java多线程的学习总结

最新推荐文章于 2025-01-28 12:12:52 发布
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首先看一张关于多线程的图

该图转载于http://blog.youkuaiyun.com/evankaka
这里写图片描述
看完之后会对多线程的流程有个大概的理解，稍后的学习也可以重新查看该图，进行加深理解

关于线程和进程的概念

进程：将程序加载到内存中，系统为它分配资源后才能执行的程序称之为进程。（是系统进行资源分配和调度的一个独立单位，每个进程都有独立的地址空间）
线程：是进程的一个实体（是CPU调度和分配的基本单位，比进程更小的能独立运行的基本单位.）
多进程是指电脑能同时运行多个程序
多线程是指电脑在一个程序中能同时运行顺序流

线程和进程的状态和相关转换

线程和进程都有五个状态：
创建，就绪，运行，堵塞，终止

  1. 新建状态：新创建的一个线程对象
  2. 就绪状态：线程创建后，其他线程调用该线程对象的start()方法。将该线程放入可运行线程池中，等待CPU调度。(线程调用调用start()方法事实上不是把线程转换为运行状态，而是从新建状态转换为就绪状态)
  3. 运行状态：就绪状态中的线程获得CPU调度，开始该线程程序执行
  4. 阻塞状态：是线程因为某些原因放弃了CPU使用权，暂时停止运行。只用当程序重新进入就绪状态，才有机会转为运行状态。阻塞状态分为三种：
    (1) 等待阻塞：指运行的线程执行了wait()方法，当前线程会放弃对该对象的锁，JVM将该线程放入等待池中（wait会释放该线程所持有的锁）
    (2) 同步阻塞：指运行的线程在获取对象的同步锁时，该锁被其他线程占用，JVM会将该线程放入锁池
    (3)其他阻塞：运行的线程执行sleep()或join()方法，进入阻塞状态，等待CPU调度，线程重新进入就绪状态(sleep不会释放该线程所持有的锁)
  5. 死亡状态：该线程执行完了，或者调用了某些方法退出了run()方法，结束了生命周期

一 如何实现多线程

实现多线程有两种方式，一种是继承Thread类，一种是实现Runnable接口。推荐使用实现Runable接口的方式

继承Thread类的方式


class Thread1 extends Thread{
    private String name;

    public Thread1(String name){
        this.name=name;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(name+"开始运行：");
        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println(name+"正在运行："+i);
        }

    }

}

public class HelloThread {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始运行：");
        Thread t1 = new Thread(new Thread1("线程A"));
        Thread t2 = new Thread(new Thread1("线程B"));
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
运行结果如下
main线程开始运行：
线程A开始运行：
线程B开始运行：
线程A正在运行：0
线程B正在运行：0
线程A正在运行：1
线程A正在运行：2
线程A正在运行：3
线程A正在运行：4
线程B正在运行：1
线程B正在运行：2
线程B正在运行：3
线程B正在运行：4
在运行一下，得出新的结果
main线程开始运行：
线程A开始运行：
线程B开始运行：
线程A正在运行：0
线程B正在运行：0
线程A正在运行：1
线程B正在运行：1
线程A正在运行：2
线程B正在运行：2
线程A正在运行：3
线程A正在运行：4
线程B正在运行：3
线程B正在运行：4

实现Runnable接口的方式

class Thread1 implements Runnable{

    private String name;

    public Thread1(String name){
        this.name=name;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(name+"开始运行：");
        for(int i=0;i<5;i++){
            System.out.println(name+"正在运行："+i);
        }
    }

}
public class HelloThread {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始运行：");
        Thread t1 = new Thread(new Thread1("线程A"));
        Thread t2 = new Thread(new Thread1("线程B"));
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
运行结果如下
main线程开始运行：
线程A开始运行：
线程B开始运行：
线程A正在运行：0
线程B正在运行：0
线程A正在运行：1
线程B正在运行：1
线程A正在运行：2
线程B正在运行：2
线程A正在运行：3
线程B正在运行：3
线程A正在运行：4
线程B正在运行：4
再运行一下
main线程开始运行：
线程A开始运行：
线程A正在运行：0
线程A正在运行：1
线程A正在运行：2
线程A正在运行：3
线程A正在运行：4
线程B开始运行：
线程B正在运行：0
线程B正在运行：1
线程B正在运行：2
线程B正在运行：3
线程B正在运行：4
不管是哪种方式，都是通过线程start()方法，将线程置为就绪状态，然后会调用run()方法内的程序块来进行操作。 Thread类事实上也是实现了Runnable接口，我们可以看下Thread类的截图 这里写图片描述 在这里，我们可以有1个小技巧
在线程类中定义一个私有领域线程名name的属性,其他线程调用时，通过线程构造器传入，那么该线程将会有指定的线程名

