多线程详解

多线程详解

 

线程简介

01 任务，进程，线程，多线程

多任务

现实中太多这样同时做多件事情的例子了，看起来是多个任务都在做，其实本质上我们的大脑在同一时间依旧只做了一件事情。（通俗来说就是同时做多件事）

多线程

原来是一条路，慢慢因为车太多了，道路堵塞，效率极低。为了提高使用的效率，能够充分利用道路，于是加了多个车道。从此，妈妈再也不用担心道路堵塞了。

普通方法调用和多线程

点击跳转左边效率低，右边效率高

程序.进程.线程

在操作系统中运行的程序就是进程，比如你的QQ，播放器，游戏，IDE等等...

进程中可以有声音，图像，字幕等等 可以同时进行，一个进程中可以有多个线程如视频中同时听声音，看图像，看弹幕等..

Process与Thread

进程与线程

• 说起进程，就不得不说下程序。程序是指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。

• 而进程则是执行程序的一次执行过程，它是一个动态的概念。是系统资源分配的单位

• 通常在一个进程中可以包含若干个线程，当然一个进程中至少有一个线程，不然没有存在的意义。线程是CPU调度和执行的的单位。

  • 注意:很多多线程是模拟出来的，真正的多线程是指有多个cpu，即多核，如服务器。如果是模拟出来的多线程，即在一个cpu的情况下，在同一个时间点，cpu只能执行一个代码，因为切换的很快，所以就有同时执行的错局。

main是主线程，进程则是执行程序的一次执行过程

本章核心概念

• 线程就是独立的执行路径;（如main，gc）main结束jc也报废了

• 在程序运行时，即使没有自己创建线程，后台也会有多个线程，如主线程，gc线程;

• main()称之为主线程，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（cpu）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的。

• 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

 

线程实现（重点）

02 线程创建

进程线程的区别：程序写出来是静态的，执行起来就变成一个进程，进程执行起来就要去执行线程：默认的线程main函数（自己写的叫用户线程）还有jc（垃圾回收线程，JVM给的叫做守护线程）

 

三种创建方式

Thread class	继承Thread类（重点）
Runnable接口	实现Runnable接口（重点）
Callable接口	实现Callable接口（了解）

 

第一种Thread 学习提示:查看JDK帮助文档

• 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.wsk.demo01;
 ​
 //创建线程方式一:继承Thread类，重写run()方法，调用start方法开启线程
 //总结：注意，线程开启不一定立即执行，由CPU调度执行
 public class TestThread1 extends Thread {
     @Override
     public void run() {
         //run方法线程体
         for (int i = 0; i < 200; i++) {
             System.out.println("我在看代码--"+i);
         }
     }
 ​
     public static void main(String[] args) {
         //主方法main线程
         //创建一个线程对象
         TestThread1 testThread1 = new TestThread1();
         //调用start()方法开启线程,同时执行，主方法先执行，然后交替执行，调用run方法的话就是单线程了，我在看代码执行完才会走主线程
         testThread1.start();
 ​
         for (int i = 0; i < 1000; i++) {
             System.out.println("我在学习多线程--"+i);
         }
     }
 }

 

03 Thread多线程网图下载

1.下载commons-io-2.6.jar包

路径跳转

 package com.wsk.demo01;
 ​
 import org.apache.commons.io.FileUtils;
 ​
 import java.io.File;
 import java.net.URL;
 ​
 //练习Thread，实现多线程同步下载图片
 public class TestThread2 extends Thread {
     private String url;//网络图片的地址
     private String name;//保存的文件名
 ​
     public TestThread2(String url, String name){
         this.url = url;
         this.name = name;
     }
     //下载图片线程的执行体
     @Override
     public void run() {
         WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
         webDownloader.downloader(url,name);
         System.out.println("线程下载了，文件名为："+name);
     }
 ​
     public static void main(String[] args) {
         TestThread2 Y1 = new TestThread2("https://ttpcstatic.dftoutiao.com/ecms/image/20220619/660x448_62ae77c3c0547.jpeg_.webp","1好看.jpg");
         TestThread2 Y2 = new TestThread2("https://ttpcstatic.dftoutiao.com/ecms/image/20220619/660x448_62ae77c3c0547.jpeg_.webp","2好看.jpg");
         TestThread2 Y3 = new TestThread2("https://ttpcstatic.dftoutiao.com/ecms/image/20220619/660x448_62ae77c3c0547.jpeg_.webp","3好看.jpg");
         
         Y1.start();//先下载Y1.
         Y2.start();//下载Y2.
         Y3.start();//下载Y3.  //事实证明是同时执行的，不一定按照这个顺序下载
 ​
     }
 ​
  //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 (Exception e){
                 e.printStackTrace();
                 System.out.println("IO异常，downloader方法出现问题");
             }
         }
     }
 }
 ​
 ​

 

