day05 【异常、线程】
主要内容
- 异常、线程
教学目标
- 能够辨别程序中异常和错误的区别
- 说出异常的分类
- 说出虚拟机处理异常的方式
- 列举出常见的三个运行期异常
- 能够使用try…catch关键字处理异常
- 能够使用throws关键字处理异常
- 能够自定义异常类
- 能够处理自定义异常类
- 说出进程的概念
- 说出线程的概念
- 能够理解并发与并行的区别
- 能够开启新线程
第一章 异常
1.1 异常概念
异常，就是不正常的意思。在生活中:医生说,你的身体某个部位有异常,该部位和正常相比有点不同,该部位的功能将受影响.在程序中的意思就是：
- 异常 ：指的是程序在执行过程中，出现的非正常的情况，最终会导致JVM的非正常停止。
在Java等面向对象的编程语言中，异常本身是一个类，产生异常就是创建异常对象并抛出了一个异常对象。Java处理异常的方式是中断处理。
异常指的并不是语法错误,语法错了,编译不通过,不会产生字节码文件,根本不能运行.
1.2 异常体系
异常机制其实是帮助我们找到程序中的问题，异常的根类是java.lang.Throwable，其下有两个子类：java.lang.Error与java.lang.Exception，平常所说的异常指java.lang.Exception。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-DaVf0Qm0-1611991435697)(img\异常体系.png)]
Throwable体系：
- Error:严重错误Error，无法通过处理的错误，只能事先避免，好比绝症。
- Exception:表示异常，异常产生后程序员可以通过代码的方式纠正，使程序继续运行，是必须要处理的。好比感冒、阑尾炎。
Throwable中的常用方法：
-
public void printStackTrace():打印异常的详细信息。包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。
-
public String getMessage():获取发生异常的原因。提示给用户的时候,就提示错误原因。
-
public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。
出现异常,不要紧张,把异常的简单类名,拷贝到API中去查。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-QfBp9idZ-1611991435699)(img\简单的异常查看.bmp)]
1.3 异常分类
我们平常说的异常就是指Exception，因为这类异常一旦出现，我们就要对代码进行更正，修复程序。
异常(Exception)的分类:根据在编译时期还是运行时期去检查异常?
- 编译时期异常:checked异常。在编译时期,就会检查,如果没有处理异常,则编译失败。(如日期格式化异常)
- 运行时期异常:runtime异常。在运行时期,检查异常.在编译时期,运行异常不会编译器检测(不报错)。(如数学异常)
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-MknrRrb2-1611991435700)(img\异常的分类.png)]
1.4 异常的产生过程解析
先运行下面的程序，程序会产生一个数组索引越界异常ArrayIndexOfBoundsException。我们通过图解来解析下异常产生的过程。
工具类
public class ArrayTools {
// 对给定的数组通过给定的角标获取元素。
public static int getElement(int[] arr, int index) {
int element = arr[index];
return element;
}
}
测试类
public class ExceptionDemo {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = { 34, 12, 67 };
intnum = ArrayTools.getElement(arr, 4)
System.out.println("num=" + num);
System.out.println("over");
}
}
上述程序执行过程图解：
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-3fRZ9jun-1611991435702)(img\异常产生过程.png)]
第二章 异常的处理
Java异常处理的五个关键字：try、catch、finally、throw、throws
2.1 抛出异常throw
在编写程序时，我们必须要考虑程序出现问题的情况。比如，在定义方法时，方法需要接受参数。那么，当调用方法使用接受到的参数时，首先需要先对参数数据进行合法的判断，数据若不合法，就应该告诉调用者，传递合法的数据进来。这时需要使用抛出异常的方式来告诉调用者。
在java中，提供了一个throw关键字，它用来抛出一个指定的异常对象。那么，抛出一个异常具体如何操作呢？
-
创建一个异常对象。封装一些提示信息(信息可以自己编写)。
-
需要将这个异常对象告知给调用者。怎么告知呢？怎么将这个异常对象传递到调用者处呢？通过关键字throw就可以完成。throw 异常对象。
