學(xué)習(xí)java多線程
介紹
程序(program)是為完成特定任務(wù)、用某種語言編寫的一組指令的集合。即指一段靜態(tài)的代碼,靜態(tài)對(duì)象。
進(jìn)程(process)是程序的一次執(zhí)行過程,或是正在運(yùn)行的一個(gè)程序。是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程:有它自身的產(chǎn)生、存在和消亡的過程?!芷?br />
>如:運(yùn)行中的QQ,運(yùn)行中的MP3播放器
>程序是靜態(tài)的,進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的
>進(jìn)程作為資源分配的單位,系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)會(huì)為每個(gè)進(jìn)程分配不同的內(nèi)存區(qū)域
線程(thread),進(jìn)程可進(jìn)一步細(xì)化為線程,是一個(gè)程序內(nèi)部的一條執(zhí)行路徑。若一個(gè)進(jìn)程同一時(shí)間并行執(zhí)行多個(gè)線程,就是支持多線程的線程作為調(diào)度和執(zhí)行的單位,每個(gè)線程擁有獨(dú)立的運(yùn)行棧和程序計(jì)數(shù)器(pc),線程切換的開銷??;
一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程共享相同的內(nèi)存單元/內(nèi)存地址空間→它們從同一堆中分配對(duì)象,可以訪問相同的變量和對(duì)象。這就使得線程間通信更簡(jiǎn)便、高效。但多個(gè)線程操作共享的系統(tǒng)資源可能就會(huì)帶來安全的隱患。
為什么需要多線程
眾所周知,CPU、內(nèi)存、I/O 設(shè)備的速度是有極大差異的,為了合理利用 CPU 的高性能,平衡這三者的速度差異,計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、編譯程序都做出了貢獻(xiàn)。
線程狀態(tài)轉(zhuǎn)換
新建(New)
創(chuàng)建后尚未啟動(dòng)。
就緒(Runnable)
可能正在運(yùn)行,也可能正在等待 CPU 時(shí)間片。
包含了操作系統(tǒng)線程狀態(tài)中的 Running 和 Ready。
阻塞(Blocking)
等待獲取一個(gè)排它鎖,如果其線程釋放了鎖就會(huì)結(jié)束此狀態(tài)。
無限期等待(Waiting)
等待其它線程顯式地喚醒,否則不會(huì)被分配 CPU 時(shí)間片。
限期等待(Timed Waiting)
無需等待其它線程顯式地喚醒,在一定時(shí)間之后會(huì)被系統(tǒng)自動(dòng)喚醒。
調(diào)用 Thread.sleep() 方法使線程進(jìn)入限期等待狀態(tài)時(shí),常常用“使一個(gè)線程睡眠”進(jìn)行描述。
調(diào)用 Object.wait() 方法使線程進(jìn)入限期等待或者無限期等待時(shí),常常用“掛起一個(gè)線程”進(jìn)行描述。
睡眠和掛起是用來描述行為,而阻塞和等待用來描述狀態(tài)。
阻塞和等待的區(qū)別在于,阻塞是被動(dòng)的,它是在等待獲取一個(gè)排它鎖。而等待是主動(dòng)的,通過調(diào)用 Thread.sleep() 和 Object.wait() 等方法進(jìn)入。
死亡(Terminated)
可以是線程結(jié)束任務(wù)之后自己結(jié)束,或者產(chǎn)生了異常而結(jié)束。
線程使用方式
有三種使用線程的方法:
實(shí)現(xiàn) Runnable 接口;
實(shí)現(xiàn) Callable 接口;
繼承 Thread 類。
實(shí)現(xiàn) Runnable 和 Callable 接口的類只能當(dāng)做一個(gè)可以在線程中運(yùn)行的任務(wù),不是真正意義上的線程,因此最后還需要通過 Thread 來調(diào)用。可以說任務(wù)是通過線程驅(qū)動(dòng)從而執(zhí)行的。
繼承 Thread 類
public class ThreadTest { /** * 多線程的創(chuàng)建, * 方式一: * 1.繼承與Thread類 * 2.重寫Thread類的run方法->將此線程執(zhí)行的操作聲明在run中 * 3.創(chuàng)建Thread類的子類 * 4.通過此對(duì)象調(diào)用start */ public static void main(String[] args) { // 創(chuàng)建Thread類的子類的對(duì)象 MyThread t1 = new MyThread(); //不能通過run方法開啟線程,因?yàn)檫€會(huì)在主線程中運(yùn)行,應(yīng)該使用start方法開啟線程 //不能通過調(diào)用兩次start方法來開啟兩個(gè)子線程 t1.start(); //可以通過再創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象來實(shí)現(xiàn) for (int i=0;i<1000;i++){ if (i%2!=0){ System.out.println(i+"****"); } } } } class MyThread extends Thread{ @Override public void run() { for (int i=0;i<1000;i++){ if (i%2==0){ System.out.println(i); } } } }
