Java的多线程

Posted 2021-03-09 xiaoran991

多线程

1、程序、进程、线程的理解

1.程序（program）

概念：是为了完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码块。

2.线程（process）

概念：程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。

说明：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。

3.线程（thread）

概念：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。

说明：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。

共享同一个进程中的结构：方法区、堆。

 

2、并行和并发

1.单核CPU与多核CPU的理解

1）单核CPU，其实是一种假的多线程，因为在一个时间单元内，也只能执行一个线程的任务。例如：虽然有多车道，但是收费站只有一个工作人员在收费，只有受了费才能通过，那么CPU就好比收费人员。如果某个人不想交钱，那么收费人员可以把他“挂起”（晾着他，等他想通了，准备好了钱，再去收费。）但是因为CPU时间单元特别短，因此感觉不出来。

2）如果是多核的话，才能更好的发挥线程的效率。（现在的服务器都是多核的）

3）一个Java应用程序java.exe，其实至少3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。

2.并行与并发的理解

1）并行：多个CPU同时执行多个任务。比如：多个人同时做不同的事。

2）并发：一个CPU（采用时间片）同时执行多个任务。比如：秒杀、多个人同做一件事。

 

3、创建多线程的两种方式

• 方式一：继承Thread类的方式：

1）创建一个继承于Thread类的子类。

2）重写Thread类的run()-->将此线程执行的操作声明在run()中。

3）创建Thread类的子类对象

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()。

说明两个问题：

问题一：我们启动的线程，必须调用start()，不能调用run()方法启动线程。

问题二：如果再启动一个线程，必须重新创建一个Thread子类的对象，调用此对象的start()。

 

• 方式二：实现Runnab()接口的方式：

1）创建一个是实现了Runnable()接口的类。

2）实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()

3）创建类的实现对象。

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()

 

两种方式的对比：

1.开发中，优先选择：实现Runnable接口的方式。

2.原因：1）实现的方式没类的单继承性的局限性。

2）实现的方式更适合来处理多个线程共享数据的情况。

联系：

public class Thread implements Runnable

相同点：两种方式都需要重写run() ，将线程要执行的逻辑声明在run()中。目前两种方式，要想启动线程，都是调用的Thread类中的start()。

 

4、Thread类中的常用方法：

1.start()：启动当前线程；调用当前线程的run()。

2.run()：通常需要重写Thread类中的此方法，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中。

3.currentThread()：静态方法，返回执行当前代码的线程。

4.getName()：获取当前线程的名字。

5.setName()：设置当前线程的名字。

6.yield()：释放当前cpu的执行权。

7.join()：在线程a中调用线程b的join()，此时线程a就进入阻塞状态，直到线程b完全执行完以后，线程a才结束阻塞状态。

8.stop()：已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程。

9.sleep(long millitime) ：让当前线程“睡眠”指定的millitime毫秒时间内，当前线程是阻塞状态。

10.isAlive()：判断当前线程是否存活。

 

线程的优先级：

1. MAX_PRIORITY：10

   MIN_PRIORITY：1

   NORM_PRIORITY：5 -->默认优先级

2. 如何获取和设置当前线程的优先级：

   getPriority()：获取线程的优先级

   setPriority(int p)：设置线程的优先级

说明：高优先级的线程要抢占低优先级的cpu的执行权。但是只是从概率上讲，高优先级的线程高概率的情况下被执行，并不意味着只当高优先级的线程执行完以后，低优先级的线程才执行。

线程通信：wait() / notify() / notifyAll()：此三种方法定义在Object类中的。

 

补充：线程的分类

一种是守护线程，一种是用户线程。

 

5、Thread的生命周期

JDK中的Thread.State类中定义了线程的几种状态

新建

就绪

运行

阻塞

死亡

 

6、线程的同步机制

在Java中，我们通过同步机制，来解决线程的安全问题。

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。

 

• 方法一：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。

2.共享数据：多个线程共同操作的变量。

3.同步监视器，俗称：锁。任何一个类的对象，都是可以充当锁。要求：多个线程必须要共用同一把锁。

 

• 方法二：同步方法

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

 

• 方式三：Lock锁 --- JDK5.0新增

synchronized 与 lock 的异同：

相同：二者都可以解决线程安全问题

不同：synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器

Lock需要手动的启动同步（ Lock() ），同时结束同步也需要手动的实现（ unlock() ）。

 

7、线程通信

例子：使用两个线程打印1-100，线程1，线程2，交替打印

涉及到三个方法：

wait():一旦执行此方法，当前线程就进入阻塞状态，并释放同步监视器。

notify():一旦执行此方法，就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait，就唤醒优先级高的。

notifyAll():一旦执行此方法，就会唤醒所有被wait的线程。

 

说明：

1.wait(),notify(),notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。

2.wait(),notify(),notifyAll()三个方法的调用者必须是同步代码块或同步方法块中的同步监视器。

3.wait(),notify(),notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中的。

 

sleep()和wait()的异同？

1.相同点：一旦执行方法，都可以使得当前的线程进入阻塞状态。

2.不同点：1） 两个方法声明的位置不同：Thread类中声明sleep()，Object()类中声明wait()。

2）调用的要求不同：sleep()可以在任何需要的场景下调用，wait()必须使用在同步代码或同步方中。

3）关于是否释放同步同步监听器：如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中 ，sleep()不会释放 锁，wait()会释放锁。

 

生产者消费者问题：

class Clerk{
    private int productCount = 0;
?
    public synchronized void produceProduct() {
        if(productCount<20){
            productCount++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"：开始生产第"+productCount+"个产品");
?
            notify();
        }else {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
?
    public synchronized void consumeProduct() {
        if(productCount>0){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"：开始消费第"+productCount+"个产品");
            productCount--;
?
            notify();
        }else {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
?
//生产者
class Producer extends Thread{
    private Clerk clerk;
?
    public Producer(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }
?
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(getName()+"开始消费产品……");
?
        while(true){
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
?
            clerk.produceProduct();
        }
    }
}
?
//消费者
class Consumer extends Thread{
    private Clerk clerk;
?
    public Consumer(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }
?
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(getName()+"开始生产产品……");
?
        while(true){
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
?
            clerk.consumeProduct();
        }
    }
}
?
?
?
public class ProductTest {
    public static void main(String[] args) {
        Clerk clerk = new Clerk();
?
        Producer p1 = new Producer(clerk);
        p1.setName("生产者1");
        Consumer c1 = new Consumer(clerk);
        c1.setName("消费者1");
?
        p1.start();
        c1.start();
    }
}

 

 

8、JDK5.0新增线程创建方式

1. Callable

2. 线程池

线程池比较有用，以后再来补充。