throw用在方法内，用来抛出一个异常对象，将这个异常对象传递到调用者处，并结束当前方法的执行。
使用格式：
throw new 异常类名(参数);
例如：
throw new NullPointerException("要访问的arr数组不存在");
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("该索引在数组中不存在，已超出范围");
学习完抛出异常的格式后，我们通过下面程序演示下throw的使用。
public class ThrowDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建一个数组
int[] arr = {2,4,52,2};
//根据索引找对应的元素
int index = 4;
int element = getElement(arr, index);
System.out.println(element);
System.out.println("over");
}
/*
* 根据 索引找到数组中对应的元素
*/
public static int getElement(int[] arr,int index){
//判断 索引是否越界
if(index<0 || index>arr.length-1){
/*
判断条件如果满足，当执行完throw抛出异常对象后，方法已经无法继续运算。
这时就会结束当前方法的执行，并将异常告知给调用者。这时就需要通过异常来解决。
*/
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException("哥们，角标越界了~~~");
}
int element = arr[index];
return element;
}
}
注意：如果产生了问题，我们就会throw将问题描述类即异常进行抛出，也就是将问题返回给该方法的调用者。
那么对于调用者来说，该怎么处理呢？一种是进行捕获处理，另一种就是继续讲问题声明出去，使用throws声明处理。
2.2 Objects非空判断
还记得我们学习过一个类Objects吗，曾经提到过它由一些静态的实用方法组成，这些方法是null-save（空指针安全的）或null-tolerant（容忍空指针的），那么在它的源码中，对对象为null的值进行了抛出异常操作。
public static <T> T requireNonNull(T obj):查看指定引用对象不是null。
查看源码发现这里对为null的进行了抛出异常操作：
public static <T> T requireNonNull(T obj) {
if (obj == null)
throw new NullPointerException();
return obj;
}
2.3 声明异常throws
声明异常：将问题标识出来，报告给调用者。如果方法内通过throw抛出了编译时异常，而没有捕获处理（稍后讲解该方式），那么必须通过throws进行声明，让调用者去处理。
关键字throws运用于方法声明之上,用于表示当前方法不处理异常,而是提醒该方法的调用者来处理异常(抛出异常).
声明异常格式：
修饰符 返回值类型 方法名(参数) throws 异常类名1,异常类名2…{ }
声明异常的代码演示：
public class ThrowsDemo {
public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
read("a.txt");
}
// 如果定义功能时有问题发生需要报告给调用者。可以通过在方法上使用throws关键字进行声明
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}
throws用于进行异常类的声明，若该方法可能有多种异常情况产生，那么在throws后面可以写多个异常类，用逗号隔开。
public class ThrowsDemo2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
read("a.txt");
}
public static void read(String path)throws FileNotFoundException, IOException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
if (!path.equals("b.txt")) {
throw new IOException();
}
}
}
2.4 捕获异常try…catch
如果异常出现的话,会立刻终止程序,所以我们得处理异常:
- 该方法不处理,而是声明抛出,由该方法的调用者来处理(throws)。
- 在方法中使用try-catch的语句块来处理异常。
try-catch的方式就是捕获异常。
- 捕获异常：Java中对异常有针对性的语句进行捕获，可以对出现的异常进行指定方式的处理。
捕获异常语法如下：
try{
编写可能会出现异常的代码
}catch(异常类型 e){
处理异常的代码
//记录日志/打印异常信息/继续抛出异常
}
**try：**该代码块中编写可能产生异常的代码。
**catch：**用来进行某种异常的捕获，实现对捕获到的异常进行处理。
注意:try和catch都不能单独使用,必须连用。
演示如下：
public class TryCatchDemo {
