JAVA多线程知识汇总
线程概念
进程：启动一个应用程序就叫一个进程。接着又启动一个应用程序，这叫两个进程。每个进程都有一个独立的内存空间；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：线程是在进程内部同时做的事情，一个进程中可以有多个线程，这个应用程序也可以称之为多线程程序。
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
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。
创建多线程
方法一：创建Thread类的子类
- 创建Thread类的子类，并重写该类的run()方法，设置线程任务。
- 创建Thread子类的实例，即创建了线程对象
- 调用线程对象的start()方法来启动该线程
//方法一：
//定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法
publicclassMyThreadDemo01extendsThread{
@Override
publicvoidrun(){
for(inti=0;i<20;i++){
System.out.println(getName()+"-->"+i);
}
}
}
//主线程
publicclassMainThread01{
publicstaticvoidmain(String[]args){
//创建Thread子类的实例，即创建了线程对象
MyThreadDemo01thread01=newMyThreadDemo01();
//调用线程对象的start()方法来启动该线程
thread01.start();
for(inti=0;i<10;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}
publicstaticThreadcurrentThread():返回对当前正在执行的线程对象的引用。
publicStringgetName():获取当前线程名称。
publicvoidstart():导致此线程开始执行;Java虚拟机调用此线程的run方法。
publicvoidrun():此线程要执行的任务在此处定义代码。
publicstaticvoidsleep(longmillis):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）。
方法二：实现Runnable接口
- 定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，设置线程任务
- 创建Runnable实现类对象
- 创建Thread类的对象，并且该对象构造方法中传递Runnable实现类对象
- 调用Thread对象的start()方法来启动线程
//方法二：
//定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，设置线程任务
publicclassMyThreadDemo02implementsRunnable{
@Override
publicvoidrun(){
for(inti=0;i<10;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}
//主线程
publicclassMainThread{
publicstaticvoidmain(String[]args){
//创建Runnable实现类对象
MyThreadDemo02runnable=newMyThreadDemo02();
//创建Thread类的对象，并且该对象构造方法中传递Runnable实现类对象
Threadthread02=newThread(runnable);
//调用Thread对象的start()方法来启动线程
thread02.start();
for(inti=0;i<20;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}
方法三：匿名内部类方式
- 匿名内部类能够简化程序
//方法三：匿名内部类
publicclassMainThread{
publicstaticvoidmain(String[]args){
//Thread方式
newThread(){
@Override
publicvoidrun(){
for(inti=0;i<10;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}.start();
//Runnable接口方式
newThread(newRunnable(){
@Override
publicvoidrun(){
for(inti=0;i<10;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}).start();
////////////////////////////////////////////////
for(inti=0;i<20;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
}
}
}
线程安全问题
多线程访问共享数据，，且多个线程中对资源有写的操作，就会出现线程安全问题
线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步，否则的话就可能影响线程安全。
解决线程安全问题采用线程同步机制，主要有以下三种方式：
- 同步代码块
- 同步方法
- 锁机制
同步代码块
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(锁对象){//访问共享数据的代码}
- 锁对象可以是任意类型
- 多个线程对象要使用同一把锁
- 锁对象是将同步代码块锁住，只让线程在同步代码块中执行
publicclassSafeRunnableDemoimplementsRunnable{
privateintticket=100;
//同步代码块
//创建锁对象
Objectlock=newObject();
@Override
publicvoidrun(){
while(true){
//锁住同步代码块
synchronized(lock){
if(ticket>0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖第"+ticket+"张");
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：修饰符synchronized返回值类型方法名(参数列表){//访问共享数据的代码}
- 把共享了同步数据的代码抽取出来，放入同步方法中
publicclassSafeRunnableDemoimplementsRunnable{
privateintticket=100;
//同步方法
//定义一个同步方法
publicsynchronizedvoidlock(){
//同步方法锁住代码块
