线程相关概念
-
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.
简单来说:就是我们写的代码

-
进程:
- 进程是指运行中的程序,比如我们使用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。
- 进程是程序的一次执行过程,成是正在运行的一个程序。是动态过程:有它自身的产生、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
- 一个线程可以拥有多个进程,如下图

- 其他相关概念
- 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,简单地说,单核CPU实现的多任务就是并发

- 并行:同一个时刻,多个任务同时执行,多核CPU可以实现并行.

补充:
Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
int i = runtime.availableProcessors();//获得可用处理器的个数
System.out.println(i);
线程的基本使用
1.创建线程
在java中线程来使用有两种方法:
- 继承Thread类,重写run方法
- 实现Runnable接口,重写run方法

2.应用案例
线程应用案例 1-继承 Thread 类
- 请编写程序,开启一个线程,该线程每隔1秒。在控制台输出“喵喵,我是小猫咪’’
- 对上题改进:当输出80次瞄瞄,我是小猫咪,结束该线程
- 使用Jconsole监控线程执行情况,并画出程序示意图!

提示:在Terminal中输入Jconsole连接控制台监控线程执行情况
public class Thread01 {
public static void main(String[] args) {
//cat当线程使用
Cat cat = new Cat();
//注意:如果此处是cat.run()->没有启动猫咪线程,只是主线程调了一个方法->程序则会在此方法阻塞->执行完毕此方法才向下执行
cat.start();//start方法启动猫咪线程->两个线程开始交替执行(并发)
//主线程(主线程结束了进程Application未必结束,thread-0还在走)
for (int i = 0; i < 60; i++) {
System.out.println("线程名:"+Thread.currentThread().getName());
System.out.println("主线程 i="+i);
//主线程休眠
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
class Cat extends Thread {
@Override
public void run() {
int count = 0;
for (int i = 0; i <80 ; i++) {
System.out.println("喵喵,我是小猫咪!"+(++count));
try {
sleep(1000);//线程休眠
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程名:"+Thread.currentThread().getName());
}
}
}

线程应用案例 2-实现 Runnable 接口
说明:
- 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,这时在用继承Thread类方法来创建线程显然不可能了。
- java设计者们提供了另外一个方式创建线程,就是通过实现Runnable接口来创建线程
应用案例:
请编写程序,该程序可以每隔1秒。在控制台输出“hi!",当输出10次后,自动退出。请使用实现Runnable接口的方式实现。
提示:这里底层使用了设计模式[代理模式] =>代码模拟实现Runnable接口开发线程的机制
模拟Thread类来说明其如何实现静态代理设计模式:
//模拟静态代理模式
public class Thread02 {
public static void main(String[] args) {
ThreadProxy threadProxy = new ThreadProxy(new Tiger());//Tiger类实现了Runnable
threadProxy.start();
}
}
class Tiger implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println("老虎嗷嗷叫~~~");
}
}
class ThreadProxy implements Runnable {//线程代理类,极简地模拟Thread类的内部结构
private Runnable target = null;
@Override
public void run() {
if (target != null) {
target.run();//动态绑定,运行类型为Tiger
}
}
public ThreadProxy(Runnable target){
this.target = target;
}
public void start(){//调用此方法是实现多线程的开始
start0();
}
public void start0(){
run();
}
}
正常使用Thread类和实现了Runnable接口的类来开启子线程:
public class Proxy {
@Test
public void test1(){//Junit主线程终止会结束子线程
//测试方式一:匿名子类
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <10 ; i++) {
System.out.println("小狗汪汪叫"+Thread.currentThread().getName());
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});
thread.start();
}
@Test
public void test2(){
//方式二(静态代理)
Dog dog = new Dog();
Thread thread = new Thread(dog);//Thread类中run方法的target动态绑定,运行类型是dog
thread.start();
}
}
class Dog implements Runnable{//dog类单继承被占用,只能实现此接口静态代理
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <10 ; i++) {
System.out.println("小狗汪汪叫"+Thread.currentThread().getName());
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
3.如何理解线程