public static void main(String[] args) {
try {// 当产生异常时，必须有处理方式。要么捕获，要么声明。
read("b.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {// 括号中需要定义什么呢？
//try中抛出的是什么异常，在括号中就定义什么异常类型
System.out.println(e);
}
System.out.println("over");
}
/*
*
* 我们 当前的这个方法中 有异常 有编译期异常
*/
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}
如何获取异常信息：
Throwable类中定义了一些查看方法:
-
public String getMessage():获取异常的描述信息,原因(提示给用户的时候,就提示错误原因。 -
public String toString():获取异常的类型和异常描述信息(不用)。 -
public void printStackTrace():打印异常的跟踪栈信息并输出到控制台。
包含了异常的类型,异常的原因,还包括异常出现的位置,在开发和调试阶段,都得使用printStackTrace。
2.4 finally 代码块
finally：有一些特定的代码无论异常是否发生，都需要执行。另外，因为异常会引发程序跳转，导致有些语句执行不到。而finally就是解决这个问题的，在finally代码块中存放的代码都是一定会被执行的。
什么时候的代码必须最终执行？
当我们在try语句块中打开了一些物理资源(磁盘文件/网络连接/数据库连接等),我们都得在使用完之后,最终关闭打开的资源。
finally的语法:
try…catch…finally:自身需要处理异常,最终还得关闭资源。
注意:finally不能单独使用。
比如在我们之后学习的IO流中，当打开了一个关联文件的资源，最后程序不管结果如何，都需要把这个资源关闭掉。
finally代码参考如下：
public class TryCatchDemo4 {
public static void main(String[] args) {
try {
read("a.txt");
} catch (FileNotFoundException e) {
//抓取到的是编译期异常 抛出去的是运行期
throw new RuntimeException(e);
} finally {
System.out.println("不管程序怎样，这里都将会被执行。");
}
System.out.println("over");
}
/*
*
* 我们 当前的这个方法中 有异常 有编译期异常
*/
public static void read(String path) throws FileNotFoundException {
if (!path.equals("a.txt")) {//如果不是 a.txt这个文件
// 我假设 如果不是 a.txt 认为 该文件不存在 是一个错误 也就是异常 throw
throw new FileNotFoundException("文件不存在");
}
}
}
当只有在try或者catch中调用退出JVM的相关方法,此时finally才不会执行,否则finally永远会执行。
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2.5 异常注意事项
-
多个异常使用捕获又该如何处理呢？
- 多个异常分别处理。
- 多个异常一次捕获，多次处理。
- 多个异常一次捕获一次处理。
一般我们是使用一次捕获多次处理方式，格式如下：
try{ 编写可能会出现异常的代码 }catch(异常类型A e){ 当try中出现A类型异常,就用该catch来捕获. 处理异常的代码 //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常 }catch(异常类型B e){ 当try中出现B类型异常,就用该catch来捕获. 处理异常的代码 //记录日志/打印异常信息/继续抛出异常 }注意:这种异常处理方式，要求多个catch中的异常不能相同，并且若catch中的多个异常之间有子父类异常的关系，那么子类异常要求在上面的catch处理，父类异常在下面的catch处理。
-
运行时异常被抛出可以不处理。即不捕获也不声明抛出。
-
如果finally有return语句,永远返回finally中的结果,避免该情况.
-
如果父类抛出了多个异常,子类重写父类方法时,抛出和父类相同的异常或者是父类异常的子类或者不抛出异常。
-
父类方法没有抛出异常，子类重写父类该方法时也不可抛出异常。此时子类产生该异常，只能捕获处理，不能声明抛出
第三章 自定义异常
3.1 概述
为什么需要自定义异常类:
我们说了Java中不同的异常类,分别表示着某一种具体的异常情况,那么在开发中总是有些异常情况是SUN没有定义好的,此时我们根据自己业务的异常情况来定义异常类。例如年龄负数问题,考试成绩负数问题等等。
在上述代码中，发现这些异常都是JDK内部定义好的，但是实际开发中也会出现很多异常,这些异常很可能在JDK中没有定义过,例如年龄负数问题,考试成绩负数问题.那么能不能自己定义异常呢？
什么是自定义异常类:
在开发中根据自己业务的异常情况来定义异常类.
