文章目录
- 一、多线程概述
- 1.概念
- 1.1 程序、进程、线程
- 1.2 单核cpu和多核cpu
- 1.3 并行和并发
- 2.优点
- 3.何时需要
- 二、继承Thread类
- 1.多线程创建的方式一:继承于Thread类
- 2.线程常用方法
- 3.线程的优先级
- 4.案例:多窗口卖票
- 三、 实现Runnable接口的方式
- 1.创建多线程的方式二:实现Runnable接口的方式
- 2.案例:多窗口卖票
- 四、比较创建线程的两种方式
- 五、线程的生命周期
- 六、线程的同步
- 1. 同步代码块解决Runnable方式实现多窗口卖票
- 2. 同步代码块解决继承Thread类实现多窗口卖票
- 3. 同步方法解决Runnable方式实现多窗口卖票
- 4.同步方法解决继承Thread类实现多窗口卖票
文章 | 链接 |
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Java语法 | https://blog.csdn.net/weixin_45606067/article/details/107049186 |
一维数组与二维数组、内存解析 | https://blog.csdn.net/weixin_45606067/article/details/107049178 |
面向对象(1/3)类和对象 | https://blog.csdn.net/weixin_45606067/article/details/108234276 |
面向对象(2/3)封装性、继承性、多态性 | https://blog.csdn.net/weixin_45606067/article/details/108234328 |
面向对象(3/3)抽象类、接口、内部类、代码块 | https://blog.csdn.net/weixin_45606067/article/details/108258152 |
异常处理 | 待更新 |
多线程(1/2) | https://blog.csdn.net/weixin_45606067/article/details/107067785 |
多线程(2/2) | https://blog.csdn.net/weixin_45606067/article/details/107067857 |
常用类 | https://blog.csdn.net/weixin_45606067/article/details/108283203 |
枚举与注解 | 待更新 |
集合(1/5)Collection、Iterator、增强for | https://blog.csdn.net/weixin_45606067/article/details/107046876 |
集合(2/5)List、ArrayList、LinkedList、Vector的底层源码 | https://blog.csdn.net/weixin_45606067/article/details/107069742 |
集合(3/5)set、HashSet、LinkedHashSet、TreeSet的底层源码 | |
集合(4/5)Map、HashMap底层原理分析 | https://blog.csdn.net/weixin_45606067/article/details/107042949 |
集合(5/5)LinkHashMap、TreeMap、Properties、Collections工具类 | https://blog.csdn.net/weixin_45606067/article/details/107069691 |
泛型与File | https://blog.csdn.net/weixin_45606067/article/details/107124099 |
IO流与网络编程 | https://blog.csdn.net/weixin_45606067/article/details/107143670 |
反射机制 | 待更新 |
Java8新特性 | https://blog.csdn.net/weixin_45606067/article/details/107280823 |
Java9/10/11新特性 | 待更新 |
一、多线程概述
1.概念
1.1 程序、进程、线程
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。即指一段静态的代码,静态对象。
进程(process)是程序的一次执行过程,或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程:有它自身的产生、存在和消亡的过程。 ------ 生命周期
- 如:运行中的QQ,运行中的MP3播放器
- 程序是静态的,进程是动态的
- 进程作为资源分配的单位,系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域
线程(thread):进程可进一步细化为线程,是一个程序内部的一条执行路径。
- 若一个进程同一时间并行执行多个线程,就是支持多线程的。
- 线程作为调度和执行的单位,每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器(pc),线程切换的开销小
- 一个进程中的多个线程共享相同的内存单元内存地址空间 -> 它们从同一堆中分配对象,可以访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便、高效。但多个线程操作共享的系统资源可能就 会带来安全的隐患。
进程可以细化为多个线程。
每个线程,拥有自己独立的:虚拟机栈、程序计数器
多个线程,共享同一个进程中的结构:方法区、堆。
1.2 单核cpu和多核cpu
单核CPU:其实是假的多线程,因为在一个时间单元内,也只能执行一个线程的任务。多个线程交替进行。
多核CPU:才能更好的发挥多线程的效率。
一个Java应用程序java.exe,其实至少个线程: main()主线程,gc()垃圾回收线程,异常处理线程。当然如果发生异常,会影响主线程。
1.3 并行和并发
并行:多个cpu同时执行多个任务。
并发:一个cpu(采用时间片)同时执行多个任务。
2.优点
背景:以单核CPU为例,只使用单个线程先后完成多个任务(调用多个方法),肯定比用多个线程来完成用的时间更短,为何仍需多线程呢?