二 线程的调度

java线程存在优先级，优先级较高的线程得到CPU资源更多，CPU优先执行较高的线程对象的任务块
java线程优先级用整数表示，取值范围1~10，Thread类有三个静态常量代表该线程优先级

    public final static int MIN_PRIORITY = 1;
//线程具有的最低优先级
    public final static int NORM_PRIORITY = 5;
//线程具有的默认优先级
    public final static int MAX_PRIORITY = 10;
//线程具有的最高优先级

Thread类还有两个方法类设置和获取线程的优先级

 public final void setPriority(int newPriority)
 public final int getPriority()

三 线程阻塞状态转化相关概念

  1. 线程睡眠
    Thread类的sleep(long millis)方法，将运行状态的线程转为其他阻塞状态。millis参数以毫秒为单位，设置睡眠时间。当睡眠结束，转为就绪状态。注意：sleep状态不解锁

  2. 线程等待
    Object类的wait()方法，导致该线程放弃对该对象的锁进行等待阻塞状态，置入等待池。只有其他线程调用该对象notify()方法，或者调用notifyAll()方法才能唤醒，进入锁池（同步阻塞），等待拿到该对象的锁后，才能重新回到就绪状态

  3. 线程让步
    Thread.yield()方法，暂停当前正在执行的线程对象，放入就绪状态，从就绪状态中重新调出相同或更高优先级的线程

  4. 线程加入
    join()方法，在当前线程中调用另一个线程的join()方法，使当前前程进入其他阻塞状态，直到另一个线程运行结束，当前线程才从其他阻塞状态转为就绪状态

  5. 线程唤醒
    Object类中的notify()方法，唤醒在此对象中等待池内的单个线程，将其从等待阻塞状态转为锁池状态，等到拿到对应的锁后转为就绪状态。
    Object类中的notifyAll()方法，唤醒此对象中等待池内的所有线程。

四 线程相关的常用函数说明和代码示例

  1. sleep()
    sleep()方法在Thread中的代码块如下
 public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;

它允许传入一个毫秒为单位的参数，代表暂停的时间。同时它会抛出一个名为InterruptedException的异常，要求你在使用它的时候捕捉该异常，或者继续抛出该异常
作用：
让当前线程进入其他阻塞（–线程睡眠）状态，让就绪状态的线程有运行机会，该机会不考虑线程优先级。同时，该线程不会解除该线程占用的对象锁，所以其后其他线程如果用到该线程所占用的对象锁时，将无法使用该对象，只能进入同步阻塞状态，进入锁池
示例：

class Thread1 implements Runnable{

    private String name;

    public Thread1(String name){
        this.name=name;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(name+"开始运行：");
        for(int i=0;i<3;i++){
            System.out.println(name+"正在运行："+i);
            try {
                System.out.println(name+"进入睡眠状态：");
                Thread.currentThread().sleep(1*1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(name+"结束睡眠状态：");
        }
        System.out.println(name+"进入死亡状态：");
    }

