Java核心类库（五）

唯小南
119 阅读5分钟

多线程

  • 为了解决上述问题就提出线程的概念，线程就是进程内部的程序流，也就是说操作系统内部支持多进程的，而每个进程的内部又是支持多线程的，线程是轻量的，新建线程会共享所在进程的系统资源，因此目前主流的开发都是采用多线程。
  • 多线程是采用时间片轮转法来保证多个线程的并发执行，所谓并发就是指宏观并行微观串行的机制。

线程的创建

Thread类

  • java.lang.Thread类代表线程，任何线程对象都是Thread类（子类）的实例
  • Thread类是线程的模板，封装了复杂的线程开启等操作，封装了操作系统的差异性

创建方式

自定义类继承Thread类并重写run方法，然后创建该类的对象调用start方法

自定义类实现Runnable接口并重写run方法，创建该类的对象作为实参来构造Thread类型的对象，然后使用Thread类型的对象调用start方法

  • Thread()：使用无参的方式构造对象
  • Thread(String name)：根据参数指定的名称来构造对象
  • Thread(Runnable target)：根据参数指定的引用来构造对象，其中Runnable是个接口类型
  • Thread(Runnable target, String name)：根据参数指定引用和名称来构造对象
  • void run()：若使用Runnable引用构造了线程对象，调用该方法时最终调用接口中的版本，若没有使用Runnable引用构造线程对象，调用该方法时则啥也不做
  • void start()：用于启动线程，Java虚拟机会自动调用该线程的run方法

执行流程

  • 执行main方法的线程叫做主线程，执行run方法的线程叫做新线程/子线程
  • 两个线程各自独立运行互不影响
  • 当run方法执行完毕后子线程结束，当main方法执行完毕后主线程结束
  • 两个线程执行没有明确的先后执行次序，由操作系统调度算法来决定

方式的比较

继承Thread类的方式代码简单，但是若该类继承Thread类后则无法继承其它类

实现 Runnable接口的方式代码复杂，但不影响该类继承其它类以及实现其它接口，因此以后的开发中推荐使用第二种方式

方式一

public class ThreadTest extends Thread {
  @Override
  public void run() {
    System.out.println("子线程");
  }
  public static void main(String[] args) {
    ThreadTest tt = new ThreadTest();
    tt.start();
  }
}

方式二

public class RunnableTest implements Runnable {
  @Override
  public void run() {
    System.out.println("子线程");
  }
  public static void main(String[] args) {
    RunnableTest rt = new RunnableTest();
    Thread t1 = new Thread(rt);
    t1.start();
  }
}

匿名内部类和lambda表达式

public static void main(String[] args) {
  // 匿名内部类的语法格式：父类/接口类型 引用变量名 = new 父类/接口类型() { 方法的重写 };
  Thread t1 = new Thread() {
    @Override
    public void run() {}
  }
  t1.start();
  new Thread() {
    @Override
    public void run() {}
  }.start();

  // 使用实现接口加匿名内部类的方式创建并启动线程
  Runnable ra = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {}
  }
  Thread t2 = new Thread(ra);
  t2.start();
  new Thread(new RUnnable() {
    @Override
    public void run() {}
  }).start()

  // labmbda表达式：(形参列表)->{ 方法体 };
  new Thread(()-> Systeam.out.println("子线程")).start();
  
}

常用的方法

static void yield()：当前线程让出处理器（离开Running状态），使当前线程进入Runnable 状态等待

static void sleep(times)：使当前线程从Running 放弃处理器进入Block状态, 休眠times毫秒, 再返回到Runnable如果其他线程打断当前线程的Block(sleep), 就会发生InterruptedException

void join()：等待该线程终止

public class ThreadJoinTest extends Thread {
  @Override
  public void run() {
    System.out.println("子线程");
    try {
      Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
  public static void main(String[] args) {
    ThreadJoinTest tjt = new ThreadJoinTest();
    tjt.start();
    try {
      tjt.join(5000); // 等待5秒
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
}

线程同步机制

当多个线程同时访问同一种共享资源时，可能会造成数据的覆盖等不一致性问题，此时就需要对线程之间进行通信和协调，该机制就叫做线程的同步机制

多个线程并发读写同一个临界资源时会发生线程并发安全问题

  • 异步操作:多线程并发的操作，各自独立运行
  • 同步操作:多线程串行的操作，先后执行的顺序

实现方式

在Java语言中使用synchronized关键字来实现同步/对象锁机制从而保证线程执行的原子性

使用同步代码块的方式实现部分代码的锁定

synchronized(类类型的引用) { 

    编写所有需要锁定的代码;

} 

使用同步方法的方式实现所有代码的锁定

synchronized(this) { 整个方法体的代码 } 

静态方法的锁定

public static void xxx(){

    synchronized(xxx类.class) {}

}

使用Lock（锁）实现线程同步

从Java5开始提供了更强大的线程同步机制—使用显式定义的同步锁对象来实现
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
该接口的主要实现类是ReentrantLock类，该类拥有与synchronized相同的并发性，在以后的线程 安全控制中，经常使用ReentrantLock类显式加锁和释放锁

  • ReentrantLock()：使用无参方式构造对象
  • void lock()：获取锁
  • void unlock()：释放锁

与synchronized方式的比较

  • Lock是显式锁，需要手动实现开启和关闭操作，而synchronized是隐式锁，执行锁定代码后自动释放

  • Lock只有同步代码块方式的锁，而synchronized有同步代码块方式和同步方法两种锁

  • 使用Lock锁方式时，Java虚拟机将花费较少的时间来调度线程，因此性能更好。 

    public class RunnableTest implements Runnable { private Demo dm = new Demo(); private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); // 准备了一把锁 @Override public /synchronized/ void run() { // 开始加锁 lock.lock(); //synchronized (this) { //synchronized (dm) { try { Thread.sleep(5000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //} //} lock.unlock(); // 实现解锁 } }

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