Java学习-第一部分-第二阶段-第七节：泛型
线程
笔记目录：(https://www.cnblogs.com/wenjie2000/p/16378441.html)
程序(program)
是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。简单的说:就是我们写的代码
进程
- 进程是指运行中的程序，比如我们使用QQ，就启动了一个进程，操作系统就会为该进程分配内存空间。当我们使用迅雷，又启动了一个进程，操作系统将为迅雷分配新的内存空间。
- 进程是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是动态过程:有它自身的产生、存在和消亡的过程
线程介绍
什么是线程
-
线程由进程创建的，是进程的一个实体2.一个进程可以拥有多个线程（例如迅雷中 多个下载任务同时进行）
-
坦克大战（每个敌人坦克就是一个线程）[后面会把多线程加入到坦克大战中，学以致用]
其他相关概念
-
单线程:同一个时刻，只允许执行一个线程
-
多线程:同一个时刻，可以执行多个线程，比如:一个qq进程，可以同时打开多个聊天窗口,一个迅雷进程，可以同时下载多个文件
-
并发:同一个时刻，多个任务交替执行，造成一种“貌似同时”的错觉，简单的说，单核cpu实现的多任务就是并发。
-
并行:同一个时刻，多个任务同时执行。多核cpu可以实现并行。
public class Test { public static void main(String[] args) { Runtime runtime = Runtime.getRuntime(); //获取当前电脑的cpu数量/核心数 int cpuNums = runtime.availableProcessors(); System.out.println("当前有CPU个数"+cpuNums); } }
线程使用
创建线程的两种方式
在java中线程来使用有两种方法。
-
继承Thread类,重写run方法
-
实现Runnable接口，重写run方法
继承Thread
线程应用案例1-继承Thread类
-
请编写程序,开启一个线程，该线程每隔1秒。在控制台输出“啪瞄,我是小猫咪'
-
对上题改进:当输出80次唶瞄,我是小猫咪，结束该线程
-
使用JConsole监控线程执行情况，并画出程序示意图!
public class Test {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//创建Cat对象，可以当做线程使用
Cat cat = new Cat();
/*
(1)
public synchronized void start() {
start0();
}
(2)
//start0()是本地方法，是JVM调用，底层是c/c++实现
//真正实现多线程的效果，是start0()，而不是 run
private native void start0();
*/
cat.start();//启动线程
//cat.run();//run方法就是一个普通的方法，没有真正的启动一个线程，就会把run方法执行完毕，才向下执行
//说明:当main线程启动一个子线程 Thread-0，主线程不会阻塞，会继续执行//这时主线程和子线程是交替执行..
System.out.println("主线程继续执行" + " 线程名" + Thread.currentThread().getName());//线程main
for (int i = 0; i < 60; i++) {
System.out.println("主线程i=" + i);
//让主线程休眠
Thread.sleep(1000);
}
}
}
//说明
//1。当一个类继承了 Thread 类，该类就可以当做线程使用
//2．我们会重写 run方法，写上自己的业务代码
//3.run Thread类实现了Runnable接口的run方法
/*
@Override
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}
*/
class Cat extends Thread {
int times = 0;
@Override
public void run() {
while (true) {
//该线程每隔1秒。在控制台输出“瞄瞄，我是小猫咪"
System.out.println("瞄瞄，我是小猫咪" + " 线程名" + (++times) + Thread.currentThread().getName());//让该线程休眠1秒ctrl+alt+t
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (times == 80) {
break; //当times 到80，退出while，这时线程也就退出..