}
public class HelloThread {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始运行：");
        Thread t1 = new Thread(new Thread1("线程A"));
        Thread t2 = new Thread(new Thread1("线程B"));
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
输出结果如下
main线程开始运行：
线程A开始运行：
线程B开始运行：
线程A正在运行：0
线程B正在运行：0
线程B进入睡眠状态：
线程A进入睡眠状态：
线程B结束睡眠状态：
线程B正在运行：1
线程B进入睡眠状态：
线程A结束睡眠状态：
线程A正在运行：1
线程A进入睡眠状态：
线程B结束睡眠状态：
线程B正在运行：2
线程A结束睡眠状态：
线程A正在运行：2
线程A进入睡眠状态：
线程B进入睡眠状态：
线程B结束睡眠状态：
线程B进入死亡状态：
线程A结束睡眠状态：
线程A进入死亡状态：
从上面我们可以看到
线程A开始运行一个环节后，进入休眠状态。
然后CPU会从就绪状态中调一个线程B，线程B会开始一个环节后进入休眠状态。
在B线程运行完后，就绪状态中没有线程调用。
所以会等到A线程结束后（时间为休眠时间），回到就绪状态，结束了休眠状态。
CPU在继续从就绪状态中调A线程的下一个环节。
如此循环往复
看起来很有规律是吗？因为只有两个线程的缘故，所以两者是循环的，我们加上线程C后，就会得出，它是从就绪状态中调用一个线程，而不是直接承接上一个线程的睡眠状态 下面是新程序的输出结果
main线程开始运行：
线程A开始运行：
线程B开始运行：
线程B正在运行：0
线程B进入睡眠状态：
线程A正在运行：0
线程A进入睡眠状态：
线程C开始运行：
线程C正在运行：0
线程C进入睡眠状态：
线程A结束睡眠状态：
线程A正在运行：1
线程A进入睡眠状态：
线程C结束睡眠状态：
线程B结束睡眠状态：
线程B正在运行：1
线程B进入睡眠状态：
线程C正在运行：1
线程C进入睡眠状态：
线程B结束睡眠状态：
线程B正在运行：2
线程B进入睡眠状态：
线程A结束睡眠状态：
线程A正在运行：2
线程C结束睡眠状态：
线程A进入睡眠状态：
线程C正在运行：2
线程C进入睡眠状态：
线程B结束睡眠状态：
线程B进入死亡状态：
线程A结束睡眠状态：
线程A进入死亡状态：
线程C结束睡眠状态：
线程C进入死亡状态：

我们可以重新看到线程的无序状态，CPU每次调用进程中的线程，都可能得出的线程执行顺序是不同

2.object对象的wait()方法
object对象的wait(),notify()和notifyAll()都需要放在同步代码块synchronized(object){}当中，object表示当前线程锁定的对象
作用：线程在获得对象锁后，主动释放对象锁，同时自身线程进入等待状态。只有当其他线程调用notify()或者notifyAll()方法时，才会唤醒

class Thread1 implements Runnable {
    private Object o1;
    private String name;
    public Thread1(String name,Object o) {
        this.name = name;
        this.o1=o;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(name + "开始运行：");
        synchronized(o1){
            try {
                System.out.println(name + "进入等待状态：释放了对o1的锁的控制");
                o1.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(name + "结束等待状态，进入锁池，等待对象解锁后进入就绪状态");
        }
        for(int i=0;i<3;i++){
            System.out.println(name+"正在运行："+i);
        }
        System.out.println(name + "进入死亡状态：");
    }

}
class Thread2 implements Runnable {
    private Object o1;
    private String name;
    public Thread2(String name,Object o) {
        this.name = name;
        this.o1=o;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(name + "开始运行：");
        //让唤醒其他线程的线程先休眠，让其他线程进入等待池后再唤醒，避免该线程进行唤醒行为后，
        //再有其他线程进入等待池后，该线程无法将其唤醒的情况发生
        try {
            Thread.currentThread().sleep(1*1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        synchronized(o1){
            o1.notifyAll();
            System.out.println(name +"唤醒了o1对象等待池中的所有线程");
        }
    }

}
public class HelloThread {
    private static Object o1 = new Object();
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程开始运行：");
        Thread t1 = new Thread(new Thread1("线程A",o1));
        Thread t2 = new Thread(new Thread1("线程B",o1));
        Thread t3 = new Thread(new Thread2("线程C",o1));
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}
运行结果：
main线程开始运行：
线程A开始运行：
线程C开始运行：
线程B开始运行：
线程A进入等待状态：释放了对o1的锁的控制
线程B进入等待状态：释放了对o1的锁的控制
线程C唤醒了o1对象等待池中的所有线程
线程B结束等待状态，进入锁池，等待对象解锁后进入就绪状态
线程B正在运行：0
线程A结束等待状态，进入锁池，等待对象解锁后进入就绪状态
线程A正在运行：0
线程B正在运行：1
线程B正在运行：2
线程B进入死亡状态：
线程A正在运行：1
线程A正在运行：2
线程A进入死亡状态：