4.两种方式区别
- 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帮助文档我们可以看到Thread类本身就实现了Runnable接口
- 实现Runnable接口方式更加适台多个线程共享一个资源的情况,单继承的限制,建议使用Runnable
案例:
[售票系统],编程模拟三个售票窗口售票100,分别使用继承Thread和实现Runnable方式,并分析有什么问题?
多窗口卖票:
public class SellTicket {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//售票方式一
SellTicket01 sellTicket01 = new SellTicket01();//三个线程,三个对象
SellTicket01 sellTicket02 = new SellTicket01();
SellTicket01 sellTicket03 = new SellTicket01();
sellTicket01.start();
sellTicket02.start();
sellTicket03.start();
//售票方式二
/*SellTicket02 sellTicket01 = new SellTicket02();//静态代理,动态绑定,一个对象
new Thread(sellTicket01).start();//三个线程
new Thread(sellTicket01).start();
new Thread(sellTicket01).start();*/
}
}
class SellTicket01 extends Thread{//这种多线程方式的对象为多个,互斥锁不起作用
private static int ticketNum = 100;//静态变量,多个对象共享
@Override
public void run() {
synchronized (SellTicket01.class) {//不可以使用静态的同步方法(重写),但可以使用静态的同步代码块给类上锁(?不理解静态的同步方法怎么使用?)
while (true) {
if (ticketNum <= 0) {
System.out.println("售票结束");
break;
}
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "售出一张票还剩" + (--ticketNum) + "张票");
}
}
}
}
class SellTicket02 implements Runnable {
private int ticketNum = 100;
@Override
public void run() {
while (true) {
if (ticketNum <= 0) {
System.out.println("售票结束");
break;
}
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//当剩下最后一张票后,三个线程同时通过健壮性判断进入方法体中,会出现超卖现象
System.out.println("窗口"+Thread.currentThread().getName()+"售出一张票还剩"+(--ticketNum)+"张票");
}
}
}
线程终止
说明:
- 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
提示:改变控制变量
应用案例:
public class ThreadExit {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T t = new T();
t.start();
Thread.sleep(10000);//主线程休眠10秒再通知t线程退出
t.setLoop(false);//修改loop让t1退出run方法
}
}
class T extends Thread{
private int count;
private boolean loop = true;//控制变量
@Override
public void run() {
while (loop)
{
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("窗口执行" + (++count));}
}
public void setLoop(boolean loop) {
this.loop = loop;
}
}
线程常用方法
- 常用方法第一组
- 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 start0 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
应用案例:
public class ThreadMethod01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T t = new T();
t.setName("zxk");
t.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);//方法设置优先级
t.start();//方法,启动子线程
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());//方法获得优先级
t.interrupt();//方法:中断休眠
}
}
class T extends Thread {//自定义线程类
@Override
public void run() {
while (true){
for (int i = 0; i <100 ; i++) {
//方法:获取线程名
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"吃了"+i+"个包子");
}
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"休眠中");
Thread.sleep(20000);
} catch (InterruptedException e) {//捕捉中断异常
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"中断了");
}
}
}
}
注意事项:
- start底层会创建新的线程,调用run, run就是,个简单的方法调用,不会启动新线程
- 线程优先级的范围
- 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
- 常用方法第二组
- 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

应用案例:
public class ThreadMethod02 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T2 t2 = new T2();
t2.start();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("主线程吃包子"+i);
if (i == 5) {
System.out.println("主线程礼让");
// t2.join();//子线程插队
Thread.yield();//主线程礼让不一定成功
System.out.println("礼让完毕");
}
}
}
}
class T2 extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("子线程吃包子"+i);
}
}
}
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
应用案例:
public class ThreadMethod03 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
DaemonThread daemonThread = new DaemonThread();
// daemonThread.setDaemon(true);//在启动线程之前将其设置为守护线程,否则抛异常
// 当用户线程退出,守护线程自动退出
daemonThread.start();
for (int i = 0; i <10 ; i++) {
System.out.println("爸爸在辛苦工作");
Thread.sleep(1000);
}
}
}
class DaemonThread extends Thread{
@Override
public void run() {
while (true) {
System.out.println("儿子在开心玩耍");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
线程的生命周期
JDK 中
jdk中用 Thread.State 枚举表示了线程的几种状态

