Java 线程

是小虫子啊
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1、线程 Thread

创建线程的方法：

  • 1、将一个类声明为Thread的子类，这个子类应该重写Thread类的方法 run
  • 2、创建一个线程类是声明实现类 Runnable 接口。那个类然后实现了 run 方法。

2、继承 Thread 类

  • 重写 run() 方法。
  • 创建线程对象，调用start()方法启动线程
package Demos_duoxiancheng;
​
public class Demo1 extends Thread{
​
    // 继承Thread类，然后重写run方法。
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0;i<1000;i++){
            System.out.println("runing,多线程-"+i);
        }
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个线程类。
        Demo1 dd = new Demo1();
        // 调用start()方法启动线程
        dd.start();
​
        // 这是一个主线程
        for (int i = 0;i<1000;i++){
            System.out.println("主线程："+i);
        }
    }
}
​

3、实现 Runnable接口

  • 继承 Runnable 接口
  • 实现 run 方法
  • 然后new Thread(obj).start();
package Demos_duoxiancheng;
​
// 创建线程方式2，实现Runnable接口，重写run方法。执行线程需要丢入runnable接口实例，调用start方法
public class Demo3 {
    public static void main(String[] args) {
        TestRunnable t1 = new TestRunnable("https://xxx.com/aa/x.jgp","go.jpg");
        TestRunnable t2 = new TestRunnable("https://xxx.com/aa/y.jgp","wechatpay.jpg");
        TestRunnable t3 = new TestRunnable("https://xxx.com/aa/z.jgp,"alipay.jpg");
​
        new Thread(t1).start();
        new Thread(t2).start();
        new Thread(t3).start();
    }
}
​
class TestRunnable implements Runnable{
​
    String url;
    String filename;
​
    TestRunnable(String url,String filename){
        this.url = url;
        this.filename = filename;
    }
​
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("下载了文件："+this.filename);
    }
}

4、Thread 和 Runnable 小结

继承Thread类

  • 子类继承Thread类具备多线程能力
  • 启动线程：子类对象.start()
  • 不建议使用：避免OOP单继承局限性

实现Runnable接口

  • 实现接口Runnable具备有多线程能力
  • 启动线程：传入目标对象+Thread对象.start()
  • 推荐使用：避免单继承局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用。

5、Callable接口

  • 可以定义返回值
  • 可以抛出异常
package Demos_duoxiancheng;
​
import org.apache.commons.io.FileUtils;
​
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;
​
// 创建线程3，实现callable接口
public class demo4_callable implements Callable<Boolean> {
​
    private String url;
    private String filename;
​
    public demo4_callable(String s, String s1) {
        this.url = s;
        this.filename = s1;
    }
​
    @Override
    public Boolean call() throws Exception {
        WebDownload2 webDownload2 = new WebDownload2();
        webDownload2.downloader(url,filename);
        System.out.println("下载了文件："+this.filename);
        return true;
    }
​
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        demo4_callable t1 = new demo4_callable("https://kuangstudy.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/bbs/2023/10/16/kuangstudyb67cc598-9e1a-4e17-a7de-f4ecdd7f8d32.jpg","go.jpg");
        demo4_callable t2 = new demo4_callable("https://kuangstudy.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/bbs/2021/07/21/kuangstudyb62b0ccb-55b5-4572-b067-347314beac15.jpg","wechatpay.jpg");
        demo4_callable t3 = new demo4_callable("https://kuangstudy.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/bbs/2021/07/21/kuangstudy69ec9992-bed7-4eec-a550-5fe2aeb44737.jpg","alipay.jpg");
​
​
        // 1.创建执行服务-线程池
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
​
        // 2.提交执行
        Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);
        Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);
        Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);
​
        // 3.获取结果
        Boolean rs1 = r1.get();
        Boolean rs2 = r2.get();
        Boolean rs3 = r3.get();
​
        // 4.关闭服务
        ser.shutdownNow();
    }
}
​
​
class WebDownload2{
    public void downloader(String url,String filename){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(filename));
        } catch (MalformedURLException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

