多线程详解（未完结）

news2024/12/23 23:44:32

文章目录

  • ⭐️写在前面的话⭐️
  • 一、线程简介
    • 1.1 进程
    • 1.2 线程
    • 1.3 多线程和多进程的区别
    • 1.4 总结
  • 二、继承实现
    • 2.1 继承Thread类
      • 例子：网图下载
    • 2.2 实现Runnable接口 (推荐)
      • 案例：火车站买票问题
      • 案例：龟兔赛跑
    • 2.3 实现Callable接口 (了解即可)
      • 案例：下载网图
      • Runnable和Callable的区别:
  • 三、线程知识拓展
    • 3.1 静态代理模式
      • 案例：结婚
    • 3.2 简介Lamda表达式
      • **函数式接口**：只包含唯一一个抽象方法的接口,我们可以通过Lambda表达式来创建该接口的对象。
      • **五种改进的变化**
      • **Lambda表达式简化**
  • 四、线程状态
    • 4.0 线程的状态简介
    • 4.1 停止线程
    • 4.2
    • 4.3
  • 五、线程同步
    • 4.1
    • 4.2
    • 4.3
  • 六、线程通信问题
    • 5.1
    • 5.2
    • 5.3
  • 七、高级主题
    • 4.1 停止线程
    • 4.2
    • 4.3
  • 五、线程同步
    • 4.1
    • 4.2
    • 4.3
  • 六、线程通信问题
    • 5.1
    • 5.2
    • 5.3
  • 七、高级主题

⭐️写在前面的话⭐️

📒博客主页： 程序员好冰
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📌本文由 程序员好冰 原创，CSDN 首发！
📆入站时间： 🌴2022 年 07 月 13 日🌴
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💬参考在线编程网站：🌐牛客网🌐力扣
🍭 作者水平很有限，如果发现错误，一定要及时告知作者哦！感谢感谢！🍭

一、线程简介

多任务：本质大脑在同一时间只做了同一件事情

多线程：公路的多条车道

普通方法：只有主线程一条执行路径

多线程：多条执行路径，主线程和子线程并行交替执行

1.1 进程

一个在内存中运行的应用程序。每个进程都有自己独立的一块内存空间，一个进程可以有多个线程，比如在Windows系统中，一个运行的xx.exe就是一个进程。

1.2 线程

进程中的一个执行任务（控制单元），负责当前进程中程序的执行。一个进程至少有一个线程，一个进程可以运行多个线程，多个线程可共享数据。

1.3 多线程和多进程的区别

多进程：操作系统中同时运行的多个程序

多线程：在同一个进程中同时运行的多个任务

举个例子，多线程下载软件，可以同时运行多个线程，但是通过程序运行的结果发现，每一次结果都不一致。 因为多线程存在一个特性：随机性。造成的原因：CPU在瞬间不断切换去处理各个线程而导致的，可以理解成多个线程在抢CPU资源。

多线程并不能提高运行速度，但可以提高运行效率，让CPU的使用率更高。但是如果多线程有安全问题或出现频繁的上下文切换时，运算速度可能反而更低。

aHR0cHM6Ly9yYXcuZ2l0aHVidXNlcmNvbnRlbnQuY29tL0pvdXJXb24vaW1hZ2UvbWFzdGVyL0phdmElRTUlQjklQjYlRTUlOEYlOTElRTclQkMlOTYlRTclQTglOEItJUU1JTlGJUJBJUU3JUExJTgwJUU3JTlGJUE1JUU4JUFGJTg2LyVFNSVBNCU5QSVFNyVCQSVCRiVFNyVBOCU4Qi5

1.4 总结

  • 线程是独立的执行路径
  • main是主线程，是系统的入口，用于执行整个程序
  • 没有自己创建线程的情况下，后台也会有线程，如主线程、GC线程（垃圾回收）
  • 在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序是不能人为干预的
  • 对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制
  • 线程会带来额外的开销，如CPU调度时间和并发控制开销
  • 每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致

二、继承实现

1、Thread class--------继承Thread类

2、Runnable接口-------实现Runnable接口

3、Callable接口---------实现Callable接口

2.1 继承Thread类

不建议使用：OOP单继承局限性

package space2.haobin;

/*
* 创建线程方式1:
*   自定义一个类继承Thread类
*   重写run()方法
*   调用start开启线程*/
public class ThreadTest extends Thread{

    @Override
    public void run() {
        //run方法线程体
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在看代码------"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //main主线程

        //创建一个线程对象
        ThreadTest tt1 = new ThreadTest();

        //调用start()方法开启线程
        tt1.start();//若此处改为调用run()，即变成单线程，先走run()中的“我在看代码”

        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程------"+i);
        }
    }
}

