JAVA多線程知識匯總
線程概念
進(jìn)程：啟動一個應(yīng)用程序就叫一個進(jìn)程。 接著又啟動一個應(yīng)用程序，這叫兩個進(jìn)程。每個進(jìn)程都有一個獨(dú)立的內(nèi)存空間；進(jìn)程也是程序的一次執(zhí)行過程，是系統(tǒng)運(yùn)行程序的基本單位；系統(tǒng)運(yùn)行一個程序即是一個進(jìn)程從創(chuàng)建、運(yùn)行到消亡的過程。
線程：線程是在進(jìn)程內(nèi)部同時做的事情，一個進(jìn)程中可以有多個線程，這個應(yīng)用程序也可以稱之為多線程程序。
一個程序運(yùn)行后至少有一個進(jìn)程，一個進(jìn)程中可以包含多個線程
線程調(diào)度：
- 分時調(diào)度：所有線程輪流使用 CPU 的使用權(quán)，平均分配每個線程占用 CPU 的時間。
- 搶占式調(diào)度：優(yōu)先讓優(yōu)先級高的線程使用 CPU，如果線程的優(yōu)先級相同，那么會隨機(jī)選擇一個(線程隨機(jī)性)，Java使用的為搶占式調(diào)度。
創(chuàng)建多線程
方法一：創(chuàng)建Thread類的子類
- 創(chuàng)建Thread類的子類，并重寫該類的run()方法，設(shè)置線程任務(wù)。
- 創(chuàng)建Thread子類的實(shí)例，即創(chuàng)建了線程對象
- 調(diào)用線程對象的start()方法來啟動該線程
//方法一：
//定義Thread類的子類，并重寫該類的run()方法
public class MyThreadDemo01 extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20 ; i++) {
System.out.println(getName()+"-->"+i);
}
}
}
//主線程
public class MainThread01 {
public static void main(String[] args) {
//創(chuàng)建Thread子類的實(shí)例，即創(chuàng)建了線程對象
MyThreadDemo01 thread01 = new MyThreadDemo01();
//調(diào)用線程對象的start()方法來啟動該線程
thread01.start();
for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}
public static Thread currentThread() :返回對當(dāng)前正在執(zhí)行的線程對象的引用。
public String getName() :獲取當(dāng)前線程名稱。
public void start() :導(dǎo)致此線程開始執(zhí)行; Java虛擬機(jī)調(diào)用此線程的run方法。
public void run() :此線程要執(zhí)行的任務(wù)在此處定義代碼。
public static void sleep(long millis) :使當(dāng)前正在執(zhí)行的線程以指定的毫秒數(shù)暫停（暫時停止執(zhí)行）。
方法二：實(shí)現(xiàn)Runnable接口
- 定義Runnable接口的實(shí)現(xiàn)類，并重寫該接口的run()方法，設(shè)置線程任務(wù)
- 創(chuàng)建Runnable實(shí)現(xiàn)類對象
- 創(chuàng)建Thread類的對象，并且該對象構(gòu)造方法中傳遞Runnable實(shí)現(xiàn)類對象
- 調(diào)用Thread對象的start()方法來啟動線程
//方法二：
//定義Runnable接口的實(shí)現(xiàn)類，并重寫該接口的run()方法，設(shè)置線程任務(wù)
public class MyThreadDemo02 implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}
//主線程
public class MainThread {
public static void main(String[] args) {
//創(chuàng)建Runnable實(shí)現(xiàn)類對象
MyThreadDemo02 runnable = new MyThreadDemo02();
//創(chuàng)建Thread類的對象，并且該對象構(gòu)造方法中傳遞Runnable實(shí)現(xiàn)類對象
Thread thread02 = new Thread(runnable);
//調(diào)用Thread對象的start()方法來啟動線程
thread02.start();
for (int i = 0; i < 20 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}
方法三：匿名內(nèi)部類方式
- 匿名內(nèi)部類能夠簡化程序
//方法三：匿名內(nèi)部類
public class MainThread {
public static void main(String[] args) {
//Thread方式
new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}.start();
//Runnable接口方式
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}).start();
