多线程参考笔记
多线程
1.0本章核心概念
- 线程就是独立的执行路径；
- 在线程运行时，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。
- 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
创建线程对象方法
1.Thread
- 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
//创建线程方式一：继承thread类，重写run（）方法，调用start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 ThreadDemo01 extends Thread {
@Override
public void run() {//run方法线程体
for (int i = 0; i <100; i++) {
System.out.println("多线程被执行了");
}
}
public static void main(String[] args) {
//main线程，主线程
//创建一个线程对象
ThreadDemo01 td1 = new ThreadDemo01();
td1.start();//调用start方法开启线程
for (int i = 0; i <1000 ; i++) {
System.out.println("每天都在学习java");
}
}
}
2.Runnable接口
public class ThreadDemo03 implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <200 ; i++) {
System.out.println("多线程被执行了");
}
}
public static void main(String[] args) {
new Thread(new ThreadDemo03()).start();
for (int i = 0; i <1000 ; i++) {
System.out.println("每天都在学习java");
}
}
}
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，方便同一对象被多个线程使用
实例：龟兔赛跑
public class ThreadDemo04 implements Runnable{
private static String winner;//胜利者
@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%20==0){
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//判断是否结束比赛
boolean flag=gameOver(i);
//如果比赛结束了，停止程序
if(flag){
break;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->跑了"+i+"步");
}
}
//判断是否完成比赛
private boolean gameOver(int steps){
//判断是否有胜利者
if(winner!=null){
return true;
} {
if (steps>=100){
winner=Thread.currentThread().getName();
System.out.println("winner is:"+winner);
return true;
}
}
return false;
}
public static void main(String[] args) {
new Thread(new ThreadDemo04(),"兔子").start();
new Thread(new ThreadDemo04(),"乌龟").start();
}
}
3.线程功能
线程停止
public class TestStop implements Runnable {
private boolean flag=true;
@Override
public void run() {
int i=0;
while (flag){
System.out.println("run.....Thread"+(i++));
}
}
public void stop(){
this.flag=false;
}
public static void main(String[] args) {
TestStop testStop = new TestStop();
new Thread(testStop).start();
for (int i = 0; i <1000 ; i++) {
System.out.println("main"+i);
if (i==900){
testStop.stop();
System.out.println("线程停止了！");
}
}
}
}
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时间到达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
public class TestSleep1 {
public static void main(String[] args) {
tenDown();
//打印当前系统时间
Date startTime=new Date(System.currentTimeMillis());//获取当前系统时间
while (true){
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));
startTime=new Date(System.currentTimeMillis());//更新时间
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//模拟倒计时
public static void tenDown(){
int num=10;
while (true){
try {
Thread.sleep(1000);
if (num<=0){
break;
}else{
System.out.println("倒计时！！！"+num--+"秒");
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
线程礼让
礼让线程，让当前正在执行的线程暂停，但不阻塞
将线程从运行状态转为就绪状态
让cpu重新调度，礼让不一定成功！看CPU心情。
public class TestYield implements Runnable {
public static void main(String[] args) {
TestYield yield=new TestYield();
new Thread(yield,"a").start();
new Thread(yield,"b").start();
}
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始执行");
Thread.yield();//礼让
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行");
}
}
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
public class TestJoin implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <100 ; i++) {
System.out.println("VIP线程来插队了！！！"+i);
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread= new Thread(new TestJoin());
for (int i = 0; i <400 ; i++) {
System.out.println("主线程在排队！！！"+i);
if (i==100){
thread.start();
thread.join();
}
}
}
}
线程状态观测
Thread.State
线程状态，线程可以处于一下状态之一：
- new 尚未启动的线程处于此状态
- Runnable 在java虚拟机中执行的线程处于此状态
- Blocked 被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态。
- Waiting 正在等待另一个线程执行特定动作的线程处于此状态。
- Timed Waiting 正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程处于此状态。
- Terminated 已退出的线程处于此状态。
一个线程可以给定时间点处于一个状态。这些状态是不反映任何操作系统线程状态的虚拟机状态
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("////////////////");
});
Thread.State state = thread.getState();
System.out.println(state);//new
thread.start();//启动线程
state=thread.getState();//runnable
System.out.println(state);
while (state!= Thread.State.TERMINATED){//只要线程不终止就输入线程状态
Thread.sleep(100);
state=thread.getState();
System.out.println(state);
}
}
}
线程优先级
java提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程，线程调度器按照优先级决定应该调度哪个线程来执行。
线程的优先级用数字表示，范围从1~10。
使用以下方式改变或获取优先级
getPriority().setPriority(int xxx)
public class TestPriority {
public static void main(String[] args) {
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);
//先设置线程优先级
t1.setPriority(1);
t1.start();
t2.setPriority(3);
t2.start();
t3.setPriority(6);
t3.start();
t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);// 优先级=10
t4.start();
t5.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);// 优先级=1
t6.setPriority(9);
t6.start();
System.out.println("main");
}
}
class MyPriority implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---线程被执行了！---"+Thread.currentThread().getPriority());
}
}
注意：先设置优先级，再start线程！！！
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。。。
-
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);//默认为flase 为用户线程， true为守护线程 thread.start(); new Thread(you).start(); } } class God implements Runnable{ @Override public void run() { while (true){ System.out.println("上帝守护着你-------"); } } } class You implements Runnable{ @Override public void run() { for (int i = 0; i <36500 ; i++) { System.out.println("开心着活着每一天------"); } System.out.println("----goodbye!Beautiful World!!!------"); } }线程同步机制
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它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。
