本文详细介绍多线程的基本概念及实现方式，包括线程的创建、生命周期、同步与协作等核心内容，并通过实例演示如何解决实际问题。
多线程
线程简介
run()：只有主线程一条执行路劲
start()：多条执行路径，主线程和子线程交替执行
实现Thread类
步骤：
- 自定义线程类继承Thread
类。 重写run()方法，编写线程执行体- 创建线程对象，调用start()方法启动线程
package com.lidongyang.demo01;
//创建线程方法一：继承Thread类，重写run()方法
public class TestThread extends Thread {
public static void main(String[] args) {
//main主线程，
//创建一个Thread对象
TestThread testThread = new TestThread();
//调用start（）方法开启线程
//testThread.run(); //这里使用run()方法的话，就会先执行完run()方法，在执行主线程。start()方法的话就是交替并行执行
testThread.start();
for (int i = 0; i < 2000; i++) {
System.out.println("主线程--"+i);
}
}
@Override
public void run() {
//run方法线程体
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("子线程=="+i);
}
}
}
注：这里使用run()方法的话，就会先执行完run()方法，在执行主线程。start()方法的话就是交替并行执行，如上图所示
线程不一定立即执行与cpu调度有关。
实现Runnable接口
步骤：
- 自定义线程类继承Runnable
接口。 实现run()方法，编写线程执行体- 创建线程对象，调用start()方法启动线程
package com.lidongyang.demo01;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
//练习Thread,实现多线程同步下载图片
public class TestThread02 implements Runnable {
private String url;
private String name;
public TestThread02(String url,String name){
this.url = url;
this.name = name;
}
//下载图片的线程体
@Override
public void run() {
WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
webDownloader.downloader(url,name);
System.out.println("下载了文件名为："+name);
}
public static void main(String[] args) {
//定义
TestThread02 t1 = new TestThread02("https://profile.csdnimg.cn/F/9/9/1_qq_34831748","图片01.jpg");
TestThread02 t2 = new TestThread02("https://profile.csdnimg.cn/F/9/9/1_qq_34831748","图片02.jpg");
TestThread02 t3 = new TestThread02("https://profile.csdnimg.cn/F/9/9/1_qq_34831748","图片03.jpg");
//start()为开启线程的方法
new Thread(t1).start();
new Thread(t2).start();
new Thread(t3).start();
}
}
//下载器
class WebDownloader{
//下载方法
public void downloader(String url,String name){
try {
FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("IO异常，downloader方法出现问题");
}
}
}
其实Thread也是实现的Runnable接口的
Runnable最终的实现也是要将实现Runnable接口的对象通过Thread来实现
总结：
- 继承Thread类
- 子类继承Thread类具备多线程能力
- 启动线程：子类对象.start()
- 不建议使用：避免OOP单继承局限性
- 实现Runnable接口
- 实现接口Runnabe具备多线程能力
- 启动线程：传入目标对象+Thread对象.start()
- 推荐使用：避免单继承局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用
Process与Thread
- 线程就是独立执行的路径；
- 在程序运行时，及时没有自己创建线程，后台也会有多个线程，如主线程（main（））；
- main()称为主线程，为系统的入口，用于执行整个程序；
- 在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序是不能人为的干预
- 对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制；
- 线程会带来额外的开销，如CPU调度时间，并发控制开销。
- 每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致
静态代理
主要目的：
线程中的Thread就是静态代理类。
package com.common;
//静态代理模式总结：
//真实对象和代理对象都要实现同一个接口
//代理对象要代理真实角色
//好处：
//代理对象可以作很多真实对象做不了的事情
//真实对象专注做自己的事情
public class StaciticProxy {
public static void main(String[] args) {
You you = new You();
//线程的Thread就是一个线程的代理类，也是继承了Runnable接口的
new Thread(()-> System.out.println("我要结婚了")).start();
new WeddingCompany(you).HappyMarry();
// WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(you);
// weddingCompany.HappyMarry();
}
}
//接口
interface Marry{
void HappyMarry();
}
//真实角色
class You implements Marry{
@Override
public void HappyMarry() {
System.out.println("我要结婚了，超开心");
}
}
//代理角色，帮助你结婚
class WeddingCompany implements Marry{
private Marry target;
public WeddingCompany(Marry target){
this.target = target;
}
@Override
public void HappyMarry() {
before();
this.target.HappyMarry();
after();
}
private void after() {
System.out.println("结婚之后，收尾款");
}
private void before() {
System.out.println("结婚之前，不知婚礼现场");
}
}
Lamda表达式
主要作用，简化编程
- 避免匿名内部类定义过多
- 其实质属于函数式编程的概念
(paarams)->expression[表达式]
(paarams)->statement[语句]
(paarams)->{statements}
-
函数式接口的定义：
- 任何接口，如果只包含唯一一个抽象方法，那么它就是一个函数式接口。
public interface Runnable{ public abstract void run(); }- 对于函数式接口，我们可以通过lambda表达式来创建该接口的对象。
package com.common.lambda;
/**
* 推到lambda表达式
*/
public class TestLambda1 {
//3.静态内部类
//2.实现类
static class Like2 implements ILike{
@Override