线程不一定立即执行，CPU安排调度

交替执行

image-20230619105859517

例子：网图下载

Apache Commons IO 也就那么回事儿吧 - 掘金 (juejin.cn)

commons-io的下载和使用_唯有一片炙热的博客-CSDN博客

package space2.haobin;


import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;

/*
* 联系Thread,实现多线程同步下载图片
* */
public class ThreadTest2 extends Thread{

    private String url;//网络图片地址
    private String name;//保存的文件名

    /*构造器*/
    public ThreadTest2(String url,String name){
        this.url=url;
        this.name=name;
    }

    @Override
    public void run() {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载的文件名为:"+name);
    }

    /*主线程*/
    public static void main(String[] args) {
        ThreadTest2 t1 = new ThreadTest2("https://cdnjson.com/image/Tityr","dog.jpg");
        ThreadTest2 t2 = new ThreadTest2("https://cdnjson.com/image/TEsyr","dzq.jpg");
        ThreadTest2 t3 = new ThreadTest2("https://cdnjson.com/image/TEkdZ","boniu.jpg");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

    }
}

/*
* 下载器*/
class WebDownloader{
    /*下载方法*/
    public void downloader(String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常,downloader方法出现问题");
        }
    }
}

image-20230619120648701

2.2 实现Runnable接口 (推荐)

推荐使用：避免单继承局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

  1. 定义MyRunnable类实现Runnable接口
  2. 实现run方法,编写线程执行体
  3. 创建线程对象，调用start方法启动线程
package space2.haobin;

/*创建线程方式2:
    实现Runnable接口
    重写run方法
    执行线程需要丢入Runnable接口实现类
    调用start方法
*/
public class ThreadTest3 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在看代码----"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        //创建Runnable接口的实现类对象
        ThreadTest3 tt3 = new ThreadTest3();

        //代理:
        //      创建线程对象，通过线程对象来开启我们的线程
        /*Thread t = new Thread(tt3);
        t.start();*/

        /*等价于*/
        new Thread(tt3).start();


        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程----"+i);
        }


    }
}

案例：火车站买票问题

多个线程操作同一个对象

image-20230619195216458 
package space2.haobin;

/*
* 案例: 买火车票
* 多线程同时操作同一个对象
* */
public class ThreadTest04 implements Runnable{

    private int ticketNums = 10;

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            if(ticketNums<=0){
                break;
            }
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->拿到第"+ticketNums--+"张票");
        }
    }


    public static void main(String[] args) {
        ThreadTest04 ticket = new ThreadTest04();

        new Thread(ticket,"小明").start();
        new Thread(ticket,"老师").start();
        new Thread(ticket,"黄牛党").start();
    }
}

并发问题

多线程操作同一个资源的情况下，线程不安全，数据紊乱。

  • 出现非法数字，0或-1
  • 出现相同的数字

案例：龟兔赛跑

package space2.haobin;


/*模拟龟兔赛跑*/
public class Race implements Runnable{

    //胜利者
    private static String winner;

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {

            /*模拟兔子休息*/
            if(Thread.currentThread().getName().equals("兔子")&& i%10==0){
                try {
                    Thread.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }

            if(gameOver(i)){
                break;//说明已经存在胜利者了，可以结束比赛了
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---> 跑了"+i+"步");
        }
    }

    /*
    * 判断比赛是否结束*/
    private boolean gameOver(int steps){
        if(winner!=null){
            //说明已经存在胜利者了
            return true;
        }else{
            if(steps>=100){
                winner=Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("Winner is "+winner);
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Race race = new Race();
        new Thread(race,"兔子").start();
        new Thread(race,"乌龟").start();
    }
}

2.3 实现Callable接口 (了解即可)

  1. 实现Callable接口，需要返回值类型
  2. 重写call方法，需要抛出异常
  3. 创建目标对象
  4. 创建执行服务:ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
  5. 提交执行:Future result1 = ser.submit(t1);
  6. 获取结果：boolean r1 = result1.get();
  7. 关闭服务：ser.shutdownNow();

案例：下载网图

package space2.haobin02;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;

/*
 * 实现Callable接口,实现多线程同步下载图片
 * */
public class TestCallable implements Callable <Boolean>{

    private String url;//网络图片地址
    private String name;//保存的文件名

    /*构造器*/
    public TestCallable(String url,String name){
        this.url=url;
        this.name=name;
    }

    @Override
    public Boolean call() {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载的文件名为:"+name);
        return true;
    }

    /*主线程*/
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        TestCallable t1 = new TestCallable("https://cdnjson.com/image/Tityr","dog.jpg");
        TestCallable t2 = new TestCallable("https://cdnjson.com/image/TEsyr","dzq.jpg");
        TestCallable t3 = new TestCallable("https://cdnjson.com/image/TEkdZ","boniu.jpg");