3.join()方法
这是Thread类关于join方法的代码块，它将抛出InterruptedException 异常

   public final void join() throws InterruptedException {

作用：在A线程中调用B线程的join()方法，那么A线程将进入其他阻塞状态，等待B线程终止运算才能继续运行
应用场景：主线程中生成子线程，子线程如果需要大量运算，那么主线程极有可能在子线程结束前已经结束。如果主线程中需要用到子线程运算后的结果，那么需要你在主线程中调用子线程的join()方法，让主线程进入阻塞状态，等到子线程运算完了，主线程在继续执行接下来的步骤

代码示例

class Thread1 implements Runnable {
    private String name;
    public Thread1(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(name + "开始运行：");
        for(int i=0;i<3;i++){
            System.out.println(name+"正在运行："+i);
        }
        System.out.println(name + "结束运算：");
    }

}
public class HelloThread {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程开始运行：");
        Thread t1 = new Thread(new Thread1("线程A"));
        Thread t2 = new Thread(new Thread1("线程B"));
        t1.start();
        t2.start();
        try {
            t1.join();
            t2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程结束运行：");

    }
}
运行结果
main线程开始运行：
线程A开始运行：
线程B开始运行：
线程A正在运行：0
线程B正在运行：0
线程A正在运行：1
线程B正在运行：1
线程A正在运行：2
线程B正在运行：2
线程A结束运算：
线程B结束运算：
main线程结束运行：
如果将join方法注释掉，那么运行结果会如下
main线程开始运行：
main线程结束运行：
线程B开始运行：
线程B正在运行：0
线程B正在运行：1
线程B正在运行：2
线程B结束运算：
线程A开始运行：
线程A正在运行：0
线程A正在运行：1
线程A正在运行：2
线程A结束运算：

4.yield()方法
这是Thread类关于yield方法的代码块，

    public static native void yield();

作用：暂停当前正在运行的线程，让它回到就绪状态，在从就绪状态中相同优先级甚至更高优先级的线程得到运行机会
缺陷：有可能当前线程回到就绪状态后，还没给其他相同优先级运行机会，自己又抢得了CPU的调度，进行接下来的运算

class Thread1 implements Runnable {
    private String name;
    public Thread1(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void run() {
        for(int i=0;i<50;i++){
            System.out.println(name+"正在运行："+i);
            if(i==40){
                Thread.currentThread().yield();
                System.out.println(name+"让步了");
            }
        }
    }

}
public class HelloThread {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new Thread1("线程A"));
        Thread t2 = new Thread(new Thread1("线程B"));
        t1.start();
        t2.start();
    }
}
运行结果有两种， 一种是线程让步后，让另一个线程得到了运行机会
部分结果 

线程B正在运行：39
线程A正在运行：37
线程B正在运行：40
线程A正在运行：38
线程B让步了
线程A正在运行：39
线程B正在运行：41
线程A正在运行：40
线程B正在运行：42
线程B正在运行：43
线程A让步了
线程B正在运行：44
线程A正在运行：41
线程B正在运行：45
线程A正在运行：42
一种是线程让步后，结果回到就绪状态后自己又得到CPU调度，再次运行
部分结果 
线程B正在运行：30
线程A正在运行：40
线程B正在运行：31
线程B正在运行：32
线程B正在运行：33
线程B正在运行：34
线程B正在运行：35
线程B正在运行：36
线程B正在运行：37
线程B正在运行：38
线程B正在运行：39
线程B正在运行：40
线程A让步了
线程A正在运行：41
线程A正在运行：42
线程A正在运行：43
线程B让步了
线程B正在运行：41
线程B正在运行：42
线程B正在运行：43
线程B正在运行：44
线程B正在运行：45

五 关于线程函数的不同之点

  1. sleep()和wait()
    (1).sleep()方法执行后，线程进入其他阻塞(睡眠)状态，期间对对象的锁并不会解开
    wait()方法执行后，线程进入等待阻塞状态，期间对对象的锁会解开
    (2)线程阻塞后，sleep()方法会在指定时间结束后转为就绪状态
    wait()方法必须在经过其他线程调用notify()或notifyAll()方法唤醒后，转到锁池，等到得到对象的锁后，才会转为就绪状态
    (3)wait()是Object类的方法，和notify()和notifyAll()需要在synchronized(object)同步代码块中才能使用,是根据对象的方式
    sleep()是Thread类的方法，任何时候都可以用，是根据线程的方式
  2. sleep()和yield()
    (1)sleep()在指定的时间内不可能再次获得执行机会
    yield()在让步后，可能会再次获得执行机会
    (2)sleep()不考虑优先级问题
    yield()会考虑优先级问题
    (3)sleep()在运行后，线程进入其他阻塞(睡眠)状态，等待时间结束才会转为就绪状态
    yield()会直接转为就绪状态