/** * 方式二: * 匿名子類創(chuàng)建,針對(duì)只調(diào)用一次的線程 */ public static void main(String[] args) { MyThread1 myThread1 = new MyThread1(); myThread1.start(); MyThread2 myThread2 = new MyThread2(); myThread2.start(); //通過匿名子類實(shí)現(xiàn)調(diào)用:特點(diǎn)只需要調(diào)用一次的子線程 new Thread(){ @Override public void run() { for (int i=0;i<1000;i++){ if (i%3==0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"***"+i); } } } }.start(); } } class MyThread1 extends Thread{ @Override public void run() { for (int i=0;i<100;i++){ if (i%2!=0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"***"+i); } } } } class MyThread2 extends Thread{ @Override public void run() { for (int i=0;i<100;i++){ if (i%2==0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"***"+i); } } } }
實(shí)現(xiàn) Runnable 接口
package com.atguigu.juc.runnable; /** * 創(chuàng)建多線程方式Runnable * 1.創(chuàng)建一個(gè)實(shí)現(xiàn)Runnable接口的類 * * 2.實(shí)現(xiàn)類去實(shí)現(xiàn)Runnable中的抽象方法: run( ) * * 3.創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)類的對(duì)象 * * 4、將此對(duì)象作為參數(shù)傳遞到Thread類的構(gòu)造器中,創(chuàng)建Thread類的對(duì)象 * * 5,通過Thread類的對(duì)象調(diào)用start() */ public class TestThread { public static void main(String[] args) { //3.創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)類的對(duì)象 MyThread myThread = new MyThread(); //4、將此對(duì)象作為參數(shù)傳遞到Thread類的構(gòu)造器中,創(chuàng)建Thread類的對(duì)象 Thread t1 = new Thread(myThread); //5,通過Thread類的對(duì)象調(diào)用start() t1.start(); } } //1.創(chuàng)建一個(gè)實(shí)現(xiàn)Runnable接口的類 class MyThread implements Runnable{ //2.實(shí)現(xiàn)類去實(shí)現(xiàn)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(i); } } } }
實(shí)現(xiàn) Callable 接口
線程常見方法
package com.atguigu.juc.tset01; /** * 1.yield():釋放當(dāng)前cpu的執(zhí)行權(quán) * * 2.start():啟動(dòng)當(dāng)前線程;調(diào)用當(dāng)前線程的run() * * 3.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 * * 4.getName()∶獲取當(dāng)前線程的名字 * * 5.setName():設(shè)置當(dāng)前線程的名字 * * 6.currentThread():靜態(tài)方法,返回執(zhí)行當(dāng)前代碼的線程 * * 7.join():在線程a中調(diào)用線程b的join(),此時(shí)線程a就進(jìn)入阻塞狀態(tài),直到線程b完全執(zhí)行完以后,線程a才結(jié)束阻塞狀態(tài)。 * * 8.sleep():讓當(dāng)前線程"睡眠”指定的毫秒。在指定的毫秒時(shí)間內(nèi),當(dāng)前線程是阻塞狀態(tài)。 * */ public class MyThreatTest { public static void main(String[] args) { TestMyThread t1 = new TestMyThread(); t1.start(); new Thread(){ @Override public void run(){ for (int i=0;i<100;i++){ if (i%2==0){ try { sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "子線程" + i); yield(); } } } }.start(); for (int i=0;i<100;i++){ if (i%3==0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "main方法" + i); } if (i==20){ try { t1.join(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } } class TestMyThread extends Thread{ @Override public void run(){ for (int i=0;i<100;i++){ if (i%5==0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "2222222222222子線程" + i); } } } }
synchronized鎖機(jī)制
