Java基础Day08(多线程)
多线程
1. 线程
1.1 什么是线程:
程序中负责执行的哪个东东就叫做线程(执行路线,进程内部的执行序列或者说是进程的子任务)
多线程执行时,在栈内存中,每一个执行线程都有自己所属的栈内存空间。进行方法的压栈和弹栈。
1.2 流程图:
1.3 自定义多线程:
public class MyThread extends Thread{ /* * 利用继承中的特点 * 将线程名称传递 进行设置 */ public MyThread(String name){ super(name); } /* * 重写run方法 * 定义线程要执行的代码 */ public void run(){ for (int i = 0; i < 20; i++) { //getName()方法 来自父亲 System.out.println(getName()+i); }
}
}
//测试类
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
System.out.println(“这里是main线程”);
MyThread mt = new MyThread(“小强”);
mt.start();//开启了一个新的线程
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println(“旺财:”+i);
}
}
}
1.4 并发与并行
- 并发:指两个或多个事件在同一个时间段内发生。
- 并行:指两个或多个事件在同一时刻发生(同时发生)。
注意:单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的,只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同
理,线程也是一样的,从宏观角度上理解线程是并行运行的,但是从微观角度上分析却是串行运行的,即一个
线程一个线程的去运行,当系统只有一个CPU时,线程会以某种顺序执行多个线程,我们把这种情况称之为
线程调度。
1.5 线程与进程
进程:是指一个内存中运行的应用程序,每个进程都有一个独立的内存空间,一个应用程序可以同时运行多
个进程;进程也是程序的一次执行过程,是系统运行程序的基本单位;系统运行一个程序即是一个进程从创
建、运行到消亡的过程。
线程:线程是进程中的一个执行单元,负责当前进程中程序的执行,一个进程中至少有一个线程。一个进程
中是可以有多个线程的,这个应用程序也可以称之为多线程程序。
简而言之:一个程序运行后至少有一个进程,一个进程中可以包含多个线程
1.6 线程调度:
- 分时调度 : 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。
- 抢占式调度 : 优先让优先级高的线程使用 CPU,如果线程的优先级相同,那么会随机选择一个(线程随机性),Java使用的为抢占式调度。设置线程的优先级
1.7 抢占式调度详解
大部分操作系统都支持多进程并发运行,现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。比如:现在我
们上课一边使用编辑器,一边使用录屏软件,同时还开着画图板,dos窗口等软件。此时,这些程序是
在同时运行,”感觉这些软件好像在同一时刻运行着“。
实际上,CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核而
言,某个时刻,只能执行一个线程,而 CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉要快,看上去就是
在同一时刻运行。 其实,多线程程序并不能提高程序的运行速度,但能够提高程序运行效率,让CPU的
使用率更高。
1.8 Thread类
API中该类中定义了有关线程的一些方法,具体如下:
1.9 构造方法:
- public Thread() :分配一个新的线程对象。
- public Thread(String name) :分配一个指定名字的新的线程对象。
- public Thread(Runnable target) :分配一个带有指定目标新的线程对象。
- public Thread(Runnable target,String name) :分配一个带有指定目标新的线程对象并指定名字。
1.10 常用方法:
- public String getName() :获取当前线程名称。
- public void start() :导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法。
- public void run() :此线程要执行的任务在此处定义代码。
- public static void sleep(long millis) :使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停(暂时停止执行)。
- public static Thread currentThread() :返回对当前正在执行的线程对象的引用。
1.11 创建线程类
Java使用 java.lang.Thread 类代表线程,所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。每个线程的作用是完成一定的任务,实际上就是执行一段程序流即一段顺序执行的代码。Java使用线程执行体来代表这段程序流。
Java中通过继承Thread类来创建并启动多线程的步骤如下:
1. 定义Thread类的子类,并重写该类的run()方法,该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务,因此把run()方法称为线程执行体。
2. 创建Thread子类的实例,即创建了线程对象
3. 调用线程对象的start()方法来启动该线程
测试类 public class Demo01 { public static void main(String[] args) { //创建自定义线程对象 MyThread mt = new MyThread("新的线程!"); //开启新线程 mt.start(); //在主方法中执行for循环 for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println("main线程!"+i); } } } 自定义线程类: public class MyThread extends Thread { //定义指定线程名称的构造方法
public MyThread(String name) { //调用父类的String参数的构造方法,指定线程的名称 super(name);
/**
* 重写run方法,完成该线程执行的逻辑
*/
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(getName()+”:正在执行!”+i);
}
}
}
}
1.12 创建线程方式二
步骤如下:
1. 定义Runnable接口的实现类,并重写该接口的run()方法,该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。
2. 创建Runnable实现类的实例,并以此实例作为Thread的target来创建Thread对象,该Thread对象才是真正的线程对象。
3. 调用线程对象的start()方法来启动线程。
public class MyRunnable implements Runnable{ @Override public void run() { for (int i = 0; i < 20; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i); } } } public class Demo { public static void main(String[] args) { //创建自定义类对象 线程任务对象 MyRunnable mr = new MyRunnable(); //创建线程对象 Thread t = new Thread(mr, "小强"); t.start(); for (int i = 0; i < 20; i++) { System.out.println("旺财 " + i); } } }
- 通过实现Runnable接口,使得该类有了多线程类的特征。
- run()方法是多线程程序的一个执行目标。
- 所有的多线程代码都在run方法里面。
- Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。
1.13 Thread和Runnable的区别
如果一个类继承Thread,则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话,则很容易的实现资源共享。
1.14 实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势:
1. 适合多个相同的程序代码的线程去共享同一个资源。
2. 可以避免java中的单继承的局限性。