public void lambda() {
System.out.println("i like lambda2");
}
}
public static void main(String[] args) {
ILike like = new Like();
like.lambda();
like = new Like2();
like.lambda();
//4.局部内部类
class Like3 implements ILike{
@Override
public void lambda() {
System.out.println("i like lambda3");
}
}
like = new Like3();
like.lambda();
//5.匿名内部类,没有类的名称，必须借助接口或者父类
like = new ILike(){
@Override
public void lambda() {
System.out.println("i like lambda匿名内部类");
}
};
like.lambda();
//6.用lambda简化
like = ()-> {
System.out.println("i like lambda6");
};
like.lambda();
}
}
//1.定义一个函数式接口
interface ILike{
void lambda();
}
//2.实现类
class Like implements ILike{
@Override
public void lambda() {
System.out.println("i like lambda");
}
}
线程状态
停止线程
-
不推荐使用JDK提供的stop()、destroy()方法。【已弃用】
-
推荐线程通过条件判断自己停下来
-
建议使用一个标志位进行终止变量当flag=false，则终止线程运行。
package com.common.state;
//测试stop
//1.建议线程正常停止-->利用次数，不建议死循环
//2.建议使用标志位-->设置一个标志位
//3.不要使用stop或者destroy等过时或者JDK不建议使用的方法
public class TestStop implements Runnable {
//设置一个标志位
private boolean flag=true;
@Override
public void run() {
int i = 0;
while (flag){
System.out.println("run ... Thread"+i++);
}
}
//2.设置一个公开的方法停止线程，转换标志位
public void stop(){
this.flag = false;
}
public static void main(String[] args) {
TestStop testStop = new TestStop();
//启动线程
new Thread(testStop).start();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
System.out.println("main"+i);
if (i==900){
//调用stop方法切换标志位，让线程停止
testStop.stop();
System.out.println("线程该停止了");
}
}
}
}
线程休眠
- sleep(时间)指定当前线程阻塞的毫秒数
- sleep存在异常InterruptedException;
- sleep时间达到后线程进入就绪状态；
- sleep可以模拟网络延时，倒计时等。
- 每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁；
线程礼让
- 礼让线程，让当前正在执行的线程暂停，但是不阻塞
- 将线程从运行状态抓为就绪状态
- 让cpu重新调度，礼让不一定成功！看CPU心情
public class TestYield {
public static void main(String[] args) {
MyYield myYield = new MyYield();
new Thread(myYield,"A").start();
new Thread(myYield,"B").start();
}
}
class MyYield implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始执行");
//礼让
Thread.yield();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行");
}
}
- 礼让失败
- 礼让成功
Join
- Join合并线程，待此线程执行完成后，再执行其他线程，其他线程阻塞
- 可以想象成插队
package com.common.state;
//测试join方法
public class TestJoin implements Runnable {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//启动线程
TestJoin testJoin = new TestJoin();
Thread thread = new Thread(testJoin);
//主线程
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
Thread.sleep(10);
if (i==200){
//这里最好再需要插队的地方启动子线程，不然得不到想要的结果
thread.start();
thread.join();//插队
}
System.out.println("main"+i);
}
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("线程vip"+i+"来了");
}
}
}
线程状态观测
-
Thread.State
线程状态。线程可以出于以下状态之一：
-
NEW（新生）
尚未启动的线程出于此状态
-
RUNNABLE（运行）
在Java虚拟机中执行的线程出于此状态。
-
BLOCKED（阻塞）
被阻塞等待监视器锁定线程出于此状态
-
WAITING（阻塞）
正在等待另一个线程执行特定动作的线程出于此状态。
-
TIMED_WAITING（阻塞）
正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程出于此状态
-
TERMINATED（结束）
已经退出线程处于此状态
-
package com.common.state;
//观测测试线程状态
public class TestState {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread = new Thread(
()->{
for (int i = 0; i < 5; i++) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("///////////////");
});
//观测状态
Thread.State state = thread.getState();
System.out.println(state);
//观测启动后
thread.start();
state = thread.getState();
System.out.println(state);
while (state != Thread.State.TERMINATED){
Thread.sleep(100);
state=thread.getState();
System.out.println(state);
}
}
}
线程优先级
package com.common.state;
public class TestPriority {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority());
MyPriority myPriority = new MyPriority();
Thread t1 = new Thread(myPriority);
Thread t2 = new Thread(myPriority);
Thread t3 = new Thread(myPriority);
Thread t4 = new Thread(myPriority);
Thread t5 = new Thread(myPriority);
Thread t6 = new Thread(myPriority);
//先设置优先级，在启动
t1.start();
t2.setPriority(1);
t2.start();
t3.setPriority(4);
t3.start();
t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