多线程程序的优点:
1.提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义,可增强用户体验。
2.提高计算机系统CPU的利用率
3.改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程,独立运行,利于理解和修改
3.何时需要
1.程序需要同时执行两个或多个任务。
2.程序需要实现一些需要等待的任务时,用户输入,文件读写,网络操作,搜索等。
3.需要一些后台运行的程序时。
二、继承Thread类
1.多线程创建的方式一:继承于Thread类
步骤:
1.创建一个继承于Thread类的子类
2.重写Thread类的run()方法 —> 将此线程执行的操作声明在run()中
3.创建Thread类的子类的对象
4.通过此对象调用start():①启动当前线程 ②调用当前线程的run()
代码实现:
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
MyThread myThread = new MyThread();
myThread.start();
MyThread myThread2 = new MyThread();
myThread2.start();
}
}
class MyThread extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (i % 2 ==0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
}
}
}
}
2.线程常用方法
测试Thread中的常用方法:
- start():启动当前线程:调用当前线程的run()方法
- run();通常需要重写Thread类的run方法,将创建的线程要执行的操作声明在此方法中
- currentThread():静态方法,返回执行当前代码的线程。
- getName():获取当前线程名字
- setName():设置当前线程的名字
- yield():释放当前cpu执行权
- join():在线程a中调用线程b的join()方法,此时线程a进入阻塞状态,直到线程b执行完以后,线程a才结束阻塞状态。
- stop():已过时。当执行此方法时,强制结束当前线程。
- sleep(long millitime):让当前线程“睡眠”指定的millitime毫秒。在指定的millitime毫秒时间内,当前线程是堵塞状态。
- isAlive():判断当前线程是否存活。
3.线程的优先级
3.1 调度策略
时间片
抢占式:高优先级的线程抢占CPU
3.2 Java的调度方法
- 同优先级线程组成先进先出队列(先到先服务),使用时间片策略
- 对高优先级,使用优先调度的抢占式策略
3.3 线程的优先级等级
- MAX_PRIORITY: 10
- MIN_PRIORITY:1
- NORM_PRIORITY: 5 —>默认的优先级
3.4 涉及的方法
- getPriority():返回线程优先值
- setPriority(int newPriority):改变线程的优先级
3.5 说明
- 线程创建时继承父线程的优先级
- 低优先级只是获得调度的概率低,并非一定是在高优先级线程之后才被调用
注意:
线程通信:wait() / notify() / notifyAll():此三个方法定义在Object类中。
3.6 线程的分类:一种是守护线程,一种是用户线程。
- 它们在几乎每个方面都是相同的,唯一的区别是判断JVM何时离开。
- 守护线程是用来服务用户线程的,通过在start()方法前调用thread.setDaemon(true)可以把一个用户线程变成一个守护线程。
- Java垃圾回收就是一个典型的守护线程。
- 若JVM中都是守护线程,当前JVM将退出。
4.案例:多窗口卖票
public class WindowTest {
public static void main(String[] args) {
Window w1 = new Window();
Window w2 = new Window();
Window w3 = new Window();
w1.setName("窗口1");
w2.setName("窗口2");
w3.setName("窗口3");
w1.start();
w2.start();
w3.start();
}
}
class Window extends Thread{
private static int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (true){
if (ticket > 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票的票号为:" +ticket);
ticket --;
}else {
break;
}
}
}
}
三、 实现Runnable接口的方式
1.创建多线程的方式二:实现Runnable接口的方式
步骤:
1.创建一个实现了Runnable接口的类
2.实现类去实现Runnable中的抽象类:run()
3.创建实现类的对象
4.将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中,创建Thread类的对象
5.通过Thread类的对象调用start()
2.案例:多窗口卖票
代码实现:
public class WindowTest1 {
public static void main(String[] args) {
Window1 w = new Window1();
Thread t1 = new Thread(w);
Thread t2 = new Thread(w);
Thread t3 = new Thread(w);
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class Window1 implements Runnable{
private int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (true){
if (ticket > 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票,票号为:" +ticket);
ticket --;
}else {
break;
}
}
}
}
四、比较创建线程的两种方式
开发中:优先选择,实现Runnable接口的方式。
原因:
1.实现的方式没有类的单继承性的局限性。
2.实现的方式更适合处理多个线程有共享数据的情况。
联系:public class Thread implements Runnable
相同点:两种方式都需要重写run() ,将线程执行的逻辑声明在run()中。
五、线程的生命周期
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200701173417962.jpg?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NTYwNjA2Nw==,size_16,color_FFFFFF,t_70)
