线程
线程介绍
- 程序：是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合，简单说来，就是代码。
- 进程
- 进程是指运行中的程序，比如QQ，就启动了一个进程，操作系统就会为该进程分配内存空间，当我们使用迅雷，又启动了一个进程，操作系统将为迅雷分配新的内存空间。
- 进程是程序一次执行过程，或是正在运行的一个程序，是动态过程，有它自身产生、存在和消亡的过程。
- 线程
-
- 线程由进程创建的，是进程的一个实体
- 一个进程可以拥有多个线程
- 单线程
-
- 同一个时刻，只允许执行一个线程
- 多线程
-
- 同一个时刻，可以执行多个线程，比如，一个qq进程，可以同时打开多个聊天窗口，一个迅雷进程，可以同时下载多个文件
- 并发
-
- 同一个时刻，多个任务交替执行，造成一种“貌似同时”的错觉，简单来说，单核CPU实现的多任务就是并发
- 并行（可能存在并发和并行同时存在）
-
- 同一个时刻，多个任务同时执行，多核CPU可以实现并行
线程使用
创建线程的两种方式
- 继承Thread类，重写run方法
- 实现Runnable接口，重写run方法
继承Thread类
- 控制台jconsole查看
public class Thread01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
//创建一个Cat对象，可以当作线程使用
Cat cat = new Cat();
/*
(1)
public synchronized void start() {
start0();
}
(2)
//start0() 是本地方法，是JVM调用, 底层是c/c++实现
//真正实现多线程的效果， 是start0(), 而不是 run
private native void start0();
*/
cat.start();//启动线程，最终会执行cat的run方法
//cat.run();//如果使用run方法，其实就是一个普通的方法，使用的进程还是main线程，并没有真正启动一个线程，程序会阻塞在这里。
//说明：当main线程启动一个子线程Thread-0.主线程不会阻塞
//这时，主线程和子线程交替执行
for (int i = 0; i < 60; i++) {
System.out.println("主线程 i = " + i + " 线程名 = " +Thread.currentThread().getName());
Thread.sleep(1000);
}
}
}
//当一个类继承了Thread类，该类就可以当作线程使用
//run Thread 类实现了 Runnable 接口的run方法
class Cat extends Thread{
int times = 0;
@Override
public void run() {//重写run方法，写上自己的业务逻辑
while (true) {
times++;
System.out.println("喵喵，我是小猫咪" + times + " 线程名 = " + Thread.currentThread().getName());
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {//中断异常
e.printStackTrace();
}
if(times == 80){//当times 到80，退出while，这时线程也退出
break;
}
}
}
}
实现Runnable接口
- java是单继承的，在某些情况下一个类可能已经继承了某个父类，这时再用继承Thread类方法来创建线程显然不可能了
public class Thread02 {
public static void main(String[] args) {
T2 t2 = new T2();
//t2不能调用tart()方法
//创建Thread对象，把dog对象（实现Runnable）放入Thread
//底层使用了设计模式：代理模式
Thread thread = new Thread(t2);
thread.start();
Tiger tiger = new Tiger();
Proxy proxy = new Proxy(tiger);
proxy.start();
}
}
class Animal{}
class Tiger extends Animal implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println("吼");
}
}
class Proxy implements Runnable{//看成ThreadProxy
private Runnable target = null;
@Override
public void run() {
if(target != null){
target.run();
}
}
public Proxy(Runnable target) {
this.target = target;
}
public void start(){
start0();
}
public void start0(){
run();
}
}
class T2 implements Runnable{
int times = 0;
@Override
public void run() {
while (true) {
times++;
System.out.println("hi" + times);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if(times == 10){
break;
}
}
}
}
线程使用应用案例-多线程执行
public class Thread03 {
public static void main(String[] args) {
T1 t1 = new T1();
T3 t3 = new T3();
Thread thread = new Thread(t3);
t1.start();
thread.start();
}
}
class T1 extends Thread{
int times = 0;
