第十章 多线程

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10.1程序和进程和线程

程序:是为完成特定任务的一段静态的代码;

进程:是程序的一次执行过程,或是正在运行的一个程序;

线程: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;

10.2并行与并发

并行:多个人同时做不同的事; 并发:多个人做同一件事;

10.3多线程的创建方式一:继承于Thread类

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()
/**
 *打印偶数
 *///1.
class MyThread extends Thread{
    //2.
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i%2==0){
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}
​
​
public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        //3.
        MyThread t1 = new MyThread();
        //4.
        t1.start();
        System.out.println("hello");
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i%2==0){
                System.out.println(i+"***********************");
            }
        }
    }
}

10.4Thread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. 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,当前线程是阻塞状态。
9. isAlive():判断当前线程是否存活

10.5创建多线程的方式二:实现Runnable接口

①. 创建一个实现了Runnable接口的类
②. 实现类去实现Runnable中的抽象方法: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()
//1. 创建一个实现了Runnable接口的类
class MThread implements Runnable{
​
    //2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法:run()
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
​
        }
    }
}
​
​
public class ThreadTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        //3. 创建实现类的对象
        MThread mThread = new MThread();
        //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
        Thread t1 = new Thread(mThread);
        t1.setName("线程1");
        //5. 通过Thread类的对象调用start():① 启动线程 ②调用当前线程的run()-->调用了Runnable类型的target的run()
        t1.start();
    }
​
}

10.6比较创建线程的两种方式

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.实现的方式更适合来处理多个线程有共享数据的情况。

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。

10.7进程可以细化为多个线程

①每个线程,拥有自己独立的:栈、程序计数器。

②多个线程,共享同一个进程中的结构:方法区、堆。

10.8线程的生命周期

9.png

10.9解决线程安全问题

①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,锁。多个线程必须要共用同一把锁。
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,考虑使用当前类充当同步监视器。
class Window1 implements Runnable{
    private int ticket = 100;
    @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;
                }
            }
        }
    }
}
​
​
public class WindowTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        Window1 w = new Window1();
        Thread t1 = new Thread(w);
        t1.setName("窗口1");
        t3.start();
    }
​
}

②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。
class Window3 implements Runnable {
    private int ticket = 100;
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            show();
        }
    }
​
    private synchronized void show(){//同步监视器: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--;
            }
    }
}
​
​
public class WindowTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        Window3 w = new Window3();
        Thread t1 = new Thread(w);
        t1.setName("窗口1");
        t1.start();
    }
​
}

10.10死锁的理解

不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃,都在等待对方放弃自己需要的同步资源,就形成了线程的死锁

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        StringBuffer s1 = new StringBuffer();
        StringBuffer s2 = new StringBuffer();
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                synchronized (s1){
                    s1.append("a");
                    s2.append("1");
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    synchronized (s2){
                        s1.append("b");
                        s2.append("2");
                        System.out.println(s1);
                        System.out.println(s2);
                    }
                }
            }
        }.start();
​
​
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (s2){
                    s1.append("c");
                    s2.append("3");
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    synchronized (s1){
                        s1.append("d");
                        s2.append("4");
                        System.out.println(s1);
                        System.out.println(s2);
                    }
​
                }
            }
        }).start();
    }
}

10.11面试题: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()

class Window implements Runnable{
​
    private int ticket = 100;
    //1.实例化ReentrantLock
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    @Override
    public void run() {
        while(true){
            try{
                //2.调用锁定方法lock()
                lock.lock();
                if(ticket > 0){
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":售票,票号为:" + ticket);
                    ticket--;
                }else{
                    break;
                }
            }finally {
                //3.调用解锁方法:unlock()
                lock.unlock();
            }
​
        }
    }
}
​
public class LockTest {
    public static void main(String[] args) {
        Window w = new Window();
        
        Thread t1 = new Thread(w);
        
        t1.setName("窗口1");
​
        t1.start();
​
    }
}

10.12面试题: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块或同步方法中 3)关于是否释放同步监视器: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。

10.13创建线程的方式三:实现Callable接口

//1.创建一个实现Callable的实现类
class NumThread implements Callable{
    //2.实现call方法,将此线程需要执行的操作声明在call()中
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        int sum = 0;
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(i);
                sum += i;
            }
        }
        return sum;
    }
}
​
public class ThreadNew {
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建Callable接口实现类的对象
        NumThread numThread = new NumThread();
        //4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中,创建FutureTask的对象
        FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread);
        //5.将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中,创建Thread对象,并调用start()
        new Thread(futureTask).start();
​
        try {
            //6.获取Callable中call方法的返回值
            //get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值。
            Object sum = futureTask.get();
            System.out.println("总和为:" + sum);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

10.14创建线程的方式四:使用线程池

好处:

①提高响应速度(减少了创建新线程的时间)

②降低资源消耗(重复利用线程池中线程,不需要每次都创建)

③便于线程管理

class NumberThread implements Runnable{
​
    @Override
    public void run() {
        for(int i = 0;i <= 100;i++){
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
            }
        }
    }
}
​
public class ThreadPool {
​
    public static void main(String[] args) {
        //1. 提供指定线程数量的线程池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
        ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service;
​
        //2.执行指定的线程的操作。需要提供实现Runnable接口或Callable接口实现类的对象
        service.execute(new NumberThread());//适合适用于Runnable
        
        //3.关闭连接池
        service.shutdown();
    }
​
}