6、静态代理

  • 真是对象和代理对象都要实现同一个接口
  • 代理对象要代理真是角色
代理对象中要添加一个被代理对象的属性，以便方便调用。

7、lambda

  • 匿名内部类，没有类的名称，必须借助接口或者父类
  • lambda表达式只能有一行代码的情况下才能简化成一行，如果有多行，那么{}就不能省略
  • 多个参数类型也可以去掉，如果有多个参数，则需要保留括号，去掉类型就都去掉，保留则都保留
  • Runnable 接口就是只有一个方法，我们可以用lambda方式去启动它
package Demos_duoxiancheng.lambda_;
​
public class TestLambda {
​
    public static void main(String[] args) {
        // lambda
        ILike like = () -> {
            System.out.println("lambda test");
        };
        like.like();
    }
}
interface ILike{
    void like();
}
===================================
package Demos_duoxiancheng.lambda_;
​
public class TestLambda {
​
    public static void main(String[] args) {
        ILike like = (String name) -> {
            System.out.printf("lambda test %s%n", name);
        };
        like.like("bane");
    }
}
​
interface ILike{
    void like(String name);
}
==========================
public class TestLambda {
public static void main(String[] args) {
        ILike like = name -> System.out.printf("lambda test %s%n", name);
        like.like("bane");
    }
}
​
interface ILike{
    void like(String name);
}

8、线程状态

创建状态、就绪状态、阻塞状态、运行状态、死亡状态。

image-20240807211650366.png

  • setPriority(int newPriority) 更改线程的优先级
  • 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
  • void join() 等待该线程终止
  • static void yield() 暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程
  • void interrupt() 中断线程，（别用这个方法）
  • boolean isAlive() 测试线程是否处于活动状态。

线程最优的停止方法是使用 标志位--> 设置一个标志位，然后让线程自己停止。不使用Thread自带的停止方法。

9、线程休眠

  • sleep(时间) 指定当前线程阻塞时间 毫秒
  • sleep存在异常InterruptedException，要捕获该异常或抛出
  • sleep时间达到后，线程进入就绪状态
  • 每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁

10、yield

  • 礼让线程，让当前正在执行的线程暂停，但不阻塞。
  • 将线程从运行状态转为就绪状态
  • 礼让不一定成功。A B 两个线程，A yield之后，A B 会重新竞争CPU，不能保证A yield 之后B一定就能执行。

11、join

  • join合并线程，待此线程执行完后，再执行其他线程，其他线程阻塞。（类似插队）
  • 要生成一个Thread对象，然后用它来调用join
// 测试join方法
public class TestJoin implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <10 ; i++) {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("testJoin is running");
        }
    }
​
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TestJoin t1 = new TestJoin();
        Thread thr = new Thread(t1);
        thr.start();
​
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("主线程第"+i+"次");
            thr.join();
        }
    }
}
​

12、线程状态

Thread thread = new Thread();
​
thread.State state = Thread.getState();
​
判断state状态
    state == Thread.State.TERMINATED

13、线程优先级

  • Java 提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程，线程调度器按照优先级决定应该调度哪个线程来执行。

  • 线程的优先级用数字表示，范围从 1~10；

    • Thread.MIN_PRIORITY = 1;
    • Thread.MAX_PRIORITY = 10;
    • Thread.NORM_PRIORITY = 5;

  • 使用以下方式改变或获取优先级

    • getPriority(); setPriority(int xxx);

  • 要先设置优先级再启动

MyPriority my = new MyPriority();
​
Thread t1 = new Thread(my);
​
t1.setPriority(2);

14、守护线程

  • 线程分为用户线程和守护线程
  • 虚拟机必须确保用户线程执行完毕
  • 虚拟机不用等守护线程执行完毕
  • 后台记录操作日志，监控内存，垃圾回收等都用到了守护线程。
  • 用户线程执行完毕之后，虚拟机会去关闭守护线程。
// 测试守护线程
public class TestDaemon {
    public static void main(String[] args) {
        God god = new God();
        You you = new You();

        Thread a = new Thread(god);
        a.setDaemon(true); // 默认false是用户线程，正常的线程都是用户线程。
        a.start(); // God 守护线程启动
        
        new Thread(you).start();
    }
}

class God implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("God 永生");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }
}

class You implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("你度过了第"+i+"次生日");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