t4.start();
t5.setPriority(8);
t5.start();
t6.setPriority(7);
t6.start();
}
}
class MyPriority implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority());
}
}
守护（daemon）线程
- 线程分为用户线程和守护线程
- 虚拟机必须确保用户线程执行完毕
- 虚拟机不用等待守护线程执行完毕
- 如：后台记录操作日志，监控内存，垃圾回收等待。。。
package com.common.state;
public class TestDaemon {
public static void main(String[] args) {
God god = new God();
You you = new You();
Thread thread = new Thread(god);
thread.setDaemon(true);//默认false表示用户线程，正常的线程都是用户线程。。。
thread.start();//上帝守护线程启动
Thread thread1 = new Thread(you);
thread1.start();
}
}
//上帝
class God implements Runnable{
@Override
public void run() {
while (true){
System.out.println("上帝保护着你！");
}
}
}
//你
class You implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 36500; i++) {
System.out.println("你的一生都开心的活着");
}
System.out.println("-==========goodbye! world==========-");
}
}
线程同步
- 由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间，在带来方便的同时,也带来了访问冲突问题﹐为了保证数据在方法中被访问时的正确性,在访问时加入
锁机制synchronized, 当一个线程获得对象的排它锁，独占资源，其他线程必须等待，使用后释放锁即可﹒存在以下问题:- 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起;
- 在多线程竞争下﹐加锁﹐释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时,引起性能问题;
- 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁会导致优先级倒置，引起性能问题.
问题——并发
- 抢票(通过sleep模拟网络延迟，重现问题)
- 两个银行同一个账户取钱
package com.common.syn;
public class UnSafeBuyTicket {
public static void main(String[] args) {
BuyTicket buyTicket = new BuyTicket();
new Thread(buyTicket,"我").start();
new Thread(buyTicket,"黄牛党").start();
new Thread(buyTicket,"其他人").start();
}
}
class BuyTicket implements Runnable{
//票
private int ticketNums = 10;
boolean flag = true;//外部停止方法
@Override
public void run() {
//买票
while (flag){
try {
buy();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
private void buy() throws InterruptedException {
//判断是否有票
if (ticketNums<=0){
flag = false;
return;
}
Thread.sleep(10);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);
}
}
出现了负数问题。（还有可能两个人拿到同一张票——线程不安全）
解决方法——同步
-
对象的等待池
同步方法：
-
由于我们可以通过private 关键字来保证数据对象只能被方法访问﹐所以我们只需要针对方法提出一套机制﹐这套机制就是synchronized关键字，它包括两种用法:synchronized方法和synchronized块.
同步方法:public synchronized void method(int args){} -
synchronized方法控制对“对象”的访问﹐每个对象对应一把锁,每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行﹐否则线程会阻塞，方法一旦执行﹐就独占该锁，直到该方法返回才释放锁﹐后面被阻塞的线程才能获得这个锁,继续执行
缺陷:若将一个大的方法申明为synchronized将会影响效率
同步块
-
同步块: synchronized (Obj ){}
-
Obj称之为同步监视器
- Obj可以是任何对象﹐但是推荐使用共享资源作为同步监视器
- 同步方法中无需指定同步监视器﹐因为同步方法的同步监视器就是this,这个对象本身,或者是class[反射中讲解]
-
同步监视器的执行过程
1.第一个线程访问﹐锁定同步监视器﹐执行其中代码．
2.第二个线程访问﹐发现同步监视器被锁定﹐无法访问．
3.第一个线程访问完毕,解锁同步监视器．
4．第二个线程访问,发现同步监视器没有锁﹐然后锁定并访问
-
队列 和 锁
- 保证线程同步的安全性：队列+锁
死锁
多个线程各自占有一些共享资源﹐并且互相等待其他线程占有的资源才能运行﹐而导致两个或者多个线程都在等待对方释放资源﹐都停止执行的情形﹒某一个同步块同时拥有“两个以上对象的锁”时,就可能会发生“死锁”的问题．
package com.common.lock;
public class DeadLock {
public static void main(String[] args) {
Makeup makeup1 = new Makeup(0, "姑娘1");
Makeup makeup2 = new Makeup(1, "姑娘2");
makeup1.start();
makeup2.start();
}
}
//口红
class Lipstick{
}
//镜子
class Mirror{
}
class Makeup extends Thread{
//需要资源只有一份，用static来保证只有一份
static Lipstick lipstick = new Lipstick();
static Mirror mirror = new Mirror();
int choice;
String girlName;
Makeup(int choice,String girlName){
this.choice = choice;
this.girlName= girlName;
}
@Override
public void run() {
//化妆
try {
makeup();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
private void makeup() throws InterruptedException {
if (choice==0){
//获得口红的锁
synchronized (lipstick){
System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
Thread.sleep(100);
// synchronized (mirror){
// System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
// }
}
synchronized (mirror){
System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
}
}else {
//获得口红的锁
synchronized (mirror){
System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁");
Thread.sleep(100);
// synchronized (lipstick){