@Override
public void run() {
while (true) {
times++;
System.out.println("hello,world! " + times);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if(times == 10){
break;
}
}
}
}
class T3 implements Runnable{
int times = 0;
@Override
public void run() {
while (true) {
times++;
System.out.println("hi! " + times);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if(times == 5){
break;
}
}
}
}
- 从java的设计来看，通过继承Thread或者实现Runnable接口来创建线程本质上没有区别，从jdk帮助文档我们看到Thread类本身就实现了
- 实现Runnable接口方式更加适合多个线程共享一个资源的情况，并且避免了单继承的限制
T3 t3 = new T3("hello");
Thread thread01 = new Thread(t3);
Thread thread02 = new Thread(t3);
thread01.start();
thread02.start();
//thread01、thread02都执行一个对象t3
//两个线程共享一个对象
//建议使用Runnable接口
线程终止
- 当线程完成任务后，会自动退出
- 还可以通过使用变量来控制run方法退出的方式停止线程，即通知方式
- 通过设置run方法中while循环的条件进行通知，loop = false
线程方法
- 常用方法
-
- setName—设置线程名称，使之与参数name相同
- getName—返回该线程的名称
- start—使该线程开始执行，Java虚拟机底层调用该线程的start()方法
- run—调用线程对象run方法
- setPriority—更改线程的优先级
- getPriority—获取线程的优先级
- sleep—在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行）
- interrupt—中断线程
- 细节
-
- start底层会创建新的线程，调用run，run就是一个简单的方法调用，不会启动新线程
- 线程优先级的范围（1，5，15）
- interrupt，中断线程，但并没有真正的结束线程，所以一般用于中断正在休眠线程
- sleep，线程的静态方法，使当前线程休眠
public class ThreadMethod01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//测试相关的方法
T t = new T();
t.setName("老韩");
t.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);//1
t.start();//启动子线程
//主线程打印5 hi ,然后我就中断 子线程的休眠
for(int i = 0; i < 5; i++) {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("hi " + i);
}
System.out.println(t.getName() + " 线程的优先级 =" + t.getPriority());//1
t.interrupt();//当执行到这里，就会中断 t线程的休眠.
}
}
class T extends Thread { //自定义的线程类
@Override
public void run() {
while (true) {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
//Thread.currentThread().getName() 获取当前线程的名称
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 吃包子~~~~" + i);
}
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 休眠中~~~");
Thread.sleep(20000);//20秒
} catch (InterruptedException e) {
//当该线程执行到一个interrupt 方法时，就会catch 一个 异常, 可以加入自己的业务代码
//InterruptedException 是捕获到一个中断异常.
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被 interrupt了");
}
}
}
}
- 常用方法
-
- yield：线程的礼让，让出cpu，让其他线程执行，但礼让的时间不确定，所以也不一定礼让成功
- join：线程的插队，插队的线程一旦插队成功，则肯定先执行完插入的线程所有的任务。【案例：创建一个子线程，每隔1s输出hello，输出20次，主线程每隔1s，输出hi,输出20次，要求，两个线程同时执行，当主线程输出5次后，就让子线程运行完毕，主线程再继续】
public class ThreadMethod02 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T2 t2 = new T2();
t2.start();
for(int i = 1; i <= 20; i++) {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("主线程(小弟) 吃了 " + i + " 包子");
if(i == 5) {
System.out.println("主线程(小弟) 让 子线程(老大) 先吃");
//join, 线程插队
//t2.join();// 这里相当于让t2 线程先执行完毕
Thread.yield();//礼让，不一定成功..
