:

1. newSingleThreadExecutor

创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作,也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束,那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。


2.newFixedThreadPool

创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程,直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变,如果某个线程因为执行异常而结束,那么线程池会补充一个新线程。


3. newCachedThreadPool

创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程,

那么就会回收部分空闲(60秒不执行任务)的线程,当任务数增加时,此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制,线程池大小完全依赖于操作系统


4.newScheduledThreadPool

创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求






### 黑马程序员多线程学习笔记与资料 在Java中,多线程实现并发编程的重要工具。以下是一些关于黑马程序员多线程学习笔记和相关资料的内容总结[^1]。 #### 线程池的工作机制 线程池是一种用于管理和复用线程的机制,能够有效减少线程创建和销毁的开销,提高系统性能。当通过`submit`方法向线程池提交任务时,其工作流程如下: - 客户端每次提交一个任务,线程池会在核心线程池中创建一个工作线程来执行这个任务。 - 如果核心线程池中的线程已满,则尝试将任务存储到工作队列中。 - 如果工作队列也满了,线程池会再次在非核心线程池区域创建新线程来执行任务,直到当前线程池总线程数量达到最大值。 - 当线程池中的线程数量超过最大值时,多余的任务将按照指定的拒绝策略进行处理。 #### 创建线程的方式 在Java中,可以通过以下几种方式创建线程: 1. **继承Thread类**:通过重写`Thread`类的`run`方法实现线程逻辑,并调用`start`方法启动线程。 2. **实现Runnable接口**:定义一个实现了`Runnable`接口的类,并在`run`方法中编写线程逻辑,然后将其传递给`Thread`类的构造函数。 3. **使用Callable和FutureTask**:`Callable`接口类似于`Runnable`,但可以返回结果并抛出异常。结合`FutureTask`可以实现更复杂的线程功能。 4. **使用线程池**:通过`ExecutorService`接口提供的线程池管理功能,简化线程的创建和管理过程。 以下是使用线程池的一个简单示例: ```java import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class ThreadPoolExample { public static void main(String[] args) { ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5); // 创建一个固定大小的线程池 for (int i = 0; i < 10; i++) { Runnable task = () -> { System.out.println("Task executed by: " + Thread.currentThread().getName()); }; executorService.submit(task); // 提交任务到线程池 } executorService.shutdown(); // 关闭线程池 } } ``` #### 多线程同步与锁 在多线程环境中,多个线程可能同时访问共享资源,导致数据不一致的问题。为了解决这个问题,可以使用同步机制: - **synchronized关键字**:用于修饰方法或代码块,确保同一时间只有一个线程可以访问该方法或代码块。 - **Lock接口**:提供了比`synchronized`更灵活的锁机制,例如可重入锁、读写锁等。 #### 常见问题与解决方案 在多线程编程中,可能会遇到死锁、线程安全等问题。解决这些问题的关键在于合理设计线程间的协作机制,避免竞争条件的发生。 --- ####
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