3. 增加程序的健壮性,实现解耦操作,代码可以被多个线程共享,代码和线程独立。
4. 线程池只能放入实现Runable或Callable类线程,不能直接放入继承Thread的类。
扩充:在java中,每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程,一个是垃圾收集线程。因为每当使用命Java令执行一个类的时候,都会启动一个JVM,每一个JVM其实在就是在操作系统中启动了一个进程。
1.15 匿名内部类方式实现线程的创建
使用线程的内匿名内部类方式,可以方便的实现每个线程执行不同的线程任务操作。
使用匿名内部类的方式实现Runnable接口,重新Runnable接口中的run方法:
public class NoNameInnerClassThread {
public static void main(String[] args) {
// new Runnable(){
// public void run(){
// for (int i = 0; i < 20; i++) {
// System.out.println("张宇:"+i);
// }
// }
// }; //‐‐‐这个整体 相当于new MyRunnable()
Runnable r = new Runnable(){
public void run(){
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("张宇:"+i);
} }
};
new Thread(r).start();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("费玉清:"+i);
} } }
2.1 线程安全
如果有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。程序每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。
2.2 线程同步
使用多个线程访问同一资源的时候,且多个线程中对资源有写的操作,就容易出现线程安全问题。
-
同步代码块。
-
synchronized 关键字可以用于方法中的某个区块中,表示只对这个区块的资源实行互斥访问。
- 格式:synchronized(同步锁){需要同步操作的代码}
-
/* * 执行卖票操作 */ @Override public void run() { //每个窗口卖票的操作 //窗口 永远开启 while(true){ synchronized (lock) { if(ticket>0){//有票 可以卖 //出票操作 //使用sleep模拟一下出票时间 try { Thread.sleep(50); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto‐generated catch block e.printStackTrace(); } //获取当前线程对象的名字 String name = Thread.currentThread().getName(); System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐); } } }
-
-
同步方法。
- 同步方法:使用synchronized修饰的方法,就叫做同步方法,保证A线程执行该方法的时候,其他线程只能在方法外等着。
- 格式: public synchronized void method(){可能会产生线程安全问题的代码}
-
/* * 执行卖票操作 */ @Override public void run() { //每个窗口卖票的操作 //窗口 永远开启 while(true){ sellTicket(); } } /* * 锁对象 是 谁调用这个方法 就是谁 * 隐含 锁对象 就是 this * */ public synchronized void sellTicket(){ if(ticket>0){//有票 可以卖 //出票操作 //使用sleep模拟一下出票时间 try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto‐generated catch block e.printStackTrace(); } //获取当前线程对象的名字 String name = Thread.currentThread().getName(); System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐); } } }
- 同步方法:使用synchronized修饰的方法,就叫做同步方法,保证A线程执行该方法的时候,其他线程只能在方法外等着。
-
锁机制。
- java.util.concurrent.locks.Lock 机制提供了比synchronized代码块和synchronized方法更广泛的锁定操作,同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有,除此之外更强大,更体现面向对象。Lock锁也称同步锁,加锁与释放锁方法化了。
- public void lock() :加同步锁。
- public void unlock() :释放同步锁
-
Lock lock = new ReentrantLock(); /* * 执行卖票操作 */ @Override public void run() { //每个窗口卖票的操作 //窗口 永远开启 while(true){ lock.lock(); if(ticket>0){//有票 可以卖 //出票操作 //使用sleep模拟一下出票时间 try { Thread.sleep(50); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto‐generated catch block e.printStackTrace(); } //获取当前线程对象的名字 String name = Thread.currentThread().getName(); System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐); } lock.unlock(); } } }
- java.util.concurrent.locks.Lock 机制提供了比synchronized代码块和synchronized方法更广泛的锁定操作,同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有,除此之外更强大,更体现面向对象。Lock锁也称同步锁,加锁与释放锁方法化了。
2.3 线程状态
线程状态
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导致状态发生条件 |
NEW(新建) | 线程刚被创建,但是并未启动。还没调用start方法。 |
Runnable(可运行)
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线程可以在java虚拟机中运行的状态,可能正在运行自己代码,也可能没有,这取决于操作系统处理器。
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Blocked(锁阻塞)
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当一个线程试图获取一个对象锁,而该对象锁被其他的线程持有,则该线程进入Blocked状态;当该线程持有锁时,该线程将变成Runnable状态。
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Waiting(无限等待)
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一个线程在等待另一个线程执行一个(唤醒)动作时,该线程进入Waiting状态。进入这个状态后是不能自动唤醒的,必须等待另一个线程调用notify或者notifyAll方法才能够唤醒。
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TimedWaiting(计时等待)
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同waiting状态,有几个方法有超时参数,调用他们将进入Timed Waiting状态。这一状态将一直保持到超时期满或者接收到唤醒通知。带有超时参数的常用方法有Thread.sleep 、Object.wait。
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Teminated(被终止)
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因为run方法正常退出而死亡,或者因为没有捕获的异常终止了run方法而死亡。
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