- 一把鎖只能同時(shí)被一個(gè)線程獲取,沒有獲得鎖的線程只能等待;
- 每個(gè)實(shí)例都對(duì)應(yīng)有自己的一把鎖(this),不同實(shí)例之間互不影響;例外:鎖對(duì)象是*.class以及synchronized修飾的是static方法的時(shí)候,所有對(duì)象公用同一把鎖
- synchronized修飾的方法,無論方法正常執(zhí)行完畢還是拋出異常,都會(huì)釋放鎖
同步代碼---Runnable接口方式
/** *方式一:同步代碼塊 * synchronized(同步監(jiān)視器){ * //需要被同步的代碼 * } * 說明: * 1.操作共享數(shù)據(jù)的代碼,即為需要被同步的代碼 * 2.共享數(shù)據(jù):多個(gè)線程共同操作的變量 * 3.同步監(jiān)視器,俗稱:鎖。任何一個(gè)類的對(duì)象都可以作為索 * 4.在Java中,我們通過同步機(jī)制,來解決線程的安全問題。 * 補(bǔ)充:在實(shí)現(xiàn)Runnable接口創(chuàng)建多線程的方式中,我們可以考慮使用this充當(dāng)同步監(jiān)視器。 * 方式二:同步方法 * 如果操作共享數(shù)據(jù)的代碼完整的聲明在一個(gè)方法中,我們不妨將此方法聲明同步的。 * 5.同步的方式,解決了線程的安全問題。---好處 * 操作同步代碼時(shí),只能有一個(gè)線程參與,其他線程等待。相當(dāng)于是一個(gè)單線程的過程,效率低。 */ public class WindowToRunnable { public static void main(String[] args) { Window2 window2 = new Window2(); Thread t1 = new Thread(window2); Thread t2 = new Thread(window2); Thread t3 = new Thread(window2); t1.setName("窗口1"); t2.setName("窗口2"); t3.setName("窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } } class Window2 implements Runnable{ //這里不用加static,因?yàn)檎{(diào)用的對(duì)象只有一個(gè) private int ticket=100; @Override public void run() { while (true) { synchronized (this.getClass()){ if (ticket > 0) { // try { // Thread.sleep(100); // } catch (InterruptedException e) { // e.printStackTrace(); // } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "買票,票號(hào):" + ticket); ticket--; } } } } }
同步方法--Runnable接口方法
package com.atguigu.juc.bookPage; /** * 使用同步方法解決實(shí)現(xiàn)Runnable接口的線程安全問題 * 關(guān)于同步方法的總結(jié): * 1.同步方法仍然涉及到同步監(jiān)視器,只是不需要我們顯式的聲明。 * 2.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,同步監(jiān)視器是:當(dāng)前類本身 */ public class WindowExtSynn { public static void main(String[] args) { Window4 w1 = new Window4(); Window4 w2 = new Window4(); Window4 w3 = new Window4(); w1.setName("窗口1"); w2.setName("窗口2"); w3.setName("窗口3"); w1.start(); w2.start(); w3.start(); } } class Window4 extends Thread{ private static int ticket=100; @Override public void run() { while (true){ show(); } } private static synchronized void show() { if (ticket>0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":買票:票號(hào)為"+ticket); ticket--; } } }
同步方法---繼承方法
package com.atguigu.juc.bookPage; /** * 使用同步方法解決實(shí)現(xiàn)Runnable接口的線程安全問題 * 關(guān)于同步方法的總結(jié): * 1.同步方法仍然涉及到同步監(jiān)視器,只是不需要我們顯式的聲明。 * 2.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,同步監(jiān)視器是:當(dāng)前類本身 */ public class WindowExtSynn { public static void main(String[] args) { Window4 w1 = new Window4(); Window4 w2 = new Window4(); Window4 w3 = new Window4(); w1.setName("窗口1"); w2.setName("窗口2"); w3.setName("窗口3"); w1.start(); w2.start(); w3.start(); } } class Window4 extends Thread{ private static int ticket=100; @Override public void run() { while (true){ show(); } } private static synchronized void show() { if (ticket>0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":買票:票號(hào)為"+ticket); ticket--; } } }
