java多線程創(chuàng)建及線程安全詳解
更新時間：2021年05月13日 09:30:01 作者：ITdfq
多線程是日常開發(fā)中的常用知識，也是難用知識。通這篇文章主要給大家介紹了關于java多線程創(chuàng)建及線程安全的相關資料，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧
什么是線程
- 線程被稱為輕量級進程，是程序執(zhí)行的最小單位，它是指在程序執(zhí)行過程中，能夠執(zhí)行代碼的一個執(zhí)行單位。每個程序程序都至少有一個線程，也即是程序本身。
線程的狀態(tài)
- 新建（New）：創(chuàng)建后尚未啟動的線程處于這種狀態(tài)
- 運行（Runable）：Runable包括了操作系統線程狀態(tài)的Running和Ready，也就是處于此狀態(tài)的線程有可能正在執(zhí)行，也有可能正在等待著CPU為它分配執(zhí)行時間。
- 等待（Wating）：處于這種狀態(tài)的線程不會被分配CPU執(zhí)行時間。等待狀態(tài)又分為無限期等待和有限期等待，處于無限期等待的線程需要被其他線程顯示地喚醒，沒有設置Timeout參數的Object.wait()、沒有設置Timeout參數的Thread.join()方法都會使線程進入無限期等待狀態(tài)；有限期等待狀態(tài)無須等待被其他線程顯示地喚醒，在一定時間之后它們會由系統自動喚醒，Thread.sleep()、設置了Timeout參數的Object.wait()、設置了Timeout參數的Thread.join()方法都會使線程進入有限期等待狀態(tài)。
- 阻塞（Blocked）：線程被阻塞了，“阻塞狀態(tài)”與”等待狀態(tài)“的區(qū)別是：”阻塞狀態(tài)“在等待著獲取到一個排他鎖，這個時間將在另外一個線程放棄這個鎖的時候發(fā)生；而”等待狀態(tài)“則是在等待一段時間或者喚醒動作的發(fā)生。在程序等待進入同步區(qū)域的時候，線程將進入這種狀態(tài)。
- 結束（Terminated）：已終止線程的線程狀態(tài)，線程已經結束執(zhí)行。
多線程創(chuàng)建方法
繼承Thread
/**
* @Author GocChin
* @Date 2021/5/11 11:56
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* @QQ: 909256107
* @Descript:
*/
class MyThread extends Thread{
@Override
public void run() {
System.out.println(currentThread().getName()+"運行了");
}
}
class Test{
public static void main(String[] args) {
MyThread myThread = new MyThread();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"：運行了");
myThread.start();
}
}
實現Runable接口創(chuàng)建多線程
/**
* @Author GocChin
* @Date 2021/5/11 12:37
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* @Descript: 實現Runable接口的方式創(chuàng)建多線程
* 1.創(chuàng)建一個實現了Runable接口的類
* 2.實現類去實現Runable中的抽象方法，run();
* 3.創(chuàng)建實現類的對象
* 4.將此對象作為參數傳遞到Thread類的構造器中，創(chuàng)建Thread類的對象
* 5.通過Thread類的對象調用start()
*/
class MThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i<100;i++){
if (i%2!=0){
System.out.println(i);
}
}
}
}
public class ThreadTest1 {
public static void main(String[] args) {
//3.創(chuàng)建實現類的對象
MThread mThread = new MThread();
//4.將此對象作為參數傳遞到Thread類的構造器中，創(chuàng)建Thread類的對象
Thread thread = new Thread(mThread);
thread.start();
}
}
Thread和Runable創(chuàng)建多線程對比
開發(fā)中：優(yōu)先使用Runable
1.實現的方式沒有類的單繼承的局限性。
2.實現的方式跟適合處理多個線程有共享數據的情況。
聯系：Thread類中也實現了Runable，兩種方式都需要重寫run()。
實現Callable接口
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
/**
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* @Descript:
*/
class MCallable implements Callable<Integer> {
@Override
public Integer call() throws Exception {
int sum=0;
for(int i=0;i<100;i++){
sum+=i;
}
return sum;
}
}
public class CallableTest {
public static void main(String[] args) {
//執(zhí)行Callable 方式，需要FutureTask 實現實現，用于接收運算結果
FutureTask<Integer> integerFutureTask = new FutureTask<Integer>(new MCallable());
new Thread(integerFutureTask).start();
//接受線程運算后的結果
Integer integer = null;
try {
integer = integerFutureTask.get();
System.out.println(integer);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
與Runable相比，Callable功能更強大
相比run()方法可以有返回值
方法可以拋出異常
支持泛型的返回值
需要借助FutureTask類，比如獲取返回結果
使用線程池進行創(chuàng)建
線程池創(chuàng)建的好處
提高響應速度（減少了創(chuàng)建新線程的時間）
降低資源消耗（重復利用線程池中線程，不需要每次都創(chuàng)建）
便于線程管理：
- corePoolSize:核心線程池的大小
- maximumPoolSize:最大線程數
- keepAliveTime:線程沒有任務時最多保持多長時間后悔中止
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
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* @Descript:
*/
class Thread1 implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i=1;i<30;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
