day18-多线程&线程同步&死锁

Posted 2023-02-24 teayear

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了day18-多线程&线程同步&死锁相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

day18_JAVAOOP

课程目标

1. 【了解】什么是并发与并行
2. 【理解】什么是线程与进程
3. 【掌握】多线程的创建
4. 【理解】Thread与Runnable之间的区别
5. 【熟悉】Thread类中的方法
6. 【理解】线程的状态
7. 【掌握】线程安全的解决方法
8. 【理解】什么是死锁

多线程概述

并发与并行

什么是并发

指两个或多个事件在同一个时间段内发生。

看似是同时发生，实际两件事情快速交替执行
什么是并行

指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）。

在操作系统中，安装了多个程序，并发指的是在一段时间内宏观上有多个程序同时运行，这在单 CPU 系统中，每一时刻只能有一道程序执行，即微观上这些程序是分时的交替运行，只不过是给人的感觉是同时运行，那是因为分时交替运行的时间是非常短的。

而在多个 CPU 系统中，则这些可以并发执行的程序便可以分配到多个处理器上（CPU），实现多任务并行执行，即利用每个处理器来处理一个可以并发执行的程序，这样多个程序便可以同时执行。目前电脑市场上说的多核 CPU，便是多核处理器，核越多，并行处理的程序越多，能大大的提高电脑运行的效率。

注意事项

单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的，只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同理,线程也是一样的，从宏观角度上理解线程是并行运行的，但是从微观角度上分析却是串行运行的，即一个线程一个线程的去运行，当系统只有一个CPU时，线程会以某种顺序执行多个线程，我们把这种情况称之为线程调度。

线程与进程

进程（计算机中正在运行的应用程序）

概述：

是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个独立的内存空间，一个应用程序可以同时运行多个进程；进程也是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位；系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。

程序在运行时会加载至内存

什么是进程?

通过任务管理器我们就看到了进程的存在。

而通过观察，我们发现只有运行的程序才会出现进程。

进程：就是正在运行的程序。

进程是系统进行资源分配和调用的独立单位。每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源。

多进程有什么意义呢?

单进程的计算机只能做一件事情（如：cmd 窗口），而我们现在的计算机都可以做多件事情。

举例：一边玩游戏(游戏进程)，一边听音乐(音乐进程)。

也就是说现在的计算机都是支持多进程的，可以在一个时间段内执行多个任务。

并且呢，可以提高CPU的使用率。

问题：

一边玩游戏，一边听音乐是同时进行的吗?

不是。因为单CPU在某一个时间点上只能做一件事情。

而我们在玩游戏，或者听音乐的时候，是CPU在做着程序间的高效切换让我们觉得是同时进行的。
线程

概述：

线程是进程中的一个执行单元，负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的，这个应用程序也可以称之为多线程程序。

线程可以看作程序中的一条执行路径

什么是线程呢?

在同一个进程内又可以执行多个任务，而这每一个任务我就可以看出是一个线程。

线程：是程序的执行单元，执行路径。是程序使用CPU的最基本单位。

单线程：如果程序只有一条执行路径。

多线程：如果程序有多条执行路径。

线程是进程是最基本的执行单位

多线程有什么意义呢?

多线程的存在，不是提高程序的执行速度。其实是为了提高应用程序的使用率。

程序的执行其实都是在抢CPU的资源，CPU的执行权。

多个进程是在抢这个资源，而其中的某一个进程如果执行路径（线程）比较多，就会有更高的几率抢到CPU的执行权。

我们是不敢保证哪一个线程能够在哪个时刻抢到，所以线程的执行有随机性。

简而言之：一个程序运行后至少有一个进程，一个进程中可以包含多个线程

线程调度:

分时调度

所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间。
抢占式调度

优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个(线程随机性)，Java使用的为抢占式调度。
- 设置线程的优先级
  
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抢占式调度详解

大部分操作系统都支持多进程并发运行，现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。比如：现在我们上课一边使用编辑器，一边使用录屏软件，同时还开着画图板，dos窗口等软件。此时，这些程序是在同时运行，”感觉这些软件好像在同一时刻运行着“。

实际上，CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核而言，某个时刻，只能执行一个线程，而 CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉要快，看上去就是在同一时刻运行。
其实，多线程程序并不能提高程序的运行速度，但能够提高程序运行效率，让CPU的使用率更高。

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多线程创建

Java使用java.lang.Thread类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。每个线程的作用是完成一定的任务，实际上就是执行一段程序流即一段顺序执行的代码。Java使用线程执行体来代表这段程序流。