线程锁
//不安全的买票
public class UnsafeButTicket {
public static void main(String[] args) {
BuyTicket bt=new BuyTicket();
new Thread(bt,"我").start();
new Thread(bt,"你").start();
new Thread(bt,"黄牛党").start();
}
}
class BuyTicket implements Runnable{
//票
private int ticketNums=10;
boolean flag=true;//外部停止方式
@Override
public void run() {
//买票
while (flag){
buy();
}
}
public synchronized void buy(){//锁了方法，相当于this 把类给锁住
//判断是否有票
if(ticketNums<=0){
System.out.println("票没了");
flag=false;
return ;
}
//模拟延时
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ticketNums--);
}
}
//不安全取钱
//两个人去银行取钱，账户
public class UnsafeBank {
public static void main(String[] args) {
//账户
Account account=new Account(100,"结婚基金");
Drawing you=new Drawing(account,50,"你");
Drawing girlFriend=new Drawing(account,100,"女朋友");
you.start();
girlFriend.start();
}
}
//账户
class Account{
int money;//余额
String name;//卡名
public Account(int money, String name) {
this.money = money;
this.name = name;
}
}
//银行：模拟取款
class Drawing extends Thread{
Account account;//账户
//取了多少钱；
int drawingMoney;
//现在手里又多少钱
int nowMoney;
public Drawing(Account account,int drawingMoney,String name){
super(name);
this.account=account;
this.drawingMoney=drawingMoney;
}
//取钱
@Override
public void run() {
synchronized (account) {//锁的对象是变化的量，锁需要增删改的对象
//判断有没有钱
if (account.money - drawingMoney <= 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "钱不够");
return;
}
//卡内余额
account.money -= drawingMoney;
//手里的钱
nowMoney += drawingMoney;
System.out.println(account.name + "余额为:" + account.money);
System.out.println(this.getName() + "手里的钱:" + nowMoney);
}
}
}
public class UnsafeList {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> list=new ArrayList<String>();
for (int i = 0; i <1000 ; i++) {
new Thread(()->{
synchronized (list){
list.add(Thread.currentThread().getName());
}
}).start();
try {
Thread.sleep(30);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(list.size());
}
}
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,就是这个对象本身，或者是class【反射中讲解】
同步监视器的执行过程：
-
第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中代码
-
第二个线程访问，发现同步监视器被锁定，无法访问
-
第一个线程访问完毕，皆出同步监视器
-
第二个线程访问，发现同步监视器没有锁
死锁避免方法
产生死锁的四个必要条件：
1.互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
2.请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不妨。
3.不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺。
4.循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
Lock锁
-
JDK5.0开始，java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当
-
java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象
-
ReentrantLock类实现了Lock，它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁。
synchronized与Lock的对比
- Lock是显式锁（手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁）synchronized是隐式锁，出了作用域自动释放
- Lock只有代码块加锁，synchronized有代码块锁和方法锁
- 使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有更好的扩展性（提供更多的子类）
- 优先使用顺序：
- Lock》同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源）》同步方法（在方法体之外）
-
public class TestLock {
public static void main(String[] args) {
Ticket ticket = new Ticket();
new Thread(ticket).start();
new Thread(ticket).start();
new Thread(ticket).start();
}
}
class Ticket extends Thread{
private int ticketNums=10;
//定义lock锁
private final ReentrantLock lock=new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true){
try {
lock.lock();//加锁
if (ticketNums > 0) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(ticketNums--);
} else {
break;
}
}finally {
lock.unlock();//减锁
}
}
}
}
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走消费，否则停止消费并等待，直到仓库中再次放入产品为止。
//信号灯法！！！
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("快乐大本营播放中");
}else{
this.tv.play("抖音：记录美好生活");
}
}
}
}
//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++) {
tv.watch();
}
}
}
//产品-->节目
class TV{
//演员表演，观众等待 T
//观众观看，演员等待 F
String voice;//表演的节目
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();//通知唤醒
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);
//同知演员表演
this.notifyAll();
this.flag=!this.flag;
}
}
管程法
//测试：生产者消费者模型--》
//生产者，消费者，产品
public class Tes
public stati
SynConta
new Prod
new Cons
}
}
//生产者
class Productor
SynContainer
public Produ
this.con
}
//生产
@Override
public void
for (int
cont
Syst
}
}
}
//消费者
class Consumer e
SynContainer
public Consu
this.con
}
//消费
@Override
public void
for (int
Syst
}
}
}
//产品
class Chicken{
int id;//产品编
public Chick
this.id=
}
}
//容器
class SynContain
//需要一个容器大小
Chicken[] ch
//容器计数器
int count =1
//生产者放入产品
public synch
//如果容器满了
if (coun
//同知
}
//如果没有满，
chickens
count++;
//可以同知消费
this.not
}
//消费者消费产品
public synch
//判断能否消费
if (coun
//等待
try
} ca
}
}
//如果可以消费
count--;
Chicken
//吃完了，同知
this.not
return c
}
}
线程池
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背景：经常创建和销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大。
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思路：提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。
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好处：
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提高响应速度（减少了创建新线程的时间）
-
降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
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便于线程管理（。。。）
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corePoolSize:核心池的大小
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maximumPoolSize：最大线程数
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keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
public class TestPool { public static void main(String[] args) { //1.创建服务，创建线程池 ExecutorService service= Executors.newFixedThreadPool(10); //newFixedThreadPool 参数为：线程池大小 //执行 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() { System.out.println(Thread.currentThread().getName()); } }
-
-