System.out.println("线程(老大) 吃完了 主线程(小弟) 接着吃..");
}
}
}
}
class T2 extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 20; i++) {
try {
Thread.sleep(1000);//休眠1秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("子线程(老大) 吃了 " + i + " 包子");
}
}
}
- 用户线程和守护线程
-
- 用户线程：也叫工作线程，当线程的任务执行完成或通知方式结束
- 守护线程：一般是为工作线程服务的，当所有的用户线程结束，守护线程自动结束
- 常见的守护线程：垃圾回收机制
public class ThreadMethod03 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MyDaemonThread myDaemonThread = new MyDaemonThread();
//如果我们希望当main线程结束后，子线程自动结束
//,只需将子线程设为守护线程即可
myDaemonThread.setDaemon(true);
myDaemonThread.start();
for( int i = 1; i <= 10; i++) {//main线程
System.out.println("宝强在辛苦的工作...");
Thread.sleep(1000);
}
}
}
class MyDaemonThread extends Thread {
public void run() {
for (; ; ) {//无限循环
try {
Thread.sleep(1000);//休眠1000毫秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("马蓉和宋喆快乐聊天，哈哈哈~~~");
}
}
}
线程生命周期
public class ThreadState_ {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T t = new T();
System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
t.start();
while (Thread.State.TERMINATED != t.getState()) {
System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
Thread.sleep(500);
}
System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
}
}
class T extends Thread {
@Override
public void run() {
while (true) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("hi " + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
break;
}
}
}
Synchronized
-
线程同步机制
-
- 在多线程编程，一些敏感数据不允许被多个线程同时访问，此时就使用同步访问技术，保证数据在任何时刻，最多有一个线程访问，以保证数据的完整性
- 线程同步：即当有一个线程在对内存进行操作时，其他线程都不可以对这个内存地址进行操作，直到该线程完成操作，其他线程才能对该内存地址进行操作
-
同步具体方法
-
-
同步代码块
-
synchronized （对象） {//得到对象的锁，才能操作同步代码 //需要被同步代码； } -
synchronized还可以放在方法声明中，表示整个方法为同步方法
-
public synchronized void m (String name){ //需要被同步的代码 } -
如何理解：就好像某小伙伴上厕所前先把门关上（上锁），完事后再出来（解锁），那么其它小伙伴就可在使用厕所了
-
SellTicket03 sellTicket03 = new SellTicket03();
new Thread(sellTicket03).start();//第1个线程-窗口
new Thread(sellTicket03).start();//第2个线程-窗口
new Thread(sellTicket03).start();//第3个线程-窗口
class SellTicket03 implements Runnable {
private int ticketNum = 100;//让多个线程共享 ticketNum
private boolean loop = true;//控制run方法变量
Object object = new Object();
//同步方法（静态的）的锁为当前类本身
//老韩解读
//1. public synchronized static void m1() {} 锁是加在 SellTicket03.class
//2. 如果在静态方法中，实现一个同步代码块.
/*
synchronized (SellTicket03.class) {
System.out.println("m2");
}
*/
public synchronized static void m1() {
}
public static void m2() {
synchronized (SellTicket03.class) {
System.out.println("m2");
}
}
//老韩说明
//1. public synchronized void sell() {} 就是一个同步方法
//2. 这时锁在 this对象
//3. 也可以在代码块上写 synchronize ,同步代码块, 互斥锁还是在this对象
public /*synchronized*/ void sell() { //同步方法, 在同一时刻， 只能有一个线程来执行sell方法
synchronized (/*this*/ object) {
if (ticketNum <= 0) {
System.out.println("售票结束...");
loop = false;
return;
}
//休眠50毫秒, 模拟
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("窗口 " + Thread.currentThread().getName() + " 售出一张票"
+ " 剩余票数=" + (--ticketNum));//1 - 0 - -1 - -2
}
}
@Override
public void run() {
while (loop) {
sell();//sell方法是一共同步方法
}
}
}
互斥锁
介绍
- 在Java语言中，引入了对象互斥锁的概念，来保证共享数据操作的完整性
- 每个对象都对应于一个可称为”互斥锁“的标记，这个标记用来保证在任一时刻，只能有一个线程访问该对象
- 关键字synchronized来与对象的互斥锁联系。当某个对象用synchronized修饰时，表明该对象在任一时刻只能由一个线程访问
- 同步的局限性：导致程序的执行效率要降低
- 同步方法（非静态的）的锁可以是this，也可以是其他对象（要求是同一个对象）
- 同步方法（静态的）的锁为当前类本身
细节
- 同步方法如果没有使用static修饰，默认锁对象为this
- 如果方法使用static修饰，默认锁对象：当前类.class
- 实现的落地步骤：
-
