Java多线程实现及同步控制详解-优快云博客

1.创建线程

首先讲一下Thread的构造器

Thread()：创建新的Thread对象 new 自己创建得继承Thread得类

Thread(String threadname)：创建线程并指定线程实例名

Thread(Runnable target)：指定创建线程的目标对象，它实现了Runnable接

口中的run方法里面放的是实现Runnable接口的线程类

Thread(Runnable target, String name)：创建新的Thread对象

Thread的方法：

void start(): 启动线程，并执行对象的run()方法

run(): 线程在被调度时执行的操作

String getName(): 返回线程的名称

void setName(String name):设置该线程名称

static Thread currentThread(): 返回当前线程。在Thread子类中就是this，通常用于主线程和Runnable实现类

static void yield()：线程让步

暂停当前正在执行的线程，把执行机会让给优先级相同或更高的线程

若队列中没有同优先级的线程，忽略此方法

join() ：当某个程序执行流中调用其他线程的 join() 方法时，调用线程将被阻塞，直到 join() 方法加入的 join 线程执行完为止

低优先级的线程也可以获得执行

static void sleep(long millis)：(指定时间:毫秒)

令当前活动线程在指定时间段内放弃对CPU控制,使其他线程有机会被执行,时间到后重排队。

抛出InterruptedException异常

stop(): 强制线程生命期结束，不推荐使用

boolean isAlive()：返回boolean，判断线程是否还活着

方式一：继承Thread类

1.继承Thread类 2.重写run方法 3.创建对象 4.调用start方法

//两个线程输出1-100之间奇偶数
    //线程一：输出奇数

class MyThread1 extends Thread{            //1.继承Thread
    @Override
    public void run() {                    //2.重写run方法
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i%2!=0){
                System.out.println(i+"线程1");
            }
        }
    }
}
//线程2：输出偶数
class MyThread2 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i%2==0){
                System.out.println(i+"：线程2");
            }
        }
    }
}
//主线程
public class MyThread {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread1 mth1 = new MyThread1();        //3.创建对象
        MyThread2 mth2 = new MyThread2();

        mth1.start();                            //4.调用.start方法
        mth2.start();
    }
}

方式二：实现Runnable接口

1.实现Runnable接口 2.重写run方法 3.通过Thread类的构造器创建对象 4.将含Runnable接口的对象作为参数传给Thread类构造器中 5.调用Thread类的start方法

//通过Runnable接口实现多线程
class Runnable1 implements Runnable{            //1.实现Runnable接口
    private String name;

    public Runnable1(String name) {
        this.name = name;
    }



    @Override
    public void run() {                         //2.重写run方法
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(name +":"+i);
            try {
                Thread.sleep((int) (Math.random()*10));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

//main方法
public class MyRunnable{
    public static void main(String[] args) {
        Runnable1 run1 = new Runnable1("A");
        Runnable1 run2 = new Runnable1("B");

        Thread aaa =new Thread(run1);
        aaa.start();

        new Thread(new Runnable1("c")).start();//3.new Thread类构造器   4.含Runnbale接口的对象作为参数传给Thread类构造器   5调用.start方法

    }
}

Runnable和Thread实现多线程的区别：

1.Runnable可以实现资源共享，创建一个Runnable接口的对象，这个对象作为一个参数传进Thread类里面两次，创建两个线程，但是两个线程执行的都是同一个任务，而Thread每创建一个类就是一个任务，不能实现资源共享

2.Thread是单继承，有局限性

方式三：实现callable接口

1.创建实现callable接口的实现类

2.重写call方法

3.创建接口实现类的对象

4.对象作为参数传给futuretask可以得到返回值，

5.futuretask作为参数传给线程类，完成线程的创建

/**
 * @author zkx
 * @create 2022-02-03 22:48
 */
public class CallableTest {
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建实现callable接口的实现类的对象
        Numbe nn = new Numbe();

        //4.将对象作为参数传给FutureTask,    FutureTask可以得到callable的返回值
        FutureTask futureTask = new FutureTask(nn);

        //5.将futureTask对象作为参数传给线程类，实现线程的创建
        Thread t = new Thread(futureTask);
        t.start();
        
        
        //利用futureTask得到callable的返回值
        try {
            Object num = futureTask.get();
            System.out.println("总和为："+num);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

//1.创建实现callable接口的实现类
class Numbe implements Callable{
    private int num;

    //2.重写call方法
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            if(i%2==0) {
                System.out.println(i);
                num += i;
            }
        }
        return num;
    }
}

 与使用Runnable相比， Callable功能更强大些

相比run()方法，可以有返回值

方法可以抛出异常

支持泛型的返回值

需要借助FutureTask类，比如获取返回结果

 Future接口

可以对具体Runnable、Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果等。

FutrueTask是Futrue接口的唯一的实现类

FutureTask 同时实现了Runnable, Future接口。它既可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值

方式四：使用线程池、

1.首先创建线程池

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

2.执行线程

executorService.execute(number1);//execute适用于Runnable接口

executorService.submit();//submit适用于callable接口

3.关闭线程池

executorService.shutdown();

public class ExecutorsTest {
    public static void main(String[] args) {
        //1。首先创建一个线程池，里面有十个可用线程,ExecutorService是接口继承于Executors是工具类
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