if(ticket>0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖第"+ticket+"张");
ticket--;
}
}
//重写run并使用同步方法
@Override
publicvoidrun(){
while(true){
lock();
}
}
}
Lock锁
Lock提供了比synchronized更广泛的锁操作
- 在Lock接口中voidlock()获取锁，voidunlock()释放锁
- 需要在成员位置处创建ReentraLock对象，在共享数据代码块之前调用方法lock()获取锁，在之后用unlock()方法释放锁
importjava.util.concurrent.locks.Lock;
importjava.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
publicclassSafeRunnableDemoimplementsRunnable{
privateintticket=100;
//Lock锁方法
//创建ReentrantLock对象
Locklock=newReentrantLock();
@Override
publicvoidrun(){
while(true){
//在可能出现问题的代码块之前用lock()方法
lock.lock();
if(ticket>0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖第"+ticket+"张");
ticket--;
}
//在可能出现问题的代码块之后用unlock()方法
lock.unlock();
}
}
}
线程机制
- 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)：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。
- Blocked(锁阻塞)：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。
- Waiting(无限等待)：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。
- TimedWaiting(计时等待)：同waiting状态，有几个方法有超时参数，调用他们将进入TimedWaiting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()。
- Teminated(被终止)：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。
一个调用了某个对象的Object.wait()方法的线程会等待另一个线程调用此对象Object.notify()方法或Object.notifyAll()方法。
其实waiting状态并不是一个线程的操作，它体现的是多个线程间的通信，可以理解为多个线程之间的协作关系，多个线程会争取锁，同时相互之间又存在协作关系。
当多个线程协作时，比如A，B线程，如果A线程在Runnable（可运行）状态中调用了wait()方法那么A线程就进入了Waiting（无限等待）状态，同时失去了同步锁。假如这个时候B线程获取到了同步锁，在运行状态中调用了notify()方法，那么就会将无限等待的A线程唤醒。注意是唤醒，如果获取到锁对象，那么A线程唤醒后就进入Runnable（可运行）状态；如果没有获取锁对象，那么就进入到Blocked（锁阻塞状态）。
publicclassWaitAndSleep{
publicstaticvoidmain(String[]args){
//创建锁对象
Objectlock=newObject();
//匿名内部类创建线程1
newThread(){
@Override
publicvoidrun(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"需要买票");
//用同步代码块包裹
synchronized(lock){
try{
//lock.wait(5000);//到5秒自动醒来
lock.wait();//进入无限等待，需要唤醒
}catch(InterruptedExceptione){
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"买到了票");
}
}.start();
//匿名内部类创建线程2
newThread(){
@Override
publicvoidrun(){
try{
Thread.sleep(5000);//等待5秒
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"出票了");
}catch(InterruptedExceptione){
e.printStackTrace();
}
//用同步代码块包裹
synchronized(lock){
lock.notify();//如果有多个线程等待，随机唤醒一个
//lock.notifyAll();//唤醒所有等待的线程
}
}
}.start();
}
}
线程池
当在系统中用到了很多的线程，大量的启动和结束动作会导致系统的性能变卡，响应变慢，采用线程池可以解决这个问题。线程池就相当于一个容器（如同ArrayList），执行的任务放入线程池中，多出来的任务就等待线程池中的任务执行完再放入。
- 使用线程池的工厂类Executors里的静态方法newFixedThreadPool生产指定线程数量的线程池，返回为ExecutorService接口
- 创建一个类实现Runnable接口，重写run方法，设置线程任务
- 调用ExecutorService中的submit方法，传递线程任务，开启线程
- 销毁线程池：ExecutorService中的shutdown方法
importjava.util.concurrent.ExecutorService;
importjava.util.concurrent.Executors;
//线程池
publicclassThreadPoolMain{
publicstaticvoidmain(String[]args){
//使用线程池的工厂类Executors里的静态方法newFixedThreadPool
//生产指定线程数量的线程池，返回为ExecutorService接口
ExecutorServicees=Executors.newFixedThreadPool(2);
//调用ExecutorService中的submit方法，传递线程任务，开启线程
es.submit(newThreadPoolDemo01());
}
}
//////////////////////////////////////////////////////
//创建一个类实现Runnable接口，重写run方法，设置线程任务
publicclassThreadPoolDemo01implementsRunnable{
@Override
publicvoidrun(){
...
}
}
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