第二种实现Runnable 学习提示：查看JDK帮助文档

• 定义MyRunnable类实现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

推荐使用Runnable对象，因为Java单继承的局限性

 package com.wsk.demo01;
 ​
 //创建线程方式2:实现runnable接口，重写run方法，执行线程需要丢入runnable接口实现类，调用start方法
 public class TestThread3 implements Runnable {
     @Override
     public void run() {
         //run方法线程体
         for (int i = 0; i < 200; i++) {
             System.out.println("我在看代码--"+i);
         }
     }
 ​
     public static void main(String[] args) {
         //创建Runnable接口的实现类对象
         TestThread3 testThread3 = new TestThread3();
 ​
         //创建线程对象，通过线程对象来开启我们的线程，代理
         new Thread(testThread3).start();
 ​
         for (int i = 0; i < 1000; i++) {
             System.out.println("我在学习多线程--"+i);
         }
     }
 }

 

TestThread2改变一下(改成runnable接口)

 package com.wsk.demo01;
 ​
 import org.apache.commons.io.FileUtils;
 ​
 import java.io.File;
 import java.net.URL;
 ​
 //练习Thread，实现多线程同步下载图片
 public class TestThread2 implements Runnable {
     private String url;//网络图片的地址
     private String name;//保存的文件名
 ​
     public TestThread2(String url, String name){
         this.url = url;
         this.name = name;
     }
     //下载图片线程的执行体
     @Override
     public void run() {
         WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
         webDownloader.downloader(url,name);
         System.out.println("线程下载了，文件名为："+name);
     }
 ​
     public static void main(String[] args) {
         TestThread2 Y1 = new TestThread2("https://ttpcstatic.dftoutiao.com/ecms/image/20220619/660x448_62ae77c3c0547.jpeg_.webp","1好看.jpg");
         TestThread2 Y2 = new TestThread2("https://ttpcstatic.dftoutiao.com/ecms/image/20220619/660x448_62ae77c3c0547.jpeg_.webp","2好看.jpg");
         TestThread2 Y3 = new TestThread2("https://ttpcstatic.dftoutiao.com/ecms/image/20220619/660x448_62ae77c3c0547.jpeg_.webp","3好看.jpg");
 ​
         new Thread(Y1).start();
         new Thread(Y2).start();
         new Thread(Y3).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 (Exception e){
             e.printStackTrace();
             System.out.println("IO异常，downloader方法出现问题");
         }
     }
 }

 

小结：

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Runnable具有多线程能力

• 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

 

04 初识并发问题

 //发现问题：多个线程操作同一个资源的情况下，线程不安全，数据紊乱,会有重复的票被抢到，还会抢到负一张票

 package com.wsk.demo01;
 ​
 //多个线程同时操作同一个对象
 //买火车票的例子
 ​
 //发现问题：多个线程操作同一个资源的情况下，线程不安全，数据紊乱
 public class TestThread4 implements Runnable {
 ​
     //票的总数
     private int ticketNums = 10;
 ​
     @Override
     public void run() {
         while (true){
             if (ticketNums<=0){
                 break;
             }
             //模拟延时
             try {
                 Thread.sleep(200);
             } catch (InterruptedException e) {
                 e.printStackTrace();
             }
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿到了第"+ticketNums--+"张票");
         }
     }
 ​
 ​
     public static void main(String[] args) {
         TestThread4 ticket = new TestThread4();
 ​
         new Thread(ticket,"小明").start();
         new Thread(ticket,"小红").start();
         new Thread(ticket,"黄牛").start();
         new Thread(ticket,"张飞").start();
         new Thread(ticket,"曹操").start();
     }
 }

 

05案例：龟兔赛跑

 首先来个赛道距离，然后要离终点越来越近
 判断比赛是否结束
 打印出胜利者
 龟兔赛跑开始
 故事中是乌龟赢的，兔子需要睡觉，所以我们来模拟兔子睡觉
 终于，乌龟赢得比赛

 package com.wsk.demo01;
 ​
 //模拟龟兔赛跑
 public class Race implements Runnable {
 ​
     //胜利者
     private static String winner;
     @Override
     public void run() {
         for (int i = 0; i <= 100; i++) {
 ​
             //模拟兔子休息
             if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i%10==0){
                 try {
                     Thread.sleep(1);
                 } catch (InterruptedException e) {
                     e.printStackTrace();
                 }
             }
 ​
             //判断比赛是否结束
             boolean flag = GameOver(i);
             //如果比赛结束就停止程序
             if (flag){
                 break;
             }
 ​
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->跑了"+i+"米");
         }
     }
 ​
     //判断是否完成比赛
     private boolean GameOver(int mi){
         if (winner != null){//已经存在胜利者
             return true;
         }
         if (mi>=100){
             winner = Thread.currentThread().getName();
             System.out.println("winner is" + winner);
             return true;
         }
         return false;
     }
 ​
     public static void main(String[] args) {
         Race race = new Race();
 ​
         new Thread(race,"兔子").start();
         new Thread(race,"乌龟").start();
     }
 }