继承Thread类

继承Thread类创建并启动多线程的步骤如下：
1. 定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务,因此把run()方法称为线程执行体。
2. 创建Thread子类的实例，即创建了线程对象
3. 调用线程对象的start()方法来启动该线程

定义线程类

public class MyThread extends Thread 
	/**
	 * 重写run方法，完成该线程执行的逻辑
	 */
	@Override
	public void run() 
		for (int i = 0; i < 10; i++) 
			System.out.println("HelloWolrd!"+i);

测试类

public class Demo01 
    public static void main(String[] args) 
        // MyThread my = new MyThread();
        //这不是启动线程，相当于调了run()方法，只是普通调用
        // my.run();
        // my.run();

        //IllegalThreadStateException 非法的线程态态异常
        //为什么呢？ 因为你启动两次，并不是两个线程
        // my.start();
        // my.start();

        MyThread my = new MyThread();
        MyThread my2 = new MyThread();
        my.start();
        my2.start();

获取名字和设置名字

public class MyThread extends Thread
    @Override
    public void run() 
        for (int i = 0; i < 100; i++) 
            System.out.println(getName()+" : "+i);

    public static void main(String[] args) 
        MyThread my = new MyThread();
        MyThread my2 = new MyThread();

        my.setName("jack");
        my2.setName("rose");

        my.start();
        my2.start();

实现Runnable接口

采用 java.lang.Runnable 也是非常常见的一种，我们只需要重写run方法即可。

实现Runnable接口创建并启动多线程的步骤如下：

1.定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。

2.创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。

3.调用线程对象的start()方法来启动线程。

Runnable接口

public class MyRunnable implements Runnable 
    @Override
    public void run() 
        for (int i = 0; i < 100; i++) 
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" : "+i);

测试类
```
    public static void main(String[] args) 
        MyRunnable my = new MyRunnable();
        //起名字方式1
        // Thread t1 = new Thread(my,"jack");
        // Thread t2 = new Thread(my,"rose");

        Thread t1 = new Thread(my);
        Thread t2 = new Thread(my);

        //起名字方式2
        t1.setName("jack");
        t2.setName("rose");

        //启动线程
        t1.start();
        t2.start();
    
```
通过实现Runnable接口，使得该类有了多线程类的特征。run()方法是多线程程序的一个执行目标。所有的多线程

代码都在run方法里面。Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。

在启动的多线程的时候，需要先通过Thread类的构造方法Thread(Runnabletarget)构造出对象，然后调用Thread

对象的start()方法来运行多线程代码。

实际上所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的。因此，不管是继承Thread类还是实现

Runnable接口来实现多线程，最终还是通过Thread的对象的API来控制线程的，熟悉Thread类的API是进行多线程

编程的基础。

Thread和Runnable的区别

public class ThreadTest1 implements Runnable 

    private int num = 10;

    @Override
    public void run() 
        for (int i = 0; i <= 100; i++) 
            if (num > 0) 
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行结果：" + (num--));
            
        
    

    public static void main(String[] args) 
        ThreadTest1 t1 = new ThreadTest1();

        Thread t01 = new Thread(t1, "线程1");
        Thread t02 = new Thread(t1, "线程2");
        Thread t03 = new Thread(t1, "线程3");

        t01.start();
        t02.start();
        t03.start();

public class ThreadTest2 extends Thread 

    private int num = 10;

    @Override
    public void run() 

        for(int i =0; i <=100; i++) 
            if(num >0) 
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行结果:"+(num--));
            
        
    

    public static void main(String[] args) 

        ThreadTest2 t01 = new ThreadTest2();
        ThreadTest2 t02 = new ThreadTest2();
        ThreadTest2 t03 = new ThreadTest2();

        t01.start();
        t02.start();
        t03.start();

如果一个类继承Thread，则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话，则很容易的实现资源共享。

实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势

从上面的运行结果可以看出，两者的区别。
实现Runnable接口的，对于三个线程来说共享的是ThreadTest1对象的资源。
继承Thread类，三个线程都是独立的运行，线程间不共享资源。

所以可以总结出以下区别：

1.Runnable接口的话，可以避免单继承的局限性，具有较强的健壮性。

2.Runnable可以实现资源的共享，同时处理同一资源。

3.Thread类的线程间都是独立运行的，资源不共享。

4.继承Thread类不再被其他类继承（java不存在多继承）

线程状态

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线程调度

方法名	说明
public static void sleep(long millis)	在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行）
public final void join()	等待该线程终止
public final void setDaemon(boolean on)	将该线程标记为守护线程或用户线程
public final void setPriority(int newPriority)	更改线程的优先级。默认为5，最小级别：1 ，最大级别：10
public static void yield()	暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。