////////////////////////////////////////////////
for (int i = 0; i < 20 ; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}
線程安全問題
多線程訪問共享數(shù)據(jù)，，且多個線程中對資源有寫的操作，就會出現(xiàn)線程安全問題
線程安全問題都是由全局變量及靜態(tài)變量引起的。若每個線程中對全局變量、靜態(tài)變量只有讀操作，而無寫操作，一般來說，這個全局變量是線程安全的；若有多個線程同時執(zhí)行寫操作，一般都需要考慮線程同步， 否則的話就可能影響線程安全。
解決線程安全問題采用線程同步機(jī)制，主要有以下三種方式：
- 同步代碼塊
- 同步方法
- 鎖機(jī)制
同步代碼塊
同步代碼塊：synchronized 關(guān)鍵字可以用于方法中的某個區(qū)塊中，表示只對這個區(qū)塊的資源實(shí)行互斥訪問。
- 格式：synchronized(鎖對象){ //訪問共享數(shù)據(jù)的代碼 }
- 鎖對象可以是任意類型
- 多個線程對象要使用同一把鎖
- 鎖對象是將同步代碼塊鎖住，只讓線程在同步代碼塊中執(zhí)行
public class SafeRunnableDemo implements Runnable {
private int ticket = 100;
//同步代碼塊
//創(chuàng)建鎖對象
Object lock = new Object();
@Override
public void run() {
while (true){
//鎖住同步代碼塊
synchronized (lock){
if (ticket > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在賣第" + ticket + "張");
ticket--;
}
}
}
}
}
同步方法
同步方法：使用synchronized修飾的方法，就叫做同步方法，保證A線程執(zhí)行該方法的時候，其他線程只能在方法外等著
- 格式：修飾符 synchronized 返回值類型 方法名(參數(shù)列表) { //訪問共享數(shù)據(jù)的代碼 }
- 把共享了同步數(shù)據(jù)的代碼抽取出來，放入同步方法中
public class SafeRunnableDemo implements Runnable {
private int ticket = 100;
//同步方法
//定義一個同步方法
public synchronized void lock(){
//同步方法鎖住代碼塊
if (ticket > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在賣第" + ticket + "張");
ticket--;
}
}
//重寫run并使用同步方法
@Override
public void run() {
while (true){
lock();
}
}
}
Lock鎖
Lock提供了比synchronized更廣泛的鎖操作
- 在Lock接口中 void lock() 獲取鎖，void unlock() 釋放鎖
- 需要在成員位置處創(chuàng)建ReentraLock對象，在共享數(shù)據(jù)代碼塊之前調(diào)用方法lock()獲取鎖，在之后用unlock()方法釋放鎖
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class SafeRunnableDemo implements Runnable {
private int ticket = 100;
//Lock鎖方法
//創(chuàng)建ReentrantLock對象
Lock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true){
//在可能出現(xiàn)問題的代碼塊之前用lock()方法
lock.lock();
if (ticket > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在賣第" + ticket + "張");
ticket--;
}
//在可能出現(xiàn)問題的代碼塊之后用unlock()方法
lock.unlock();
}
}
}
線程機(jī)制
- NEW(新建)：線程剛被創(chuàng)建，但是并未啟動。還沒調(diào)用start()方法。
- Runnable(可運(yùn)行)：線程可以在java虛擬機(jī)中運(yùn)行的狀態(tài)，可能正在運(yùn)行自己代碼，也可能沒有，這取決于操作系統(tǒng)處理器。
- Blocked(鎖阻塞)：當(dāng)一個線程試圖獲取一個對象鎖，而該對象鎖被其他的線程持有，則該線程進(jìn)入Blocked狀態(tài)；當(dāng)該線程持有鎖時，該線程將變成Runnable狀態(tài)。
- Waiting(無限等待)：一個線程在等待另一個線程執(zhí)行一個（喚醒）動作時，該線程進(jìn)入Waiting狀態(tài)。進(jìn)入這個狀態(tài)后是不能自動喚醒的，必須等待另一個線程調(diào)用notify()或者notifyAll()方法才能夠喚醒。