}
}
}
public class ThreadPool {
public static void main(String[] args) {
//創(chuàng)建線程池
ExecutorService executorService= Executors.newFixedThreadPool(10);
Thread1 threadPool = new Thread1();
for (int i=0;i<5;i++){
//為線程池分配任務
executorService.submit(threadPool);
}
//關閉線程池
executorService.shutdown();
}
}
Thread中的常用方法
- start()：啟動當前線程；調用當前線程的run();
- run()：通常需要重寫Thread類中的此方法，將創(chuàng)建的線程要執(zhí)行的操作聲明在此方法中。
- currentThread()：靜態(tài)方法，返回當前代碼的線程。
- getName()：獲取當前線程的名字。
- setName()：設置當前線程的名字。
- yield()：釋放當前cpu的執(zhí)行權，切換線程執(zhí)行。
- join()：在線程a中調用線程b的join(),此時線程a會進入阻塞狀態(tài)，知道線程b完全執(zhí)行完畢，線程a 才結束阻塞狀態(tài)。
- stop()：強制線程生命期結束。（過時了，不建議使用）
- isAlive()：判斷線程是否還活著。
- sleep(long millitime)：讓當前線程睡眠指定的事milltime毫秒。在指定的millitime毫秒時間內，當前線程是阻塞狀態(tài)。
線程的優(yōu)先級
線程的優(yōu)先級等級
- MAX_PRIORITY:10
- MIN_PRIORITY:1
- NORM_PRIORITY:5
涉及的方法
- getPriority()：返回線程的優(yōu)先值
- setPriority(int newPriority)：改變線程的優(yōu)先級
說明
- 線程創(chuàng)建時繼承父線程的優(yōu)先級
- 低優(yōu)先級知識獲得調度的概率低，并非一定是在高優(yōu)先級線程之后才被調用
線程的同步
多線程賣票
基于實現Runable的方式實現多線程買票
package demo2;
/**
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* @Descript: 創(chuàng)建三個窗口買票，總票數為100張，使用Runable接口的方式
* 存在線程安全問題，待解決
*/
class Thread2 implements Runnable{
private int ticket=100;
@Override
public void run() {
while (true){
if (ticket>0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":買票，票號為：" + ticket);
ticket--;
}else {
break;
}
}
}
}
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Thread2 thread2 = new Thread2();
Thread t1 = new Thread(thread2);
Thread t2 = new Thread(thread2);
Thread t3 = new Thread(thread2);
t1.setName("窗口一");
t2.setName("窗口二");
t3.setName("窗口三");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
實現結果，存在重復的票
如果在買票方法中加入sleep函數
public void run() {
while (true){
if (ticket>0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":買票，票號為：" + ticket);
ticket--;
}else {
break;
}
}
}
則運行結果可能會出現-1，表示也是不正常的
理想情況
極端情況
在java中，我們通過同步機制，來解決線程的安全問題。
同步代碼塊
synchronized(同步監(jiān)視器){
//需要被同步的代碼
}
說明
- 操作共享數據的代碼就是需要被同步的代碼。
- 共享數據：多個線程共同操作的變量，比如本題中的ticket就是共享數據。
- 同步監(jiān)視器：俗稱：鎖。任何一個類的對象都可以充當鎖。要求：多個線程必須要共用統一把鎖。
- 同步的方式，解決了線程的安全問題—好處。但是操作同步代碼時，只能有一個線程參與，其他線程等待。相當于是一個單線程的過程，效率低。-----局限性
- 使用Runable接口創(chuàng)建多線程的方式中，可以使用this關鍵字；在繼承Thread類中創(chuàng)建多線程中，慎用this充當同步監(jiān)視器，可以考慮使用當前類充當同步監(jiān)視器。Class clazz = Windows.class 因此 類也是一個對象
- 包裹操作共享數據的代碼 不能多也不能少
修改之后的代碼：
package demo2;
/**
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* @Descript: 創(chuàng)建三個窗口買票，總票數為100張，使用Runable接口的方式
* 存在線程安全問題，待解決
*/
class Thread2 implements Runnable{
private int ticket=100;
Object object = new Object();
@Override
public void run() {
while (true){
synchronized(object) { //括號中的內容可以直接使用當前對象this去充當
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":買票，票號為：" + ticket);
ticket--;
} else {
break;
}
}
}
}
}
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Thread2 thread2 = new Thread2();
Thread t1 = new Thread(thread2);
Thread t2 = new Thread(thread2);
Thread t3 = new Thread(thread2);
t1.setName("窗口一");
t2.setName("窗口二");
t3.setName("窗口三");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
結果
繼承Thread的方式，去使用同步代碼塊，需要將聲明的鎖對象設為statci，否則創(chuàng)建的對象的同步監(jiān)視器不唯一，就無法實現。
package demo2;
/**
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* @Date 2021/5/11 14:45
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* @Descript:
*/
class WindowsTest2 extends Thread{
private static int ticket=100;
private static Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while (true){