六、线程的同步
1. 同步代码块解决Runnable方式实现多窗口卖票
使用同步代码块解决实现Runnable方式的线程安全问题。
1.问题:卖票过程中,出现了重票、错票 —> 出现了线程的安全问题
2.问题出现的原因:当某个线程操作车票的过程中,尚未操作完成时,其他线程参与进来,也操作车票。
3.如何解决:当一个线程a在操作ticket的时候,其他线程不能参与进来。直到线程a操作完ticket时,其他线程才可以操作ticket。这种情况即使线程a出现了阻塞,也不能被改变。
4.在Java中,我们通过同步机制,来解决线程的安全问题。
方式一:同步代码块
synchronized(同步监视器){
//需要被同步的代码
}
说明:
1.操作共享数据的代码,即为需要被同步的代码。 不能包含代码多了,也不能包含代码少了。
2.共享数据:多个线程共同操作的数据。比如:ticket就是共享数据。
3.同步监视器,俗称:锁。任何一个类的对象,都可以充当锁。
要求:多个线程必须要共用同一个锁。
补充:在实现Runnable接口创建多线程的方式中,我们可以考虑使用this充当同步监视器。
在继承Thread类创建多线程的方式中,慎用this充当同步监视器,考虑使用当前类充当同步监视器。
5.同步的方式,解决了线程的安全问题 —> 好处
操作同步代码时,只能有一个线程参与,其他线程等待。相当于是一个单线程的过程,效率低 —>坏处
代码实现:
public class WindowTest1 {
public static void main(String[] args) {
Window1 w = new Window1();
Thread t1 = new Thread(w);
Thread t2 = new Thread(w);
Thread t3 = new Thread(w);
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class Window1 implements Runnable{
private int ticket = 100;
Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while (true){
synchronized (this){
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票,票号为:" + ticket);
ticket--;
} else {
break;
}
}
}
}
}
2. 同步代码块解决继承Thread类实现多窗口卖票
使用同步代码块解决继承Thread类的方式的线程安全问题
说明:在继承Thread类创建多线程的方式中,慎用this充当同步监视器。考虑使用当前类充当同步监视器。
代码实现:
public class WindowTest2 {
public static void main(String[] args) {
Window2 w1 = new Window2();
Window2 w2 = new Window2();
Window2 w3 = new Window2();
w1.setName("窗口1");
w2.setName("窗口2");
w3.setName("窗口3");
w1.start();
w2.start();
w3.start();
}
}
class Window2 extends Thread{
private static int ticket = 100;
private static Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while (true){
synchronized (Window2.class){
if (ticket > 0){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票的票号为:" +ticket);
ticket --;
}else {
break;
}
}
}
}
}
3. 同步方法解决Runnable方式实现多窗口卖票
使用同步方法解决实现Runnable方式的线程安全问题。
方式二:同步方法
如果操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中,我们不妨将此方法声明同步的。
1.同步方法仍然涉及到同步监视器,只是不需要我们显式的声明。
2.非静态的同步方法,同步监视器是: this
静态的同步方法,同步监视器是:当前类本身
代码实现:
public class WindowTest3 {
public static void main(String[] args) {
Window3 w = new Window3();
Thread t1 = new Thread(w);
Thread t2 = new Thread(w);
Thread t3 = new Thread(w);
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class Window3 implements Runnable{
private int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (true){
show();
}
}
private synchronized void show(){
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票,票号为:" + ticket);
ticket--;
}
}
}
4.同步方法解决继承Thread类实现多窗口卖票
使用同步方法解决继承Thread类的方式的线程安全问题
代码实现:
public class WindowTest4 {
public static void main(String[] args) {
Window4 w1 = new Window4();
Window4 w2 = new Window4();
Window4 w3 = new Window4();
w1.setName("窗口1");
w2.setName("窗口2");
w3.setName("窗口3");
w1.start();
w2.start();
w3.start();
}
}
class Window4 extends Thread{
private static int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (true){
show();
}
}
private static synchronized void show(){
if (ticket > 0){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票的票号为:" +ticket);
ticket --;
}
}
}
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