自定义一个业务逻辑异常: RegisterException。一个注册异常类。
异常类如何定义:
- 自定义一个编译期异常: 自定义类 并继承于
java.lang.Exception。 - 自定义一个运行时期的异常类:自定义类 并继承于
java.lang.RuntimeException。
3.2 自定义异常的练习
要求：我们模拟注册操作，如果用户名已存在，则抛出异常并提示：亲，该用户名已经被注册。
首先定义一个登陆异常类RegisterException：
// 业务逻辑异常
public class RegisterException extends Exception {
/**
* 空参构造
*/
public RegisterException() {
}
/**
*
* @param message 表示异常提示
*/
public RegisterException(String message) {
super(message);
}
}
模拟登陆操作，使用数组模拟数据库中存储的数据，并提供当前注册账号是否存在方法用于判断。
public class Demo {
// 模拟数据库中已存在账号
private static String[] names = {"bill","hill","jill"};
public static void main(String[] args) {
//调用方法
try{
// 可能出现异常的代码
checkUsername("nill");
System.out.println("注册成功");//如果没有异常就是注册成功
}catch(RegisterException e){
//处理异常
e.printStackTrace();
}
}
//判断当前注册账号是否存在
//因为是编译期异常，又想调用者去处理 所以声明该异常
public static boolean checkUsername(String uname) throws LoginException{
for (String name : names) {
if(name.equals(uname)){//如果名字在这里面 就抛出登陆异常
throw new RegisterException("亲"+name+"已经被注册了！");
}
}
return true;
}
}
第四章 多线程
我们在之前，学习的程序在没有跳转语句的前提下，都是由上至下依次执行，那现在想要设计一个程序，边打游戏边听歌，怎么设计？
要解决上述问题,咱们得使用多进程或者多线程来解决.
4.1 并发与并行
- 并发：指两个或多个事件在同一个时间段内发生。
- 并行：指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-yxkejLtH-1611991435704)(img\并行与并发.bmp)]
在操作系统中，安装了多个程序，并发指的是在一段时间内宏观上有多个程序同时运行，这在单 CPU 系统中，每一时刻只能有一道程序执行，即微观上这些程序是分时的交替运行，只不过是给人的感觉是同时运行，那是因为分时交替运行的时间是非常短的。
而在多个 CPU 系统中，则这些可以并发执行的程序便可以分配到多个处理器上（CPU），实现多任务并行执行，即利用每个处理器来处理一个可以并发执行的程序，这样多个程序便可以同时执行。目前电脑市场上说的多核 CPU，便是多核处理器，核 越多，并行处理的程序越多，能大大的提高电脑运行的效率。
注意：单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的，只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同理,线程也是一样的，从宏观角度上理解线程是并行运行的，但是从微观角度上分析却是串行运行的，即一个线程一个线程的去运行，当系统只有一个CPU时，线程会以某种顺序执行多个线程，我们把这种情况称之为线程调度。
4.2 线程与进程
-
进程：是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个独立的内存空间，一个应用程序可以同时运行多个进程；进程也是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位；系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。
-
线程：线程是进程中的一个执行单元，负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的，这个应用程序也可以称之为多线程程序。
简而言之：一个程序运行后至少有一个进程，一个进程中可以包含多个线程
我们可以再电脑底部任务栏，右键----->打开任务管理器,可以查看当前任务的进程：
进程
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线程
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-SDqSI439-1611991435705)(img\线程概念.png)]
线程调度:
-
分时调度
所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间。
-
抢占式调度
优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个(线程随机性)，Java使用的为抢占式调度。
- 设置线程的优先级
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ieheyg4p-1611991435706)(img/设置线程优先级.bmp)]
- 抢占式调度详解
大部分操作系统都支持多进程并发运行，现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。比如：现在我们上课一边使用编辑器，一边使用录屏软件，同时还开着画图板，dos窗口等软件。此时，这些程序是在同时运行，”感觉这些软件好像在同一时刻运行着“。
实际上，CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核而言，某个时刻，只能执行一个线程，而 CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉要快，看上去就是在同一时刻运行。
其实，多线程程序并不能提高程序的运行速度，但能够提高程序运行效率，让CPU的使用率更高。[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-fOK16qPo-1611991435707)(img/抢占式调度.bmp)]
Java使用java.lang.Thread类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。每个线程的作用是完成一定的任务，实际上就是执行一段程序流即一段顺序执行的代码。Java使用线程执行体来代表这段程序流。Java中通过继承Thread类来创建并启动多线程的步骤如下：
- 定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务,因此把run()方法称为线程执行体。
- 创建Thread子类的实例，即创建了线程对象
- 调用线程对象的start()方法来启动该线程
代码如下：
测试类：
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//创建自定义线程对象
MyThread mt = new MyThread("新的线程！");
//开启新线程
mt.start();
//在主方法中执行for循环
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("main线程！"+i);
}
}
}
****************************************
/*
主线程:执行主(main)方法的线程
单线程程序:java程序中只有一个线程
执行从main方法开始,从上到下依次执行
JVM执行main方法,main方法会进入到栈内存
JVM会找操作系统开辟一条main方法通向cpu的执行路径
cpu就可以通过这个路径来执行main方法
而这个路径有一个名字,叫main(主)线程
*/
public class Demo01MainThread {
public static void main(String[] args) {
Person p1 = new Person("小强");
p1.run();
System.out.println(0/0);//ArithmeticException: / by zero
Person p2 = new Person("旺财");
p2.run();
}
}
*******************************************************
//1.创建一个Thread类的子类
public class MyThread extends Thread{
//2.在Thread类的子类中重写Thread类中的run方法,设置线程任务(开启线程要做什么?)