- 需要先分析上锁的代码
- 选择同步代码块或同步方法
- 要求多个线程的锁对象为同一个即可
死锁
多个线程都占用了对方的锁资源，但不肯相让，导致了死锁，在编程是一定要避免死锁的发生。
public class DeadLock_ {
public static void main(String[] args) {
//模拟死锁现象
DeadLockDemo A = new DeadLockDemo(true);
A.setName("A线程");
DeadLockDemo B = new DeadLockDemo(false);
B.setName("B线程");
A.start();
B.start();
}
}
//线程
class DeadLockDemo extends Thread {
static Object o1 = new Object();// 保证多线程，共享一个对象,这里使用static
static Object o2 = new Object();
boolean flag;
public DeadLockDemo(boolean flag) {//构造器
this.flag = flag;
}
@Override
public void run() {
//下面业务逻辑的分析
//1. 如果flag 为 T, 线程A 就会先得到/持有 o1 对象锁, 然后尝试去获取 o2 对象锁
//2. 如果线程A 得不到 o2 对象锁，就会Blocked
//3. 如果flag 为 F, 线程B 就会先得到/持有 o2 对象锁, 然后尝试去获取 o1 对象锁
//4. 如果线程B 得不到 o1 对象锁，就会Blocked
if (flag) {
synchronized (o1) {//对象互斥锁, 下面就是同步代码
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入1");
synchronized (o2) { // 这里获得li对象的监视权
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入2");
}
}
} else {
synchronized (o2) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入3");
synchronized (o1) { // 这里获得li对象的监视权
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入4");
}
}
}
}
}
释放锁
释放
- 当前线程的同步方法、同步代码块执行结束
-
- 上厕所，完事出来
- 当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return
-
- 没有正常的完事，经理叫他修改bug，不得已出来
- 当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception，导致异常结束
-
- 没有正常完事，发现忘带纸，不得已出来
- 当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法，当前线程暂停，并释放资源
-
- 没有正常完事，觉得需要酝酿下，所以出来等会再进去
不释放
- 线程执行同步代码块或同步方法时，程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行，不会释放锁
-
- 上厕所，太困了，在坑位上眯一会
- 线程执行同步代码块时，其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起，该线程不会释放锁
-
- 应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程，方法不再推荐使用
public class Homework01 {
public static void main(String[] args) {
Thread01 thread01 = new Thread01();
Thread02 thread02 = new Thread02(thread01);
Thread t1 = new Thread(thread01);
Thread t2 = new Thread(thread02);
//t1.setDaemon(true);
t1.start();
t2.start();
}
}
class Thread01 implements Runnable{
private boolean loop = true;
@Override
public void run() {
while(loop){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + (int)(Math.random() * 100 + 1));
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public void setLoop(boolean loop) {
this.loop = loop;
}
}
class Thread02 implements Runnable{
private Thread01 t;
public Thread02(Thread01 t) {
this.t = t;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
String s = scanner.next();
if(s.equals("Q")){
t.setLoop(false);
break;
}
}
}
}
public class Homework02 {
public static void main(String[] args) {
Counter counter = new Counter();
Thread thread1 = new Thread(counter);
Thread thread2 = new Thread(counter);
thread1.setName("小强");
thread2.setName("小刚");
thread1.start();
thread2.start();
}
}
class Counter implements Runnable{
private double balance = 10000;
//private boolean loop = true;
@Override
public void run() {
while(true){
synchronized (this) {
if (balance < 1000) {
System.out.println("余额不足");
break;
}
balance -= 1000;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 取出1000元 " + "剩余 " + balance + " 元");
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
//1. 这里使用 synchronized 实现了线程同步
//2. 当多个线程执行到这里时，就会去争夺 this对象锁
//3. 哪个线程争夺到(获取)this对象锁，就执行 synchronized 代码块, 执行完后，会释放this对象锁
//4. 争夺不到this对象锁，就blocked ，准备继续争夺
//5. this对象锁是非公平锁.
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