}
}
}
}
start()方法原理
实现Runnable
线程应用案例2-实现Runnable接口
说明
- java是单继承的，在某些情况下一个类可能已经继承了某个父类,这时在用继承Thread类方法来创建线程显然不可能了。
- java设计者们提供了另外一个方式创建线程，就是通过实现Runnable接口来创建线程
线程使用应用案例-实现Runnable接口
应用案例
请编写程序该程序可以每隔1秒。在控制台输出“hi!”,当输出10次后，自动退出。请使用实现Runnable接口的方式实现。
public class Test {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Dog dog = new Dog();
//dog.start();这里不能调用start
//创建了Thread对象，把 dog对象(实现Runnable)，放入Thread
Thread thread = new Thread(dog);
thread.start();
}
}
class Dog implements Runnable {//通过实现Runnable接口，开发线程
int count = 0;
@Override
public void run() {//普通方法
while (true) {
System.out.println("小狗汪汪叫..hi" + (++count) + Thread.currentThread().getName());
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (count>10){
break;
}
}
}
}
这里底层使用了设计模式【代理模式】
以下为代码模拟 实现Runnable接口开发线程的机制(可以用来代替上述代码中的Thread类的功能)此处只是模拟来展示原理，并不能实际创建新线程，任然是执行main线程
//线程代理类，模拟了一个极简的Thread类
class ThreadProxy implements Runnable {//你可以把Proxy类当做 ThreadProxy
private Runnable target = null;//属性，类型是 Runnable
@Override
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}
public ThreadProxy(Runnable target) {
this.target = target;
}
public void start() {
start0();
}
public void start0() {
run();
}
}
继承Thread vs 实现Ruunnable的区别
- 从java的设计来看，通过继承Thread或者实现Runnable接口来创建线程本质上没有区别,从jdk帮助文档我们可以看到Thread类本身就实现了Runnable接口
- 实现Runnable接口方式更加适合多个线程共享一个资源的情况，并且避免了单继承的限制（建议使用Runnnable接口）
思考：[售票系统]，编程模拟三个售票窗口售票100张,分别使用继承 Thread和实现Runnable方式,并分析有什么问题?
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//测试
SellTicket01 sellTicket01 = new SellTicket01();
SellTicket01 sellTicket02 = new SellTicket01();
SellTicket01 sellTicket03 = new SellTicket01();
//这里会出现超卖问题
sellTicket01.start();//启动售票线程
sellTicket02.start();//启动售票线程
sellTicket03.start();//启动售票线程
}
}
class SellTicket01 extends Thread {
private static int ticketNum = 100;//让多个线程共享ticketNum
@Override
public void run() {
while (true) {
if (ticketNum <= 0) {
System.out.println("售票结束...");
break;
}
//休眠50毫秒
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() +"售出一张票"
+ "剩余票数=" + (--ticketNum));
}
}
}
线程终止
基本说明
- 当线程完成任务后,会自动退出。
- 还可以通过使用变量来控制run方法退出的方式停止线程，即通知方式
●应用案例
需求:启动一个线程，要求在main线程中去停止线程t,请编程实现.
public class Test {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T t1 = new T();
Thread thread = new Thread(t1);
thread.start();
//如果希望main线程去控制t1 线程的终止，必须可以修改 loop
// 让t1退出run方法，从而终止t1线程->通知方式
//让主线程休眠10秒，再通知t1线程退出
System.out.println("main线程休眠10s");
Thread.sleep(5 * 1000);
t1.setLoop(false);
}
}
class T implements Runnable {
boolean loop = true;//步骤1:定义标记变量，默认为true@Override
int count=0;
@Override
public void run() {
while (loop) {//步骤2:将loop作为循环条件
try {
Thread.sleep(50);//让当前线程休眠10ms
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("AThread运行中...."+(++count));
}
}
//步骤3:提供公共的set方法，用于更新loop
public void setLoop(boolean loop) {
this.loop = loop;
}
}
线程常用方法
常用方法第一组
- setName //设置线程名称,，使之与参数name相同
- getName //返回该线程的名称
- start //使该线程开始执行;Java虚拟机底层调用该线程的start0方法
- run //调用线程对象 run方法;
- setPriprity //更改线程的优先级
- getPriority //获取线程的优先级
- sleep //在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠(暂停执行)
- interrupt //中断线程
注意事项和细节
-
start底层会创建新的线程,调用run。run 就是一个简单的方法调用，本身不会启动新线程
-
线程优先级的范围
-
sleep:线程的静态方法,使当前线程休眠
-
interrupt:中断线程，但并没有真正的结束线程。所以一般用于中断正在休眠线程
public class Test { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { //测试相关的方法 T t = new T(); t.setName("老韩"); t.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);//1 t.start();//启动子线程 //主线程打印5hi，然后我就中断子线程的休眠 for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(1000); System.out.println("hi " + i); } t.interrupt();//当执行到这里,就会中断t线程的休眠。 } } class T extends Thread { int count=0; @Override public void run() { while (true) { for (int i = 0; i < 100; i++) { //Thread.currentThread().getName()获取当前线程的名称 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃包子~" + i); } try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "休眠中 ~~~"+(++count)); Thread.sleep(20000);//20秒 } catch (InterruptedException e) { //当该线程执行到一个interrupt 方法时，就会catch一个异常，可以加入自己的业务代码 //InterruptedException是捕获到一个中断异常。 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被interrupt了"); } } } }