// System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
// }
}
synchronized (lipstick){
System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁");
}
}
}
}
死锁避免方法
Lock(锁)——显示的定义，和synchronized作用一样
package com.common.lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class TestLock {
public static void main(String[] args) {
TestLock2 testLock2 = new TestLock2();
new Thread(testLock2).start();
new Thread(testLock2).start();
new Thread(testLock2).start();
}
}
class TestLock2 implements Runnable{
int ticketNums = 10;
//定义lock锁
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
lock.lock();
if (ticketNums > 0) {
try {
Thread.sleep((1000));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(ticketNums--);
}else {
break;
}
}finally {
lock.unlock();
}
}
}
}
线程协作
线程通信
应用场景:生产者和消费者问题
假设仓库中只能存放一件产品﹐生产者将生产出来的产品放入仓库,消费者将仓库中产品取走消费.
如果仓库中没有产品﹐则生产者将产品放入仓库，否则停止生产并等待，直到仓库中的产品被消费者取走为止．
如果仓库中放有产品，则消费者可以将产品取定肩费，白则宁月页开守1，直到仓库中再次放入产品为止.
package com.common.stateTEL;
// 生产者 消费者 产品 缓冲区
public class TestPc {
public static void main(String[] args) {
SynContainer container = new SynContainer();
new Productor(container).start();
new Consumer(container).start();
}
}
//生产者
class Productor extends Thread{
SynContainer container;
public Productor(SynContainer container){
this.container = container;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
try {
container.push(new Chicken(i));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("生产了"+i+"只鸡");
}
}
}
//消费者
class Consumer extends Thread{
SynContainer container;
public Consumer(SynContainer container){
this.container = container;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
try {
container.pop();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("消费了"+i+"只鸡");
}
}
}
//产品
class Chicken{
int id;
public Chicken(int id){
this.id = id;
}
}
//缓冲区
class SynContainer{
//容器大小
Chicken[] chickens = new Chicken[10];
//容器计数器
int count = 0;
//生产者放入产品
public synchronized void push(Chicken chicken) throws InterruptedException {
//如果容器满了，就需要等待消费
if (count == chickens.length-1){
//通知消费者消费，生产者等待
this.wait();
}else {
//如果没有满，我们需要装入产品
chickens[count] = chicken;
System.out.println("放入第"+count+"号容器池");
count++;
this.notifyAll();
//可以通知消费者消费
}
}
//消费者消费产品
public synchronized void pop() throws InterruptedException {
//判断能否消费
if (count==0){
//等待
this.wait();
}else {
//如果可以消费
Chicken chicken = chickens[count];
System.out.println("消费第"+count+"号容器池");
count--;
//吃完了，通知生产者生产
this.notifyAll();
}
}
}
package com.common.stateTEL;
public class TestPc2 {
public static void main(String[] args) {
TV tv = new TV();
new Player(tv).start();
new Watcher(tv).start();
}
}
//生产者--》演员
class Player extends Thread{
TV tv;
public Player(TV tv){
this.tv= tv;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
if (i%2==0){
this.tv.play("新闻播放中");
}else {
this.tv.play("电影播放中");
}
}
}
}
//消费者--》观众
class Watcher extends Thread{
TV tv;
public Watcher(TV tv){
this.tv= tv;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
this.tv.watch();
}
}
}
//产品--》节目
class TV{
//演员表演，观众等待
//观众观看，演员等待
String voice;
boolean flag = true;
//表演
public synchronized void play(String voice){
if (!flag){
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("演员表演了："+voice);
//通知观众观看
this.notifyAll();
this.voice = voice;
this.flag = !this.flag;
}
//观看
public synchronized void watch(){
if (flag){
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("观看了"+voice);
//通知演员表演
this.notifyAll();
this.flag = !this.flag;
}
}
线程池的使用
package com.common.stateTEL;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
//测试线程池
public class TestPool {
public static void main(String[] args) {
//1.创建服务，创建线程池
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
//2.关闭连接
service.shutdown();
}
}
class MyThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 1; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i);
}
}
}
扫一扫
505
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