- Timed Waiting(計(jì)時等待)：同waiting狀態(tài)，有幾個方法有超時參數(shù)，調(diào)用他們將進(jìn)入Timed Waiting狀態(tài)。這一狀態(tài) 將一直保持到超時期滿或者接收到喚醒通知。帶有超時參數(shù)的常用方法有Thread.sleep()、Object.wait()。
- Teminated(被終止)：因?yàn)閞un方法正常退出而死亡，或者因?yàn)闆]有捕獲的異常終止了run方法而死亡。
一個調(diào)用了某個對象的 Object.wait() 方法的線程會等待另一個線程調(diào)用此對象Object.notify()方法 或 Object.notifyAll()方法。
其實(shí)waiting狀態(tài)并不是一個線程的操作，它體現(xiàn)的是多個線程間的通信，可以理解為多個線程之間的協(xié)作關(guān)系， 多個線程會爭取鎖，同時相互之間又存在協(xié)作關(guān)系。
當(dāng)多個線程協(xié)作時，比如A，B線程，如果A線程在Runnable（可運(yùn)行）狀態(tài)中調(diào)用了wait()方法那么A線程就進(jìn)入 了Waiting（無限等待）狀態(tài)，同時失去了同步鎖。假如這個時候B線程獲取到了同步鎖，在運(yùn)行狀態(tài)中調(diào)用了 notify()方法，那么就會將無限等待的A線程喚醒。注意是喚醒，如果獲取到鎖對象，那么A線程喚醒后就進(jìn)入 Runnable（可運(yùn)行）狀態(tài)；如果沒有獲取鎖對象，那么就進(jìn)入到Blocked（鎖阻塞狀態(tài)）。
public class WaitAndSleep {
public static void main(String[] args) {
//創(chuàng)建鎖對象
Object lock = new Object();
//匿名內(nèi)部類創(chuàng)建線程1
new Thread(){
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"需要買票");
//用同步代碼塊包裹
synchronized (lock){
try {
//lock.wait(5000);//到5秒自動醒來
lock.wait();//進(jìn)入無限等待，需要喚醒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"買到了票");
}
}.start();
//匿名內(nèi)部類創(chuàng)建線程2
new Thread(){
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(5000);//等待5秒
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"出票了");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//用同步代碼塊包裹
synchronized (lock){
lock.notify();//如果有多個線程等待，隨機(jī)喚醒一個
//lock.notifyAll();//喚醒所有等待的線程
}
}
}.start();
}
}
線程池
當(dāng)在系統(tǒng)中用到了很多的線程，大量的啟動和結(jié)束動作會導(dǎo)致系統(tǒng)的性能變卡，響應(yīng)變慢，采用線程池可以解決這個問題。線程池就相當(dāng)于一個容器（如同ArrayList），執(zhí)行的任務(wù)放入線程池中，多出來的任務(wù)就等待線程池中的任務(wù)執(zhí)行完再放入。
- 使用線程池的工廠類 Executors 里的靜態(tài)方法 newFixedThreadPool 生產(chǎn)指定線程數(shù)量的線程池，返回為ExecutorService接口
- 創(chuàng)建一個類實(shí)現(xiàn)Runnable接口，重寫run方法，設(shè)置線程任務(wù)
- 調(diào)用ExecutorService中的submit方法，傳遞線程任務(wù)，開啟線程
- 銷毀線程池：ExecutorService中的shutdown方法
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
//線程池
public class ThreadPoolMain {
public static void main(String[] args) {
//使用線程池的工廠類 Executors里的靜態(tài)方法 newFixedThreadPool
// 生產(chǎn)指定線程數(shù)量的線程池，返回為ExecutorService接口
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
//調(diào)用ExecutorService中的submit方法，傳遞線程任務(wù)，開啟線程
es.submit(new ThreadPoolDemo01());
}
}
//////////////////////////////////////////////////////
//創(chuàng)建一個類實(shí)現(xiàn)Runnable接口，重寫run方法，設(shè)置線程任務(wù)
public class ThreadPoolDemo01 implements Runnable{
@Override
public void run() {
...
}
}
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