synchronized (obj){ //這里不能使用this去充當，可以直接寫一個Test.class 類也是對象
if (ticket>0){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(getName()+":買票，票號為："+ticket);
ticket--;
}else {
break;
}
}
}
}
}
public class Test2{
public static void main(String[] args) {
WindowsTest2 w1 = new WindowsTest2();
WindowsTest2 w2 = new WindowsTest2();
WindowsTest2 w3 = new WindowsTest2();
w1.setName("窗口一");
w2.setName("窗口二");
w3.setName("窗口三");
w1.start();
w2.start();
w3.start();
}
}
同步方法
如果操作共享數據的代碼完整的聲明在一個方法中，可以將此方法聲明為同步的。
通過實現Runable的方式實現同步方法。
package demo2;
/**
* @Author GocChin
* @Date 2021/5/11 13:37
* @Blog: itdfq.com
* @QQ: 909256107
* @Descript: 創(chuàng)建三個窗口買票，總票數為100張，使用Runable接口的方式
* 存在線程安全問題，待解決
*/
class Thread3 implements Runnable {
private int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (true) {
show();
}
}
private synchronized void show(){
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":買票，票號為：" + ticket);
ticket--;
}
}
}
public class Test3 {
public static void main(String[] args) {
Thread3 thread3 = new Thread3();
Thread t1 = new Thread(thread3);
Thread t2 = new Thread(thread3);
Thread t3 = new Thread(thread3);
t1.setName("窗口一");
t2.setName("窗口二");
t3.setName("窗口三");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
通過實現繼承Thread的方式實現同步方法。使用的同步監(jiān)視器是this，則不唯一，就會報錯。所以將該方法定義為static。當前的同步換時期就變成Test4.class了
package demo2;
/**
* @Author GocChin
* @Date 2021/5/11 14:45
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* @QQ: 909256107
* @Descript:
*/
class WindowsTest4 extends Thread{
private static int ticket=100;
private static Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while (true){
show();
}
}
public static synchronized void show(){//同步監(jiān)視器不是this了，而是當前的類
// public synchronized void show(){//同步監(jiān)視器是this ，t1,t2,t3
if (ticket>0){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":買票，票號為："+ticket);
ticket--;
}
}
}
public class Test4{
public static void main(String[] args) {
WindowsTest4 w1 = new WindowsTest4();
WindowsTest4 w2 = new WindowsTest4();
WindowsTest4 w3 = new WindowsTest4();
w1.setName("窗口一");
w2.setName("窗口二");
w3.setName("窗口三");
w1.start();
w2.start();
w3.start();
}
}
總結
- 同步方法仍然設計到同步監(jiān)視器，只是不需要我們去顯示的聲明。
- 非靜態(tài)的同步方法，同步監(jiān)視器是：this靜態(tài)的同步方法中，同步監(jiān)視器是類本身。
Lock鎖解決線程安全問題
synchronize與lock的異同
相同
- 都可以解決線程安全問題
不同
- synchronize機制在執(zhí)行相應的同步代碼以后，自動的釋放同步監(jiān)視器；Lock需要手動的啟動同步lock(),同時結束同步也需要手動的實現unlock()。
建議優(yōu)先使用順序
Lock------>同步代碼塊（已經進入了方法體，分配了相應資源）---->同步方法（在方法體之外）
package demo2;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* @Author GocChin
* @Date 2021/5/11 15:58
* @Blog: itdfq.com
* @QQ: 909256107
* @Descript:
*/
class Lock1 implements Runnable{
private int ticket=50;
//1.實例化
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while(true){
try {
//2.調用lock鎖定方法
lock.lock();
if (ticket>0){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"售票，票號為："+ticket);
ticket--;
}else{
break;
}
} finally {
//3.調用解鎖方法
lock.unlock();
}
}
}
}
public class LockTest1 {
public static void main(String[] args) {
Lock1 lock1 = new Lock1();
Thread t1 = new Thread(lock1);
Thread t2 = new Thread(lock1);
Thread t3 = new Thread(lock1);
t1.setName("窗口一");
t2.setName("窗口二");
t3.setName("窗口三");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
到此這篇關于java多線程創(chuàng)建及線程安全的文章就介紹到這了,更多相關java多線程創(chuàng)建內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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