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println("run:"+i);
}
}
}
/*
创建多线程程序的第一种方式: 创建Thread类的子类
java.lang.Thread类:是描述线程的类,我们想要实现多线程程序,就必须继承Thread类
实现步骤:
1.创建一个Thread类的子类 --继承创建子类
2.在Thread类的子类中重写Thread类中的run方法,设置线程任务(开启线程要做什么?)--子类重写run方法
3.创建Thread类的子类对象 ---通过new 创建子类对象
4.调用Thread类中的方法start方法,开启新的线程,执行run方法 ---调用start方法
void start() 使该线程开始执行；Java 虚拟机调用该线程的 run 方法。
结果是两个线程并发地运行；当前线程（main线程）和另一个线程（创建的新线程,执行其 run 方法）。
多次启动一个线程是非法的。特别是当线程已经结束执行后，不能再重新启动。
java程序属于抢占式调度,那个线程的优先级高,那个线程优先执行;同一个优先级,随机选择一个执行
*/
public class Demo01Thread {
public static void main(String[] args) {
//3.创建Thread类的子类对象
MyThread mt = new MyThread();
//4.调用Thread类中的方法start方法,开启新的线程,执行run方法
mt.start();
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println("main:"+i);
}
}
}
自定义线程类：
public class MyThread extends Thread {
//定义指定线程名称的构造方法
public MyThread(String name) {
//调用父类的String参数的构造方法，指定线程的名称
super(name);
}
/**
* 重写run方法，完成该线程执行的逻辑
*/
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(getName()+"：正在执行！"+i);
}
}
}
4.4多线程原理
JVM执行main方法，找OS开辟一条main方法通向CPU的路径 这条路径叫main线程。主线程
CPU通过这个线程，这条路径可以执行main方法
MyThread mt =new MyThread(); 一旦new Mythread又会开辟一条通向CPU的路径，而这条路径就会执行run方法
mt.start() 就会执行run()方法。
对于CPU而言，就有了两条路径，CPU就有了选择的权利，我们控制不了CPU选择的权利
CPU喜欢谁，就会执行那条路径，我们控制不了CPU，所以就有程序随机打印的结果
两个线程，一个main线程 一个新线程一起抢夺CPU执行权（执行时间），谁抢到了谁执行对应的代码
4.5多线程内存图解
一旦调用mt.start()方法，就会开辟新的栈空间，执行run()方法。再调用一次start()方法，又会开辟新的栈空间，执行run方法
对于CPU而言就有了选择的权利，可以执行main方法，也可以执行两个run方法
多线程的好处，多个线程之间互不影响(在不同的栈空间)
第五章 Thread类
/*
线程的名称:
主线程: main
新线程: Thread-0,Thread-1,Thread-2
*/
public class Demo01GetThreadName {
public static void main(String[] args) {
//创建Thread类的子类对象
MyThread mt = new MyThread();
//调用start方法,开启新线程,执行run方法
mt.start();
new MyThread().start();
new MyThread().start();
//链式编程
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
/*
获取线程的名称:
1.使用Thread类中的方法getName()
String getName() 返回该线程的名称。
2.可以先获取到当前正在执行的线程,使用线程中的方法getName()获取线程的名称
static Thread currentThread() 返回对当前正在执行的线程对象的引用。
*/
// 定义一个Thread类的子类
public class MyThread extends Thread{
//重写Thread类中的run方法,设置线程任务
@Override
public void run() {
//获取线程名称
//String name = getName();
//System.out.println(name);
//Thread t = Thread.currentThread();
//System.out.println(t);//Thread[Thread-0,5,main]
//String name = t.getName();
//System.out.println(name);
//链式编程
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
创建线程方式二：
/*
创建多线程程序的第二种方式:实现Runnable接口
java.lang.Runnable
Runnable 接口应该由那些打算通过某一线程执行其实例的类来实现。类必须定义一个称为 run 的无参数方法。
java.lang.Thread类的构造方法
Thread(Runnable target) 分配新的 Thread 对象。
Thread(Runnable target, String name) 分配新的 Thread 对象。
实现步骤:
1.创建一个Runnable接口的实现类
2.在实现类中重写Runnable接口的run方法,设置线程任务
3.创建一个Runnable接口的实现类对象
