JAVA基础（JAVA SE）学习笔记（十）多线程

news2024/11/17 10:50:54

前言

1. 学习视频：

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第三阶段：Java高级应用

9.异常处理

10.多线程

11.常用类和基础API

12.集合框架

13.泛型

14.数据结构与集合源码

15.File类与IO流

16.网络编程

17.反射机制

18.JDK8、17 新特性

正文

10.多线程

10.1 多线程的理解

程序、进程、线程区分：

举例：

线程调度：

10.2 多线程的创建方式

10.2.1 多线程的创建方式一：继承Thread类

举例：创建一个分线程1，用于遍历100以内的偶数。

可以看到创建的线程和main的线程在交互执行。还可以看到线程名如上。

 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i+"***********");
 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);

例二：

创建Thread类的匿名子类的匿名对象：

10.2.2 多线程的创建方式二:实现Runnable接口（建议使用方式）

或：

声明了两个线程，但是只声明了一个EvenNumberPrint类，相当于共享数据。

相当于代码逻辑（新建线程执行任务）和数据（一个EvenNumberPrint类）的分离。

两种创建线程的方式对比：

练习题：

10.3 继承Thread类的常用方法

10.3.1 构造器

Thread中：

使用举例：

10.3.2 常用方法

使用举例：

10.3.3 优先级（Priority）

10.3.4 多线程的优点

10.4 生命周期

现在JDK17，线程的状态如下：

新建、准备、运行、阻塞（锁阻塞、无限等待、计时等待）、死亡。

public enum State {
        NEW,
        RUNNABLE,
        BLOCKED,WAITING,TIMED_WAITING,
        TERMINATED;
    }

运行（Runnable）：Ready、Running。

阻塞分为三种状态：

锁阻塞（BLOCKED）、无限等待(WAITING)、计时等待(TIMED_WAITING)。

死亡（terminated）。

10.5 买票案例，引出线程安全问题，引出同步机制

线程不安全，已卖过的票，还会被再次售卖。加上static共享变量，也不行。

10.5.1 使用synchronized同步机制处理线程安全问题

同步代码块：

同步监视器用在循环内部，保证了每次售票时，三个线程随机排队进入监视器内部，执行买票，模拟了三个窗口售票。如果把循环体整个加入监视器，则三个窗口只随机排队一次，然后售空才能结束循环，进入下一次排队，不符合实际。

使用快捷键，生成环绕方式synchronized监视器，然后直接在小括号内写this。

在继承Thread类后，假如声明三个子类对象，要用static修饰作为同步监视器的Object类，使三个子类共享数据。保证唯一性，使用当前类.class,即Window.class。

同步方法：

 public static synchronized void xxx(){ //操作共享数据的代码  }

此时的同步监视器，默认的就是this（调用者）。在下列代码中，this是唯一的，因为只新建了一个SaleTicket2类的对象。三个线程的共享对象是同一个。

继承：

如下：三个线程，没有共享对象，是三个不同对象。this有三个。

synchronized的优缺点：

习题：

sleep在哪执行，哪个线程就进入阻塞。（主线程内执行sleep方法，主线程阻塞5秒）

10.5.2 线程安全的懒汉式

两个线程获取Get方法创建单例的实例对象，线程不安全，创建了两个实例对象。需要添加Synchronized，得到同步方法。

方法二：同步代码块和方式三：同步代码块优化（进监视器之前多加一层判断，效率更高）

使用volatile避免指令重排：

将instance声明为volatile，可以避免在第一个线程正在创建的时候，还没有地址，第二个线程判断第一个线程已经非空，就返回instance，造成返回空值。

10.5.3 线程的同步机制带来死锁问题

死锁示例：

不睡眠，则很快执行，没有死锁。睡眠诱发死锁概率提高，发现有死锁问题，不能运行出结果。

10.5.4 使用jdk5.提供的Lock锁的方式处理线程安全问题

目前创建ReentrantLock（重新re进入entrance 锁lock）的对象：

   //private：外部不可访问；
   //static：几个线程共用同一个锁；
   //final:赋值之后不可修改。
   private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

检查'在使用阻塞等待获取锁的方式中，必须在try代码块之外，并且在加锁方法与try代码块之间没有任何可能抛出异常的方法调用，避免加锁成功后，在finally中无法解锁。
说明一：如果在lock方法与try代码块之间的方法调用抛出异常，那么无法解锁，造成其它线程无法成功获取锁。
说明二：如果lock方法在try代码块之内，可能由于其它方法抛出异常，导致在finally代码块中，unlock对未加锁的对象解锁，它会调用AQS的tryRelease方法（取决于具体实现类），抛出IllegalMonitorStateException异常。
说明三：在Lock对象的lock方法实现中可能抛出unchecked异常，产生的后果与说明二相同。 java.concurrent.LockShouldWithTryFinallyRule.rule.desc

Positive example：
    Lock lock = new XxxLock();
    // ...
    lock.lock();
    try {
        doSomething();
        doOthers();
    } finally {
        lock.unlock();
    }

synchronized不管是同步代码块还是同步方法，都需要在结束一对{}之后，释放对同步监视器的调用。Lock是通过两个方法控制需要被同步的代码，更灵活一些。

Lock作为接口，提供了多种实现类，适合更多更复杂的场景，效率更高。

在JUC会详细讲解LOCK。

10.6 线程的通信

wait()和notify():

能不能使下面两个线程交替打印1~100之间的数：

线程一执行到notify()，不需要唤醒，继续执行，然后打印数字，执行wait()。

线程二执行到notify()，本身不需要唤醒，但唤醒线程一，线程二继续执行，打印数字，执行wait()。线程一被唤醒后继续执行wait()后面的代码else，然后重新执行到notify()，本身不需要唤醒，但唤醒线程二。

wait()和sleep()的区别：

习题：

10.7 多线程的创建方式三：实现Callable接口（JDK5.0新增）（了解）

t1.start()执行之后，分线程开始打印1~100以内的偶数，主线程开始去调用futureTask.get()方法，打印总和。若分线程阻塞（例如加上：Thread.sleep(1000);），则主线程获取的总和结果就会不正确。

其实不是这样的，t1.start()执行之后，分线程开始打印1~100以内的偶数，主线程开始去调用futureTask.get()方法会暂时阻塞，等待return操作的结果。而return操作需要等分线程打印1~100以内的偶数执行完毕，然后才return，主线程才会打印总和。

10.8 多线程的创建方式四：使用线程池（开发中使用）

总结：

栈管运行，堆管存储。所以线程在栈里。

非静态方法同步监视器，默认的就是this（调用者对象）。

非静态方法同步监视器，默认的就是this（调用者对象）。如下，t1线程进入了一个对象SaleTicket1的synchronized方法之后，其他线程例如t2就还能进入对象SaleTicket1的其他方法，因为两个同步监视器的this分别是不同的实例对象s和s1。而且都是唯一的。但是t3和t1的this是同一个，所以不能访问此对象实例s的其他方法。发挥了同步代码块的作用，避免了线程安全问题。