死鎖
示例:兩個(gè)線程都拿到第一層鎖的key,然后都需要第二層鎖的key,但key在對(duì)方手中,而方法沒有執(zhí)行完,都不可能釋放key,互相僵持。
import static java.lang.Thread.sleep; public class TestSyn { 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 { 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 { sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (s1) { s1.append("d"); s2.append("4"); System.out.println(s1); System.out.println(s2); } } } }).start(); } }
Lock鎖機(jī)制
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; /** * 解決線程安全問題的方式三: Lock鎖--- JDK5.0新增 * * synchronized 與Lock的異同? * 相同:二者都可以解決線程安全問題 * 不同: synchronized機(jī)制在執(zhí)行完相應(yīng)的同步代碼以后,自動(dòng)的釋放同步監(jiān)視器 * Lock需要手動(dòng)的啟動(dòng)同步(Lock() ),同時(shí)結(jié)束同步也需要手動(dòng)的實(shí)現(xiàn)(unlock()) * */ public class LockTest { public static void main(String[] args) { Window6 window6 = new Window6(); Thread t1 = new Thread(window6); Thread t2 = new Thread(window6); Thread t3 = new Thread(window6); t1.setName("窗口1"); t2.setName("窗口2"); t3.setName("窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } } class Window6 implements Runnable{ private int ticker=100; private ReentrantLock lock=new ReentrantLock(); @Override public void run() { while (true){ lock.lock(); try { if (ticker>0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"買票:票號(hào):"+ticker); ticker--; }else { break; } } finally { lock.unlock(); } } } }
銀行有一個(gè)賬戶。有兩個(gè)儲(chǔ)戶分別向同一個(gè)賬戶存3000元,每次存1e00,存3次。每次存完打印賬戶余額。
/** * 銀行有一個(gè)賬戶。 * 有兩個(gè)儲(chǔ)戶分別向同一個(gè)賬戶存3000元,每次存1e00,存3次。每次存完打印賬戶余額。 * 分析: * 1.是否是多線程問題?是,兩個(gè)儲(chǔ)戶線程 * 2.是否有共享數(shù)據(jù)?有,賬戶(或賬戶余額). * 3.是否有線程安全問題?有 * 4.需要考慮如何解決線程安全問題?同步機(jī)制:有三種方式。 */ public class AccountTest { public static void main(String[] args) { Account account = new Account(0); Customer c1 = new Customer(account); Customer c2 = new Customer(account); c1.setName("A"); c2.setName("B"); c1.start(); c2.start(); } } class Account{ private double balance; public Account(double balance) { this.balance = balance; } //存錢 public synchronized void deposit(double amt){ //synchronized (this.getClass()) { if (amt>0){ try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } balance+=amt; System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"存錢成功,余額為"+balance); } // } } } class Customer extends Thread{ private Account acc; public Customer(Account acc){ this.acc=acc; } @Override public void run() { for (int i=0;i<30;i++){ acc.deposit(1000); } } }
A存錢成功,余額為1000.0 B存錢成功,余額為2000.0 B存錢成功,余額為3000.0 B存錢成功,余額為4000.0 A存錢成功,余額為5000.0 A存錢成功,余額為6000.0
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