4.创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
5.调用Thread类中的start方法,开启新的线程执行run方法
实现Runnable接口创建多线程程序的好处:
1.避免了单继承的局限性
一个类只能继承一个类(一个人只能有一个亲爹),类继承了Thread类就不能继承其他的类
实现了Runnable接口,还可以继承其他的类,实现其他的接口
2.增强了程序的扩展性,降低了程序的耦合性(解耦)
实现Runnable接口的方式,把设置线程任务和开启新线程进行了分离(解耦)
实现类中,重写了run方法:用来设置线程任务
创建Thread类对象,调用start方法:用来开启新线程
*/
public class Demo01Runnable {
public static void main(String[] args) {
//3.创建一个Runnable接口的实现类对象
RunnableImpl run = new RunnableImpl();
//4.创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
//Thread t = new Thread(run);//打印线程名称
Thread t = new Thread(new RunnableImpl2());//打印HelloWorld
//5.调用Thread类中的start方法,开启新的线程执行run方法
t.start();
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}
//1.创建一个Runnable接口的实现类
public class RunnableImpl implements Runnable{
//2.在实现类中重写Runnable接口的run方法,设置线程任务
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}
匿名内部类方式实现线程的创建
/*
匿名内部类方式实现线程的创建
匿名:没有名字
内部类:写在其他类内部的类
匿名内部类作用:简化代码
把子类继承父类,重写父类的方法,创建子类对象合一步完成
把实现类实现类接口,重写接口中的方法,创建实现类对象合成一步完成
匿名内部类的最终产物:子类/实现类对象,而这个类没有名字
格式:
new 父类/接口(){
重复父类/接口中的方法
};
*/
public class Demo01InnerClassThread {
public static void main(String[] args) {
//线程的父类是Thread
// new MyThread().start();
new Thread(){
//重写run方法,设置线程任务
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"黑马");
}
}
}.start();
//线程的接口Runnable
//Runnable r = new RunnableImpl();//多态
Runnable r = new Runnable(){
//重写run方法,设置线程任务
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"程序员");
}
}
};
new Thread(r).start();
//简化接口的方式
new Thread(new Runnable(){
//重写run方法,设置线程任务
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"传智播客");
}
}
}).start();
}
}
线程安全
1.同步代码块
/*
卖票案例出现了线程安全问题
卖出了不存在的票和重复的票
解决线程安全问题的一种方案:使用同步代码块
格式:
synchronized(锁对象){
可能会出现线程安全问题的代码(访问了共享数据的代码)
}
注意:
1.通过代码块中的锁对象,可以使用任意的对象
2.但是必须保证多个线程使用的锁对象是同一个
3.锁对象作用:
把同步代码块锁住,只让一个线程在同步代码块中执行
*/
public class RunnableImpl implements Runnable{
//定义一个多个线程共享的票源
private int ticket = 100;
//创建一个锁对象
Object obj = new Object();
//设置线程任务:卖票
@Override
public void run() {
//使用死循环,让卖票操作重复执行
while(true){
//同步代码块
synchronized (obj){
//先判断票是否存在
if(ticket>0){
//提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//票存在,卖票 ticket--
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
ticket--;
}
}
}
}
}
同步技术原理
同步技术原理：
使用了一个锁对象，这个锁对象叫同步锁，也叫对象监视器
3个线程一起抢夺CPU的执行权，谁抢到了执行run方法进行卖票
T0抢到了CPU的执行权，执行run方法，遇到了同步代码块synchronized代码块
这时T0会检查synchronized代码块是否有锁对象
发现有，就会获取锁对象，进入同步中执行
T1抢到了CPU的执行权，执行run方法，遇到了synchronized代码块
这时T1会检查synchronized代码块是否有锁对象
发现锁对象被T0抢到了，T1就会进入阻塞状态，会一直等待T0线程归还锁对象
一直到T0线程执行完同步中的代码亏啊，会把锁对象归还给同步代码块
T1才能获取到锁对象进入到同步中执行
总结：同步中的线程，没有执行完毕不会释放锁，同步外的线程没有锁进不去同步
同步保证了只能有一个线程同步执行共享数据 ，保证了安全
但是 程序频繁的判断锁，获取锁 释放锁，程序的效率会降低
2.同步方法和静态同步方法
定义一个同步方法
同步方法也会把方法内部的代码锁住
只让一个线程执行
同步方法的锁对象是谁?