常用方法第二组
-
yield:线程的礼让。让出cpu,让其他线程执行,但礼让的时间不确定,所以也不一定礼让成功（例：Thread.yield();//礼让自己使用cpu资源，不指定某一特定线程。具体用法看下面代码）
-
join:线程的插队。插队的线程一旦插队成功,则肯定
先执行完插入的线程所有的任务（例：t2.join();//指定特定的某一线程先完成任务，再执行自己的工作）
案例:创建一个子线程,每隔1s输出hello,输出20次,主线程每隔1秒,，输出hi,输出20次.要求:两个线程同时执行，当主线程输出5次后,就让子线程运行完毕,主线程再继续
public class Test {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T2 t2 = new T2();
t2.start();
for (int i = 1; i <= 20; i++) {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("主线程(小弟)吃了" +i+"个包子");
if (i == 5) {
System.out.println("主线程(小弟)让子线程(老大）先吃");
//join，线程插队
//t2.join();// 这里相当于让t2 线程先执行完毕
Thread.yield();//礼让，不一定成功
System.out.println("线程(老大)吃完了主线程(小弟）接着吃..");
}
}
}
}
class T2 extends Thread {
public void run() {
for (int i = 1; i <= 20; i++) {
try {
Thread.sleep(1000);//休眠1秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("子线程（老大）吃了" + i + "包子");
}
}
}
用户线程和守护线程
- 用户线程:也叫工作线程，当线程的任务执行完或通知方式结束
- 守护线星:一般是为工作线程服务的，当所有的用户线程结束，守护线程自动结束
- 常见的守护线程:垃圾回收机制
public class Test {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MyDaemonThread myDaemonThread = new MyDaemonThread();
//如果我们希望当main线程结束后，子线程自动结束
//,只需将子线程设为守护线程即可
myDaemonThread.setDaemon(true);//守护线程要在该线程启动前设置
myDaemonThread.start();
for (int i = 1; i <= 10; i++) {//main线程
System.out.println("宝强在辛苦的工作...");
Thread.sleep(1000);
}
}
}
class MyDaemonThread extends Thread {
public void run() {
while (true) {//无限循环
try {
Thread.sleep(1000);//休眠1000毫秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("马蓉和宋喆快乐聊天，哈哈哈~~~");
}
}
}
线程的生命周期
JDK文档中用Thread.State枚举表示了线程的几种状态
线程状态转换图
synchronized
线程同步机制
- 在多线程编程，一些敏感数据不允许被多个线程同时访问,此时就使用同步访问技术，保证数据在任何同一时刻，最多有一个线程访问，以保证数据的完整性。
- 也可以这里理解:线程同步，即当有一个线程在对内存进行操作时，其他线程都不可以对这个内存地址进行操作，直到该线程完成操作，其他线程才能对该内仔地址进行操作.
同步具体方法-Synchronized
注意 synchronized锁的是一个特定的对象。而不是方法，也不是某块代码（由同一类创建的不同对象中的同一方法或代码并不能被synchronized锁）
-
同步代码块
synchronized(对象){//得到对象的锁，才能操作同步代码 //需要被同步代码; } -
synchronized还可以放在方法声明中，表示整个方法-为同步方法
public synchronized void m (String name){ //需要被同步的代码 }
线程同步可理解为上厕所问题
只有一间厕所（synchronized处理了的方法或代码块），进入一个人然后锁上门（锁），出来后下一个人才能进入。
使用synchronized解决售票问题（之前会出现剩余票数为负数的情况）
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//测试
SellTicket03 sellTicket03 = new SellTicket03();
new Thread(sellTicket03).start();//启动售票线程1
new Thread(sellTicket03).start();//启动售票线程2
new Thread(sellTicket03).start();//启动售票线程3
}
}
class SellTicket03 implements Runnable{
private int ticketNum = 100;//让多个线程共享ticketNum
private boolean loop = true;
@Override
public void run() {
while (loop) {
ticketCheck();
}
}
public synchronized void ticketCheck() {//注意此处 synchronized锁的是一个特定的对象。而不是方法（由同一类创建的不同对象中的同一方法不能被synchronized锁）
if (ticketNum <= 0) {
System.out.println("售票结束...");
loop = false;
return;
}
//休眠50毫秒
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + " 售出一张票 " + "剩余票数=" + (--ticketNum));
}
}
互斥锁
基本介绍
- Java语言中，引入了对象互斥锁的概念，来保证共享数据操作的完整性。
- 每个对象都对应于一个可称为“互斥锁”的标记，这个标记用来保证在任一时刻，只能有r-个线程访问该对象。
- 关键字synchronized来与对象的互斥锁联系。当某个对象用synchronized修饰时,表明该对象在任一时刻只能由一个线程访问
- 同步的局限性:导致程序的执行效率要降低
- 同步方法（(非静态的)的锁可以是this(针对一个对象),也可以是其他对象(要求是同一个对象)
- 同步方法(静态的)的锁为当前类本身。
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//测试
SellTicket03 sellTicket03 = new SellTicket03();
new Thread(sellTicket03).start();//启动售票线程1
new Thread(sellTicket03).start();//启动售票线程2
new Thread(sellTicket03).start();//启动售票线程3
}
}
class SellTicket03 implements Runnable {
private int ticketNum = 100;//让多个线程共享ticketNum
private boolean loop = true;
@Override
public void run() {
while (loop) {
ticketCheck();
}
}
//说明
//1. public synchronized static void m1()丹锁是加在SellTicket03.class
//2．如果在静态方法中，实现一个同步代码块.