        //ThreadPoolExecutor是ExecutorService的一个子类
        ThreadPoolExecutor service = (ThreadPoolExecutor) executorService;
        service.setCorePoolSize(15);
        service.setMaximumPoolSize(10);
//        service.setKeepAliveTime(l);


        Number1 number1 =new Number1();
        Number2 number2 =new Number2();
        //2.执行线程，但是线程执行的方法需要自己写
        executorService.execute(number1);//execute适用于Runnable接口
        executorService.execute(number2);
//        executorService.submit();//submit适用于callable接口

        //3.关闭连接池
        executorService.shutdown();

    }
}

class Number1 implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i%2==0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
            }
        }
    }
}

class Number2 implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i%2!=0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
            }
        }
    }
}

 背景：经常创建和销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大。

 思路：提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。

 好处：

提高响应速度（减少了创建新线程的时间）

降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）

便于线程管理

corePoolSize：核心池的大小

maximumPoolSize：最大线程数

keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止

线程池相关API

 JDK 5.0起提供了线程池相关API：ExecutorService 和 Executors

 ExecutorService：真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor

void execute(Runnable command) ：执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable

<T> Future<T> submit(Callable<T> task)：执行任务，有返回值，一般又来执行Callable

void shutdown() ：关闭连接池

 Executors：工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池

Executors.newCachedThreadPool()：创建一个可根据需要创建新线程的线程池

Executors.newFixedThreadPool(n); 创建一个可重用固定线程数的线程池

Executors.newSingleThreadExecutor() ：创建一个只有一个线程的线程池

Executors.newScheduledThreadPool(n)：创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行

2.同步问题

解决同步的方法：

1.同步代码块

synchronized（同步监视器）{

需要被同步的代码

}

//例子：创建个窗口卖票，总票数为100张.使用实现Runnable接口的方式
    //main方法
public class SaleTicket {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket t1 = new Ticket();


        Thread thr1 =new Thread(t1);
        Thread thr2 = new Thread(t1);
        thr1.setName("A");
        thr2.setName("B");


        thr1.start();
        thr2.start();
    }

}

class Ticket implements Runnable{
    private static int TICKET_NUM =100;//总票数为100
    @Override
    public void run() {

            while (true){
                synchronized (this){//如果是继承的话，就不能用this，需要用Ticket.class
                    if (TICKET_NUM>0){
                        try {
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"窗口：售票，票号为"+TICKET_NUM);
                        TICKET_NUM--;
                    }
                    else {
                        break;
                    }
                }

            }
    }
}

2.同步方法

public synchronized void 同步方法（）{

需要被同步的代码

}

//例子：创建个窗口卖票，总票数为100张.使用实现Runnable接口的方式
    //main方法
public class SaleTicket {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket t1 = new Ticket();


        Thread thr1 =new Thread(t1);
        Thread thr2 = new Thread(t1);
        thr1.setName("A");
        thr2.setName("B");


        thr1.start();
        thr2.start();
    }

}

class Ticket implements Runnable{
    private static int TICKET_NUM =100;//总票数为100
    @Override
    public void run() {

            while (true){
                show();//同步方法

            }
    }

    //同步方法
    public synchronized void show(){//这是接口实现同步的方法，如果是继承的话，需要static静态的

            if (TICKET_NUM>0){
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"窗口：售票，票号为"+TICKET_NUM);
                TICKET_NUM--;
            }
    }
}

3.lock锁

1.创建锁 ReentrantLock lock = new ReentrantLock（）

try{

2.使用锁 lock.lock()

}finally{

3.解锁 lock.unlock（）

}

//例子：创建个窗口卖票，总票数为100张.使用实现Runnable接口的方式
    //main方法
public class SaleTicket {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket t1 = new Ticket();


        Thread thr1 =new Thread(t1);
        Thread thr2 = new Thread(t1);
        thr1.setName("A");
        thr2.setName("B");


        thr1.start();
        thr2.start();
    }

}

class Ticket implements Runnable{
    private static int TICKET_NUM =100;//总票数为100
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();   //创建lock锁
    @Override
    public void run() {

            while (true){
                try{
                    lock.lock();                        //使用lock锁方法
                    if (TICKET_NUM>0){
                        try {
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"窗口：售票，票号为"+TICKET_NUM);
                        TICKET_NUM--;
                    }else{
                        break;
                    }
                }finally{
                    lock.unlock();                      //解锁
                }


            }
    }


}

3.线程通信

wait() 阻塞当前线程，并释放锁

notify（）唤醒一个阻塞的线程

notifyall（）唤醒所有阻塞的线程

以上三个方法的调用者必须是同步监视器

/**线程通信
 *
 *
 * @author zkx
 * @create 2022-02-03 22:20
 */

//使用两个线程打印 1-100。线程1, 线程2 交替打印
public class CommunicationTest {
    public static void main(String[] args) {
        Number nb = new Number();

        Thread t1 = new Thread(nb);
        Thread t2 =new Thread(nb);
        t1.setName("线程A");
        t2.setName("线程B");

        t1.start();
        t2.start();
    }

}

class Number implements Runnable{
    private int num =1;

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

            synchronized (this){
                notify();//没有阻塞的线程拿到锁之后，唤醒阻塞的线程
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                if (num<=100){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+num);
                    num++;
                    
                    try {
                        wait();//打印完了，当前线程阻塞，并释放锁
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    
                }else {
                    break;
                }
            }

        }
    }
}