就是实现类对象 new RunnableImpl()
也是就是this
/*
卖票案例出现了线程安全问题
卖出了不存在的票和重复的票
解决线程安全问题的二种方案:使用同步方法
使用步骤:
1.把访问了共享数据的代码抽取出来,放到一个方法中
2.在方法上添加synchronized修饰符
格式:定义方法的格式
修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(参数列表){
可能会出现线程安全问题的代码(访问了共享数据的代码)
}
*/
public class RunnableImpl implements Runnable{
//定义一个多个线程共享的票源
private static int ticket = 100;
//设置线程任务:卖票
@Override
public void run() {
System.out.println("this:"+this);//this:com.itheima.demo08.Synchronized.RunnableImpl@58ceff1
//使用死循环,让卖票操作重复执行
while(true){
payTicketStatic();
}
}
/*
静态的同步方法
锁对象是谁?
不能是this
this是创建对象之后产生的,静态方法优先于对象
静态方法的锁对象是本类的class属性-->class文件对象(反射)
*/
public static /*synchronized*/ void payTicketStatic(){
synchronized (RunnableImpl.class){
//先判断票是否存在
if(ticket>0){
//提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//票存在,卖票 ticket--
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
ticket--;
}
}
}
/*
定义一个同步方法
同步方法也会把方法内部的代码锁住
只让一个线程执行
同步方法的锁对象是谁?
就是实现类对象 new RunnableImpl()
也是就是this
*/
public /*synchronized*/ void payTicket(){
synchronized (this){
//先判断票是否存在
if(ticket>0){
//提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//票存在,卖票 ticket--
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
ticket--;
}
}
}
}
**********************************
/*
模拟卖票案例
创建3个线程,同时开启,对共享的票进行出售
*/
public class Demo01Ticket {
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable接口的实现类对象
RunnableImpl run = new RunnableImpl();
System.out.println("run:"+run);//run:com.itheima.demo08.Synchronized.RunnableImpl@58ceff1
//创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
Thread t0 = new Thread(run);
Thread t1 = new Thread(run);
Thread t2 = new Thread(run);
//调用start方法开启多线程
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
3.同步锁
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/*
卖票案例出现了线程安全问题
卖出了不存在的票和重复的票
解决线程安全问题的三种方案:使用Lock锁
java.util.concurrent.locks.Lock接口
Lock 实现提供了比使用 synchronized 方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。
Lock接口中的方法:
void lock()获取锁。
void unlock() 释放锁。
java.util.concurrent.locks.ReentrantLock implements Lock接口
使用步骤:
1.在成员位置创建一个ReentrantLock对象
2.在可能会出现安全问题的代码前调用Lock接口中的方法lock获取锁
3.在可能会出现安全问题的代码后调用Lock接口中的方法unlock释放锁
*/
public class RunnableImpl implements Runnable{
//定义一个多个线程共享的票源
private int ticket = 100;
//1.在成员位置创建一个ReentrantLock对象
Lock l = new ReentrantLock();
//设置线程任务:卖票
@Override
public void run() {
//使用死循环,让卖票操作重复执行
while(true){
//2.在可能会出现安全问题的代码前调用Lock接口中的方法lock获取锁
l.lock();
//先判断票是否存在
if(ticket>0){
//提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
try {
Thread.sleep(10);
//票存在,卖票 ticket--
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
ticket--;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
//3.在可能会出现安全问题的代码后调用Lock接口中的方法unlock释放锁
l.unlock();//无论程序是否异常,都会把锁释放
}
}
}
}
/*//设置线程任务:卖票
@Override
public void run() {
//使用死循环,让卖票操作重复执行
while(true){
//2.在可能会出现安全问题的代码前调用Lock接口中的方法lock获取锁
l.lock();
//先判断票是否存在
if(ticket>0){
//提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//票存在,卖票 ticket--
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
ticket--;
}
//3.在可能会出现安全问题的代码后调用Lock接口中的方法unlock释放锁
l.unlock();
}
}*/
}
****************************************
/*
模拟卖票案例
创建3个线程,同时开启,对共享的票进行出售
*/
public class Demo01Ticket {
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable接口的实现类对象