/*
synchronized (SellTicket03.class) {
System.out.println("m2");
*/
public synchronized static void m1() {
}
public static void m2() {
synchronized (SellTicket03.class) {
System.out.println("m2");
}
}
//说明
//1. public synchronized void sell(){}就是一个同步方法
//2．这时锁在 this对象
//3．也可以在代码块上写 synchronize ,同步代码块
public /*synchronized*/ void ticketCheck() {
synchronized (this) {
if (ticketNum <= 0) {
System.out.println("售票结束...");
loop = false;
return;
}
//休眠50毫秒
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + " 售出一张票 " + "剩余票数=" + (--ticketNum));
}
}
}
注意事项和细节
-
同步方法如果没有使用static修饰:默认锁对象为this
-
如果方法使用static修饰，默认锁对象:当前类.class
-
实现的落地步骤:
需要先分析上锁的代码
选择同步代码块或同步方法
要求多个线程的锁对象为同一个即可!
死锁
基本介绍
多个线程都占用了对方的锁资源,但不肯相让，导致了死锁，在编程是一定要避免死锁的发生。
应用案例
妈妈：你先完成作业，才让你玩手机
小明：你先让我玩手机,我才完成作业。
模拟死锁
public class Test {
public static void main(String[] args) {
//模拟死锁现象
DeadLockDemo A = new DeadLockDemo(true);
A.setName("A线程");
DeadLockDemo B = new DeadLockDemo(false);
B.setName("B线程");
A.start();
B.start();
}
}
//线程
class DeadLockDemo extends Thread {
static Object o1 = new Object();//保证多线程，共享一个对象,这里使用static
static Object o2 = new Object();
boolean flag;
public DeadLockDemo(boolean flag) {
this.flag = flag;
}
//下面业务逻辑的分析
//1．如果flag为 T，线程A就会先得到/持有o1 对象锁，然后尝试去获取o2对象锁
//2．如果线程A得不到o2对象锁，就会Blocked
//3．如果flag为F，线程B就会先得到/持有o2对象锁，然后尝试去获取 o1对象锁
//4．如果线程B得不到 o1 对象锁，就会Blocked
//总的来说两个线程都有对方的锁，且都需要对方的锁，如果没有，就会一直等待，因而照成Blocked
public void run() {
if (flag) {
synchronized (o1) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入1");
synchronized (o2) {// 这里获得li对象的监视权
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入2");
}
}
} else {
synchronized (o2) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入3");
synchronized (o1) {//这里获得li对象的监视权
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入4");
}
}
}
}
}
死锁现象很危险，一定要避免。
释放锁
下面操作会释放锁（还是将同步机制比作上厕所）
-
当前线程的同步方法、同步代码块执行结束
案例:上厕所，完事出来
-
当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return.
案例:没有正常的完事,经理叫他修改bug，不得已出来
-
当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception,导致异常结束
案例:没有正常的完事,发现忘带纸,不得已出来
-
当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法，当前线程暂停，并释放锁。
案例:没有正常完事,觉得需要酝酿下，所以出来等会再进去，让其他人先进来。
下面操作不会释放锁
-
线程执行同步代码块或同步方法时，程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行,不会释放锁
案例:上厕所，太困了，在坑位上眯了一会
-
线程执行同步代码块时,其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起,该线程不会释放锁。
注意:应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程，这两个方法官方不再推荐使用。