设置线程优先级

public class ThreadPriority extends  Thread 

    @Override
    public void run() 
        for (int i = 0; i <20 ; i++) 
            System.out.println(getName()+":"+i);

public class Test 
    public static void main(String[] args) 

        ThreadPriority t1 = new ThreadPriority();
        ThreadPriority t2 = new ThreadPriority();
        ThreadPriority t3 = new ThreadPriority();

        t1.setName("jack");
        t2.setName("rose");
        t3.setName("yiyan");

        // System.out.println(t1.getPriority());//5
        // System.out.println(t2.getPriority());//8
        // System.out.println(t3.getPriority());//5

        //参数(1-10)
        // t1.setPriority(0);//IllegalArgumentException 非法参数异常
        t1.setPriority(1);
        t2.setPriority(10);
        t3.setPriority(5);
        //设置优先级只是尽可以保证线程的优先级并不能完全保证，线程本身就是随机

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

线程休眠

public static void sleep(long millis) 停顿一会再走

public class Threadsleep  extends  Thread

    @Override
    public void run() 
        for (int i = 0; i <100 ; i++) 
            System.out.println(getName()+":　"+i+", 日期："+ new Date());

            //困了，我睡一会
            try 
                Thread.sleep(10000000);
             catch (InterruptedException e) 
                e.printStackTrace();

    public static void main(String[] args) 

        Threadsleep t1 = new Threadsleep();
        Threadsleep t2 = new Threadsleep();
        Threadsleep t3 = new Threadsleep();

        t1.setName("jack");
        t2.setName("rose");
        t3.setName("yanqi");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

线程的加入

public final void join():等待该线程终止。

先把加入的这个线程走完（终止）然后其他的线程自已去抢

public class ThreadJoin extends  Thread
    @Override
    public void run() 

        for (int i = 0; i < 100 ; i++) 
            System.out.println(getName()+": "+i);

public class Test 
    public static void main(String[] args) 

        ThreadJoin tj1 = new ThreadJoin();
        ThreadJoin tj2 = new ThreadJoin();
        ThreadJoin tj3 = new ThreadJoin();

        tj1.setName("jack");
        tj2.setName("rose");
        tj3.setName("yiyan");

        tj1.start();
        try 
            tj1.join();//加入线程，tj1走完之后，tj2,tj3才可以去抢
         catch (InterruptedException e) 
            e.printStackTrace();
        

        tj2.start();
        tj3.start();

线程礼让

public static void yield():暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。

让多个线程的执行更和谐，但是不能靠它保证一人一次。

public class ThreadYield  extends  Thread

    @Override
    public void run() 
        for (int i = 0; i <10 ; i++) 
            System.out.println(getName()+": "+ i );

            //线程礼让
            Thread.yield();

public class Test 
    public static void main(String[] args) 
        ThreadYield ty1 = new ThreadYield();
        ThreadYield ty2 = new ThreadYield();
        ThreadYield ty3 = new ThreadYield();

        ty1.setName("jack");
        ty2.setName("rose");

        ty1.start();
        ty2.start();

线程守护

public final void setDaemon(boolean on):将该线程标记为守护线程或用户线程。

当正在运行的线程都是守护线程时，Java 虚拟机退出。该方法必须在启动线程前调用。

public class ThreadDaemon extends  Thread 

    @Override
    public void run() 
        for (int i = 0; i < 100; i++) 

            System.out.println(getName()+":　"+i);

public class Test 
    public static void main(String[] args) 
        ThreadDaemon t1 = new ThreadDaemon();
        ThreadDaemon t2 = new ThreadDaemon();

        t1.setName("关习习");
        t2.setName("张飞");

        //设置守护线程，一定在启动之前调用
        t1.setDaemon(true);
        t2.setDaemon(true);

        t1.start();
        t2.start();

        Thread.currentThread().setName("刘备");
        for (int i = 1; i <=5 ; i++)  //主线程，main方法，当前线程走到5的时候，t1,t2都会挂掉
            System.out.println以上是关于day18-多线程&线程同步&死锁的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章 
 day18-多线程&线程同步&死锁
 java多线程同步以及线程间通信详解&消费者生产者模式&死锁&Thread.join()（多线程编程之二）
 并发编程8 线程的创建&验证线程之间数据共享&守护线程&线程进程效率对比&锁(死锁/递归锁)
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 Day826.Java多线程等待&通知机制 -Java 并发编程实战
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并发与并行

什么是并发

什么是并行

注意事项

线程与进程

分时调度

抢占式调度

设置线程的优先级

抢占式调度详解