结尾：这是我学习过程的一些总结，借鉴其他帖子，借鉴其他书后写出来的，例子可能不完美，语句也可能有误。主要用于以后面试初步复习的一个路径，可能接下来会重新修缮下，添加关于线程的其他知识点

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2401_86261141的博客
01-28 1674
应用软件种互相独立的，可以同时运行的功能，就形成了多线程例子：360杀毒软件中，有木马查杀、电脑清理、系统修复、优化加速等可以同时运行的功能场景：1.拷贝迁移大文件的时候，多线程可以运行其他功能2.加载大量资源文件，例如打开游戏时，加载资源文件，加载这些的同时，检查游戏版本，播放背景音乐前两种无法获取多线程运行的结果，由于重写的run方法是void，没有返回值，第三种有返回值。
java多线程学习总结.docx
09-30
### Java多线程学习总结 #### 一、Java多线程基本概念 1. **线程状态** - Java中的线程状态分为以下几种：新生（New）、可运行（Runnable）、运行（Running）、等待/阻塞（Waiting/Blocked）以及终止（Terminated...
Java 多线程学习总结归纳（附代码）
01-09
下面是对Java多线程学习的详细解析。 1. **多线程概述**： 多线程是指一个程序内可以同时执行多个独立的执行流，每个执行流被称为一个线程。Java通过Thread类来代表线程，每个线程都有自己的生命周期，包括新建、...
Java多线程学习总结.pdf
11-03
总结来说，Java多线程提供了并发执行任务的能力，通过`Thread`类或`Runnable`接口实现。在编写多线程程序时，必须考虑线程安全和同步问题，以保证程序的正确性和高效性。理解并熟练运用Java的线程机制是成为一名合格...
（62页PPT）微专题14　测电阻的几种特殊方法.pptx
最新发布
01-06
（62页PPT）微专题14　测电阻的几种特殊方法.pptx
GeneratedClass1146.java
01-06
GeneratedClass1146.java
数字乡村解决方案（第一部分）.pdf
01-06
源码地址： https://pan.quark.cn/s/27933535a1f6 数字乡村解决方案（第一部分共130页）的电子文档格式
完美复现面向配电网韧性提升的移动储能预布局与动态调度策略【IEEE33节点】（Matlab代码实现）
01-06
【完美复现】面向配电网韧性提升的移动储能预布局与动态调度策略【IEEE33节点】（Matlab代码实现）内容概要：本文介绍了基于IEEE33节点的配电网韧性提升方法，重点研究了移动储能系统的预布局与动态调度策略。通过Matlab代码实现，提出了一种结合预配置和动态调度的两阶段优化模型，旨在应对电网故障或极端事件时快速恢复供电能力。文中采用了多种智能优化算法（如PSO、MPSO、TACPSO、SOA、GA等）进行对比分析，验证所提策略的有效性和优越性。研究不仅关注移动储能单元的初始部署位置，还深入探讨其在故障发生后的动态路径规划与电力支援过程，从而全面提升配电网的韧性水平。; 适合人群：具备电力系统基础知识和Matlab编程能力的研究生、科研人员及从事智能电网、能源系统优化等相关领域的工程技术人员。; 使用场景及目标：①用于科研复现，特别是IEEE顶刊或SCI一区论文中关于配电网韧性、应急电源调度的研究；②支撑电力系统在灾害或故障条件下的恢复力优化设计，提升实际电网应对突发事件的能力；③为移动储能系统在智能配电网中的应用提供理论依据和技术支持。; 阅读建议：建议读者结合提供的Matlab代码逐模块分析，重点关注目标函数建模、约束条件设置以及智能算法的实现细节。同时推荐参考文中提及的MPS预配置与动态调度上下两部分，系统掌握完整的技术路线，并可通过替换不同算法或测试系统进一步拓展研究。
Java多线程编程基础知识总结
Core Java 多线程学习总结 多线程是 Java 编程语言中的一个重要概念，用于提高程序的性能和响应速度。本文将对 Core Java 中的多线程进行总结，包括进程和线程的概念、创建线程的方法、线程与线程对象的区别等。 ...
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