Java实现多线程基础

山雾
182 阅读6分钟

一、多线程

1.1 进程

线程是依赖于进程。 进程：是正在运行的程序

  • 每个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

1.2 线程

线程：是进程中的单个顺序控制流，是一条执行路径

  • 单线程：只有一条执行路径
  • 多线程：有多条执行路径

1.3 多线程的实现方式

软件包：Java.lang  public class Thread -> 具体类  extends Object  implements Runnable Java虚拟机允许应用程序同时执行多个线程。

方式一：定义一个类继承Thread类，并重写Thread类的run方法。

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

public static void main(String[] args) {
		MyThread my1 = new MyThread();
		MyThread my2 = new MyThread();
		//run 方法并没有启动线程
//		my1.run();
//		my2.run();
		//viod start() 导致线程开始执行；Java虚拟机调用此线程的run方法
		my1.start();
		my2.start();
	}

问题一： 为什么要重写run方法？   因为run()是用来封装线程执行的代码 问题二：run()方法和start()方法的区别？   run()：封装线程执行的代码，直接调用，相当于普通方法的调用   start()：启动线程；然后由VM调用此线程的run()方法

方式二：实现Runnable接口 1. 定义一个类实现Runnable接口 2. 在MyThread2类中重写run()方法 3. 创建MyThread2类的对象 4. 创建Thread类的对象，把MyThread2对象作为构造方法的参数 5. 启动线程

1.定义一个类实现Runnable接口
public class MyThread2 implements Runnable{
	@Override
	public void run() {
		for(int i = 0; i < 50; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
		//这个类只实现类runable接口 没有继承Thread类
		}		
	}
}

public class MyThreadDemo2 {
	public static void main(String[] args) {
		//2:在MyRunnable类中重写run()方法
		MyThread2 my = new MyThread2();
		//3:创建MyRunnable类的对象
		//4:创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
//		Thread t1 = new Thread(my);
//		Thread t2 = new Thread(my);
		
		//Thread(Runable target, String name)
		Thread t1 = new Thread(my,"A");
		Thread t2 = new Thread(my,"B");	
		//启动线程
		t1.start();
		t2.start();
	}
}

多线程的实现方式：

  • 继承Tread类
  • 实现Runable接口

对比继承Thread类，实现Runable接口的好处：

  • 避免Java单继承的局限性
  • 适合多个相同的程序代码去处理同一个资源的情况，把线程和程序的代码、数据有效分离，较好的体现了面对对象的设计思想

1.4设置和获取线程名称

Thread类中设置和获取线程名称的方法

  • viod setName(String name): 将此线程的名称更改为等于参数name
  • String getName(): 返回线程的名称
  • 或者通过构造方法也可以设置线程名称👇
MyThread类
 public class MyThread extends Thread{
	public MyThread(String name) {
		super(name);
	}


Main	//Thread（String name）
		MyThread my1 = new MyThread("线程1");
		MyThread my2 = new MyThread("线程2");

如何获取main()方法所在线程名称？ · public static Thread currentThread(): 返回对当前正在执行的线程对象的引用。

System.out.println("Thread.currentThread.getName()");

1.5线程优先级

线程有俩种调度模型

  • 分时调度模型：所有线程轮流使用CPU的使用权，平均分配每个线程占用CPU的时间片
  • 抢占式调度模型：优先级高的线程先用CPU，如果优先级相同，则随机，优先级高的获取时间片相对多一些 Java使用的是抢占式调度模型

在只有一个CPU的时候，CPU在某一时刻只能执行一条指令，线程只有得到时间片才能执行。所以多线程的程序执行是有随机性的。

Thread类中设有获取线程优先级的方法：

方法说明
public final int getPriority():放回优先级
public final void setPriority(int newPriority)更改优先级

线程默认优先级是5；范围是1-10 线程优先级高仅仅表示线程获取CPU的时间片几率高，在次数多/多次运行下，才有对比。

1.6线程控制

方法名说明
static void sleep( long millis )是当前线程停止执行指定毫秒数
viod join( )等待此线程死亡
void setDaemon( boolean on)标记为守护线程，当运行线程都是守护线程，VM将退出

1.7线程生命周期

在这里插入图片描述

二、线程同步

2.1数据安全问题的解决

判断多线程程序是否会有数据安全问题的标准：

  • 是否多线程环境
  • 是否共享数据
  • 是否有多条语句操作共享数据

如何解决：创建安全环境

如何实现：给多条语句操作共享数据的代码加锁，让每一时刻只能有一个线程执行

Java提供了同步代码块： 格式：

synchronizd（任意对象）{
	多条语句操作共享数据的代码
}

相当于给代码加锁，任意对象可以看成是一把锁

同步的好处和弊端：

  • 好处：解决了多线程的数据安全问题
  • 坏处：当线程很多时，每个线程都会判断同步上的锁，很浪费资源，降低运行效率。

2.2同步方法

同步方法：把synchronized关键字加到方法上

  • 格式：修饰符 synchronized 返回值类型 方法名（参数){ }
  • 同步方法的锁的对象是：this

同步静态方法：把synchronized关键字加到静态方法上

  • 格式：修饰符 static synchronized 返回值类型 方法名（参数） { }
  • 步静态方法的锁的对象是：类名.class

2.3线程安全的类

StringBuffer：

  • 线程安全，可变的字符序列
  • JDK5开始，被StringBuilder替代。通常用StringBuilder类，因为它支持所有相同操作，但它更快，因为不执行同步

Vector：

  • 底层数据是数组 - ArrayList
  • 从Java2平台v1.2开始，该类改进了List接口，成为Collections Framework的成员。与新的集合实现不同，Vector被同步。如不需要线程安全的实现，建议使用ArrayList替代。

Hashtable：

  • 该类实现了一个哈希表，将键映射到值。任何非null对象都可以用作键或者值
  • 从Java2平台v1.2开始，该类改进，实现了Map接口，成为Collection Framework的成员。与新的集合实现不用，Hashtable被同步。如不需要线程安全的实现，建议使用HashMap替代。

2.5 Lock锁

JDK5后提供了一个新的锁对象Lock。 Lock实现提供比使用synchronized方法和语句的可以获得更加广泛的锁定操作。

  • void lock()： 获得锁
  • void unlock()： 释放锁

Lock是接口不能直接实例化，采用它的实现类ReentrantLock来实例化 ReentrantLock的构造方法：

  • ReentrantLock()：创建一个ReentrantLock实例

三、生产者消费者

生产者消费模式是一个非常经典的多线程协作模式。 实际上主要是包含了俩类线程：

  • 一类是生产者线程用于生产数据
  • 一类是消费者线程用于消费数据

为了了解生产者和消费者的关系，通常会采用共享的数据区域，像是个仓库。

  • 生产者生产数据后直接放置在共享数据区域，并不需要关心消费者的行为
  • 消费者直接从共享数据区域中获取数据，并不需要关心生产者的行为

3.1生产者消费者模式概述

为了体现生产和消费过程中的等待和唤醒, Java就提供了几个方法供我们使用，这几个方法在Object类中 Object类的等待和唤醒方法:

方法名说明
void wait( )导致当前线程等待，直到另一个线程调用该对象的 notify0方法或notifyl0方法
void notify( )唤醒正在等待对象监视器的单个线程
void notifyAll( )唤醒正在等待对象监视器的所有线程
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