15、线程同步

多个线程操作同一个资源

线程同步的条件：队列 + 锁

  • 为了保证数据在方法中被访问时的正确性，在访问时加入 锁机制 synchronized，当一个线程获得对象的排他锁，独占资源，其他线程必须等待，使用后释放锁即可，存在以下问题：

    • 一个线程持有锁会导致其他所有需要次锁的线程挂起
    • 在多线程竞争下，加锁，释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，引起性能问题
    • 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁，会导致优先级倒置，引起性能问题。

同步方法：

  • 由于我们可以通过 private 关键字来保证数据对象只能被方法访问，所以我们只需要针对方法提出一套机制，这套机制就是 synchronized 关键字，它包括两种用法：synchronized 方法 和 synchronized块

    • 同步方法：public synvhronized void method(int args){}

  • synchronized 方法控制对”对象“的访问，每个对象对应一把锁，每个 synchronized 方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行，否则线程会阻塞，方法一旦执行，就独占该锁，直到该方法返回才释放锁，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，继续执行

// synchronized 方法
public synchronized void buy(){
    // 买票逻辑
}
// 这个时候，锁的对象就是 this 当前类本身。

// synchronized 块
public void buy(){
    
    synchronized(Account){ // Account 是 obj
        // 这里是扣Account账户钱的逻辑，这个时候锁的对象是动态的，都是针对传进来的对象
    }
    
}

16、死锁

产生死锁的四个必要条件：

  • 1、互斥条件，一个资源每次只能被一个进程使用
  • 请求与保持条件，一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得得资源保持不妨。
  • 不剥夺条件，进程已获得得资源，在未使用完之前，不能强行剥夺
  • 循环等待条件，若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系

17、Lock锁

  • java.util.concurrent.loks.Lock 接口时控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。
  • ReentrantLock(可重入锁) 类实现了Lock，它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是 ReentrantLock，可以显示加锁和释放锁。

synchronized 与 Lock 对比

  • Lock是显示锁（手动开启和关闭锁）synchronized 是隐式锁，出了作用域自动释放。

  • Lock 只有代码块锁，synchronized有代码块和方法锁

  • 使用Lock锁，JVM将花费较少时间来调度线程，性能更好。有更好的扩展性（提供更多的子类）

  • 优先顺序

    • Lock > 同步代码块(已经进入了方法体，分配了相应资源)>同步方法(在方法体之外)
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TestLock {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TestLock2 tl = new TestLock2();

        Thread t1 = new Thread(tl);
        Thread t2 = new Thread(tl);
        Thread t3 = new Thread(tl);
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

class TestLock2 implements Runnable{

    private int num = 10;
    private final ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                reentrantLock.lock();
                if (num > 0) {
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.print(Thread.currentThread().getName() + " ");
                    System.out.println(num--);
                } else {
                    System.out.println("没票了");
                    break;
                }

            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            } finally {
                reentrantLock.unlock();
            }
        }
    }
}

18、线程协作

生产者消费者模式

  • Java 提供了几个方法解决线程之间的通信问题

    • wait() 表示线程一直等待，知道其他线程通知，与sleep不同，会释放锁
    • wait(long timeout) 指定等待的毫秒数
    • notify() 唤醒一个处于等待状态的线程
    • notifyAll() 唤醒同一个对象上所有调用wait()方法的线程，优先级高的线程优先调度

注意：均是Object类的方法，都只能在同步方法或者同步代码块中使用，否则会抛出异常lllegalMonitorStateException

19、信号灯法

是建立一个标志位，然后掉wait 或 notify

20、线程池

  • corePoolSize：核心池的大小
  • maximumPoolSize：最大线程数
  • keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后终止

JDK5.0起提供了线程池相关的API：ExecutorService 和 Executors

ExecutorService： 真正的线程池接口。常见子类ThradPoolExecutor

  • void execute(Runnable command):执行任务/命令，没有返回值，一般来执行Runnable
  • Future submit(Callable task):执行任务，有返回值，一般来执行Callable
  • void shutdown():关闭连接池

Executors： 工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

// 测试线程池
public class TestPool {


    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService ec = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 25; i++) {
            ec.execute(new MyThread());
            Thread.sleep(500);
        }
        ec.shutdown();
    }
}

class MyThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(600);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}
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