Java复习笔记：多线程基础

多线程基础

一、线程相关的概念

• 并行：多个事件在同一时刻，同时执行。

• 并发：多个事件在同一时刻，交替执行。

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• 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。即指一段静态的代码。
  我们电脑上会安装很多的应用程序比如Notepad++,微信,QQ,Word,PPT,Excel等。

• 进程：是一个正在运行的程序

  • 进程的三个特性：
    • 独立性：进程与进程相互独立，各自占据内存空间。
    • 动态性：程序是静止的，进程是动态的、进程会动态的占据内存空间、CPU、网络等资源。
    • 并发性：多个进程一起竞争CPU来运行自己。

• 线程：线程是进程的执行单元，

  通俗的说: 线程就是来执行代码的

  1.一个进程最少有一个线程
  2.一个进程也可有多个线程, 称为多线程程序

• 多线程运行原理:

  ①计算机中的单核CPU，在任意时刻只能执行一条机器指令。每个线程只有获得CPU的使用权才能执行代码。
  ②多线程运行原理: CPU在多个线程间快速切换, 造成"同时"运行的假象。

二、多线程的实现方式

1.实现多线程方式一-继承Thread类

• Thread类介绍：Thread类表示线程, 通过Thread类启动多个线程。

• Thread类启动线程步骤：

  ①定义类继承Thread类

  ②重写run方法,编写新线程要执行的代码

  ③创建子类对象

  ④调用start()方法

• 注意：多线程程序随机并发执行

• 优缺点:

  • 优点：编码简单
  • 缺点：线程类已经继承Thread，无法继承其他类，不利于扩展

• run()方法和start()方法的区别:

  ①为什么要重写run()方法？

  因为run()方法是用来封装被线程执行的代码

  ②run()方法和start()方法的区别？

  run()：封装线程执行的代码，直接调用，相当于普通方法的调用，并没有开启线程。
  start()：启动新线程，然后由新线程调用run()方法。

  ③为什么要先启动子线程，再执行主线程任务

  避免主线程任务提前执行完毕了

2.实现多线程方式二-实现Runnable接口

Thread构造器	说明
public Thread(Runnable target)	根据Runnable对象创建线程对象

• 实现Runnable接口启动线程步骤

  ①定义一个类RunnableImp实现Runnable接口
  ②在RunnableImp类中重写run()方法
  ③创建RunnableImp类的对象
  ④创建Thread类的对象，把RunnableImp对象作为构造方法的参数
  ⑤调用start()方法启动线程

• 优缺点

  • 优点：可以继续继承类和实现接口，扩展性强。
  • 缺点：代码复杂一点，需要创建两个对象。

• 两种方式的对比

符号	优点	缺点
继承Thread类	编程比较简单，可以直接使用Thread类中的方法	可以扩展性较差，不能再继承其他的类
实现Runnable接口	扩展性强，实现该接口的同时还可以继承其他的类	编程相对复杂，不能直接使用Thread类中的方法

3.匿名内部类创建线程

Thread构造器	说明
public Thread(Runnable target)	根据Runnable对象创建线程对象

• 方法参数是接口
  传入接口的实现类对象
  给匿名内部类对象

4.实现Callable接口的方式

三、线程类的常见方法

1.获取和设置线程名称

• Thread类API

方法名	说明
String getName()	获取线程的名字
void setName(String name)	设置线程名字

​

构造器	说明
Thread(String name)	创建线程对象时, 设置线程的名称
Thread(Runnable r, String name)	创建线程对象时, 设置线程的名称

方法名	说明
public static Thread currentThread()	返回执行当前代码的线程

• 注意
  此方法是Thread类的静态方法，可以直接使用Thread类调用。
  这个方法是哪个线程执行的，就会得到哪个线程对象。

方法名	说明
public static void sleep(long time)	让线程休眠指定的时间，单位为毫秒

• 注意
  此方法是Thread类的静态方法，可以直接使用Thread类调用。
  这个方法是哪个线程执行的，哪个线程就会睡眠。

四、线程的安全问题

• 什么是线程安全问题

  多个线程同时操作同一个共享资源的时候可能会出现数据错乱现象，称为线程安全问题。

• 出现线程安全问题的条件

  ①多线程情况
  ②有共享资源
  ③有读写资源

• 如何才能保证线程安全呢

把多条语句操作共享数据的代码给锁起来，让多个线程实现先后依次访问共享资源，这样就解决了安全问题。

1.同步代码块

• 同步代码块格式

  synchronized (锁对象) {   
  	//多条操作共享数据的代码
  }
  
  

• 同步代码块作用

  把出现线程安全问题的核心代码给上锁。

• 同步代码块原理

  每次只能一个线程获取锁进入，执行完毕以后自动解锁，其他线程才可以进来执行。

• 锁对象的要求:

  锁对象必须是同一个对象。

2.线程同步思想

• 同步的好处和弊端
  • 好处：解决了多线程的数据安全问题
  • 弊端：当线程很多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中会降低程序的运行效率。

3.同步方法

• 同步方法格式

  public synchronized void 方法名() {    
  // 操作共享资源的代码
  }
  
  

• 同步方法作用

  把出现线程安全问题的核心方法给上锁。

• 同步方法原理

  每次只能一个线程进入，执行完毕以后自动解锁，其他线程才可以进来执行。

• 同步方法底层原理

  • 同步方法其实底层也是有隐式锁对象的，只是锁的范围是整个方法代码。
  • 普通同步方法默认用this作为的锁对象。
  • 静态同步方法默认用类名.class作为的锁对象。

4. Lock锁

• Lock介绍

  • 为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock，更加灵活、方便。
  • Lock实现提供比使用synchronized方法和语句可以获得更广泛的锁定操作。
  • Lock是接口不能直接实例化，这里采用它的实现类ReentrantLock来构建Lock锁对象。

• Lock的API

构造器	说明
public ReentrantLock()	创建一个ReentrantLock的实例

方法名称	说明
void lock()	获得锁
void unlock()	释放锁

五、线程通信

为了体现生产和消费过程中的等待和唤醒，Java就提供了几个方法供我们使用，这几个方法在Object类中

• Object类的等待和唤醒方法

方法名	说明
void wait()	导致当前线程等待
void notify()	唤醒正在等待对象监视器的单个线程
void notifyAll()	唤醒正在等待对象监视器的所有线程

• 注意：上述方法必须使用锁对象(对象监视器)进行调用