线程状态转换图

案例:写程序查看线程状态 ThreadState_.java
public class ThreadState {//熟记7种状态
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T t = new T();
System.out.println(t.getName()+"状态"+t.getState());
t.start();//马上进入可运行状态
while (t.getState() != Thread.State.TERMINATED) {
System.out.println(t.getName() + "状态" + t.getState());
Thread.sleep(100);//每0.1秒显示子线程状态
}
System.out.println(t.getName() + "状态" + t.getState());
}
}
class T extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("hi"+i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
线程同步
针对多线程卖票的超卖问题
- 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,保证数据在同一时刻,最多有一个线程访问,以保证数据的完整性。
- 也可以这么理解: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-Synchronized
-
同步代码块
synchronized(对象){ //得到对象的锁,才能操作同步代码
//需要被同步的代码;
} -
synchronized还可以放在方法声明中,表示整个方法 为同步方法
public ==synchronzed void method (String name){
//需要被同步的代码;
}
互斥锁
- 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。
应用案例:
编写程序使用互斥锁解决售票问题(代码块加锁和方法上加锁两种方式)
public class SellTicket {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//售票方式三
SellTicket03 sellTicket01 = new SellTicket03();//静态代理,动态绑定,一个对象
Thread thread1 = new Thread(sellTicket01);//三个线程
Thread thread2 = new Thread(sellTicket01);
Thread thread3 = new Thread(sellTicket01);
//开启三个线程
thread1.start();
thread2.start();
thread3.start();
//显示三个子线程状态每50毫秒更新->用于检验run方法上锁时三个线程的状态
/*while (thread1.getState() != Thread.State.TERMINATED||thread2.getState() != Thread.State.TERMINATED||thread3.getState() != Thread.State.TERMINATED) {
Thread.sleep(50);
System.out.println(thread1.getName()+"的状态为"+thread1.getState());
System.out.println(thread2.getName()+"的状态为"+thread2.getState());
System.out.println(thread3.getName()+"的状态为"+thread3.getState());
}*/
}
}
class SellTicket03 implements Runnable {//实现线程同步
private int ticketNum = 100;
private boolean loop=true;
Object object = new Object();
@Override
//多线程即为多线可以同时执行run->如果给run上锁->只有一个线程在走(run)->另外两个一直处于BLOCKED状态->变为单线程
public void run() {
while (loop) {
sell();
}
}
//非静态方法(同步)
public /*synchronized*/ void sell() {//ticketNum==0时->三个线程都在sell上一行等着sell->线程一进来打印"售票结束"完改loop结束线程->线程二三分别打印然后结束线程
//不管同步方法,还是同步代码块,互斥锁对象默认是this->同步代码块范围小->优先选择同步代码块
//注意,互斥锁也可以加在其他对象上(必须是同一个对象)如object
synchronized (/*this*/object) {//object改为new Object则错误->不可以锁多个对象
if (ticketNum <= 0) {
System.out.println("售票结束");
loop = false;
return;//等同于break,停止售卖
}
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//一个线程最后一次执行完此语句(剩一张票)之后不可能再被执行到,ticketNum==0不会超卖
System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "售出一张票还剩" + (--ticketNum) + "张票");
}
}
//静态方法(同步)
public /*synchronized*/ static void m1(){//不管是同步方法还是同步代码块,默认锁对象是类
synchronized (SellTicket03.class){
System.out.println("m1");
}
}
//两种情况总结,不管怎么锁,多个线程的锁对象是同一个
}
注意事项
- 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:
1. 需要先分析上锁的代码
2. 选择同步代码块(优先)或同步方法
3. 要求多个线程的锁对象为同一个即可!
死锁
说明:
多个线程都占用了对方的锁资源,但都不肯相让,导致了死锁,在编程里一定要避免死锁的发生.
提示:
在控制台(Terminal)输入指令Jconsole可观察到线程的死锁状态
例如:
妈妈:你先完成作业,才让你玩手机
小明:你先让我玩手机,我才完成作业
死锁案例如下:
public class DeadLock_ {
public static void main(String[] args) {
//模拟死锁现象(可能不会锁死,但锁死线程则不会终止,)
DeadLockDemo th1 = new DeadLockDemo(true);
th1.setName("线程A");
DeadLockDemo th2 = new DeadLockDemo(false);
th2.setName("线程B");
th1.start();
th2.start();
}
}
class DeadLockDemo extends Thread {
private boolean flag;
static Object o1 = new Object();//静态是为了保证多个线程共享一个对象(即随着类只初始化一次)
static Object o2 = new Object();
public DeadLockDemo(boolean flag){
this.flag = flag;
}
@Override
public void run() {//两个线程互相想拿到对方手里的锁,则发生死锁现象
//如果flag为true,线程A先得到o1的对象锁,再尝试获取o2的对象锁
//A获取不到o2,则为BLOCKED
if (flag) {
synchronized (o1) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "选择1");
synchronized (o2) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "选择2");
}
}
} else {
//如果flag为true,线程B先得到o2的对象锁,再尝试获取o1的对象锁
//B获取不到o1,则为BLOCKED
synchronized (o2) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"选择3");
synchronized (o1) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"选择4");
}
}
}
}
}
释放锁
- 当前线程的同步方法、同步代码块执行结束
- 当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break, return.
- 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
- 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,并释放锁。
注意:
下面操作不会释放锁
- 线程执行同步代码块或同步方法时,程序调用Thread.sleep() 或Thread.yieid()方法暂停当前线程的执行,不会释放锁
- 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。
提示:应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程,方法过时且不再推荐使用
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