RunnableImpl run = new RunnableImpl();
//创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
Thread t0 = new Thread(run);
Thread t1 = new Thread(run);
Thread t2 = new Thread(run);
//调用start方法开启多线程
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
线程状态
/*
进入到TimeWaiting(计时等待)有两种方式
1.使用sleep(long m)方法,在毫秒值结束之后,线程睡醒进入到Runnable/Blocked状态
2.使用wait(long m)方法,wait方法如果在毫秒值结束之后,还没有被notify唤醒,就会自动醒来,线程睡醒进入到Runnable/Blocked状态
唤醒的方法:
void notify() 唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
void notifyAll() 唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。
*/
public class Demo02WaitAndNotify {
public static void main(String[] args) {
//创建锁对象,保证唯一
Object obj = new Object();
// 创建一个顾客线程(消费者)
new Thread(){
@Override
public void run() {
//一直等着买包子
while(true){
//保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
synchronized (obj){
System.out.println("顾客1告知老板要的包子的种类和数量");
//调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
try {
obj.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//唤醒之后执行的代码
System.out.println("包子已经做好了,顾客1开吃!");
System.out.println("---------------------------------------");
}
}
}
}.start();
// 创建一个顾客线程(消费者)
new Thread(){
@Override
public void run() {
//一直等着买包子
while(true){
//保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
synchronized (obj){
System.out.println("顾客2告知老板要的包子的种类和数量");
//调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
try {
obj.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//唤醒之后执行的代码
System.out.println("包子已经做好了,顾客2开吃!");
System.out.println("---------------------------------------");
}
}
}
}.start();
//创建一个老板线程(生产者)
new Thread(){
@Override
public void run() {
//一直做包子
while (true){
//花了5秒做包子
try {
Thread.sleep(5000);//花5秒钟做包子
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
synchronized (obj){
System.out.println("老板5秒钟之后做好包子,告知顾客,可以吃包子了");
//做好包子之后,调用notify方法,唤醒顾客吃包子
//obj.notify();//如果有多个等待线程,随机唤醒一个
obj.notifyAll();//唤醒所有等待的线程
}
}
}
}.start();
}
}
/*
等待唤醒案例:线程之间的通信
创建一个顾客线程(消费者):告知老板要的包子的种类和数量,调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
创建一个老板线程(生产者):花了5秒做包子,做好包子之后,调用notify方法,唤醒顾客吃包子
注意:
顾客和老板线程必须使用同步代码块包裹起来,保证等待和唤醒只能有一个在执行
同步使用的锁对象必须保证唯一
只有锁对象才能调用wait和notify方法
Obejct类中的方法
void wait()
在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前，导致当前线程等待。
void notify()
唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
会继续执行wait方法之后的代码
*/
public class Demo01WaitAndNotify {
public static void main(String[] args) {
//创建锁对象,保证唯一
Object obj = new Object();
// 创建一个顾客线程(消费者)
new Thread(){
@Override
public void run() {
//一直等着买包子
while(true){
//保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
synchronized (obj){
System.out.println("告知老板要的包子的种类和数量");
//调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
try {
obj.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//唤醒之后执行的代码
System.out.println("包子已经做好了,开吃!");
System.out.println("---------------------------------------");
}
}
}
}.start();
//创建一个老板线程(生产者)
new Thread(){
@Override
public void run() {
//一直做包子
while (true){
//花了5秒做包子
try {
Thread.sleep(5000);//花5秒钟做包子
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
synchronized (obj){
System.out.println("老板5秒钟之后做好包子,告知顾客,可以吃包子了");
//做好包子之后,调用notify方法,唤醒顾客吃包子
obj.notify();
}
}
}
}.start();
}
}
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