        //创建执行服务
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);

        //提交执行
        Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);
        Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);
        Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);

        //获取返回值
        boolean rs1 = r1.get();
        boolean rs2 = r2.get();
        boolean rs3 = r3.get();

        //关闭服务
        ser.shutdown();
    }
}

/*
 * 下载器*/
class WebDownloader{
    /*下载方法*/
    public void downloader(String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常,downloader方法出现问题");
        }
    }
}

Runnable和Callable的区别:

Callable规定的方法是call(),Runnable规定的接口是run();

Callable的任务执行后可返回值,而Runnable的任务是不能有返回值的;

call方法可以抛出异常,run方法不可以

运行Callable任务可以拿到一个Future对象,表示异步计算的结果,它提供了检查是否计算完成的方法,以等待计算的完成,并检索计算的结果,通过Future对象可以了解任务执行情况,可以取消任务的执行,还可以获取执行结果

三、线程知识拓展

3.1 静态代理模式

  • 真实对象（目标对象）和代理对象都要实现同一个接口
  • 代理对象要代理真实角色
  • 好处：
    • 代理对象可以做许多真实对象做不到的事情
    • 真实对象可以专注做自己的事情

案例：结婚

package space2.haobin03;

/*静态代理模式*/
public class StaticProxy {

    public static void main(String[] args) {
        WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(new You());
        /*相当于婚庆公司代理你结婚*/
        weddingCompany.HappyMarry();
        
        /*
        	如果不进行代理,则这样写:
        	You you = new You();
        	you.HappyMarry();
        */
    }

}
//抽象类结婚
interface  Marry{
    void HappyMarry();
}

/*
* 模拟真实的你，结婚目标
* */
class You implements Marry{

    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("我结婚啦！！！");
    }
}

/*
* 模拟婚庆公司，代理你结婚
* */
class WeddingCompany implements Marry{

    //结婚对象
    private Marry target;

    public WeddingCompany(Marry target) {
        this.target = target;
    }


    @Override
    public void HappyMarry() {
        before();
        this.target.HappyMarry();
        after();
    }
    /*模拟婚前*/
    private void before(){
        System.out.println("婚前布置------");
    }
    /*模拟婚后*/
    private void after(){
        System.out.println("婚后洞房------");
    }
}
image-20230620152822043

3.2 简介Lamda表达式

好处：

  • 避免匿名内部类定义过多
  • 实质是函数式编程
  • 去掉多余的代码，留下核心代码逻辑
  • 简化代码

函数式接口：只包含唯一一个抽象方法的接口,我们可以通过Lambda表达式来创建该接口的对象。

image-20230620163027508

public interface Runnable{
    public abstract void run();
}

五种改进的变化

  • 直接实现类
  • 静态内部类
  • 局部内部类
  • 匿名内部类
  • Lambda表达式
package space2.haobin03;

public class TestLambda {

    //2.静态内部类
    static class Like2 implements ILike {
        @Override
        public void lambda() {
            System.out.println("我喜欢Lambda2.");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        ILike like = new Like();
        like.lambda();

        like = new Like2();
        like.lambda();


        //3.局部内部类
        class Like3 implements ILike{
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("我喜欢Lambda3.");
            }
        }

        like = new Like3();
        like.lambda();

        //4.匿名内部类
        like = new ILike() {
            @Override
            public void lambda() {
                System.out.println("我喜欢Lambda4.");
            }
        };
        like.lambda();

        //5.lambda简化
        like=()-> System.out.println("我喜欢Lambda5.");
        like.lambda();

    }
}

//定义一个函数式接口
interface ILike {
    void lambda();
}

//1.实现类
class Like implements ILike {
    @Override
    public void lambda() {
        System.out.println("我喜欢Lambda.");
    }
}

Lambda表达式简化

参考文章

四、线程状态

4.0 线程的状态简介

image-20230620163646768

image-20230620163704483

image-20230620163357119

4.1 停止线程

  1. 使用退出标志，使线程正常退出，也就是当 run() 方法完成后线程中止。
  2. 使用 stop() 方法强行终止线程，但是不推荐使用这个方法，该方法已被弃用。
  3. 使用 interrupt 方法中断线程。

参考文章

image-20230620164713607

4.2

4.3

五、线程同步

4.1

4.2

4.3

六、线程通信问题

5.1

5.2

5.3

七、高级主题

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[外链图片转存中…(img-L9bewrOX-1700896285751)]

4.1 停止线程

  1. 使用退出标志，使线程正常退出，也就是当 run() 方法完成后线程中止。
  2. 使用 stop() 方法强行终止线程，但是不推荐使用这个方法，该方法已被弃用。
  3. 使用 interrupt 方法中断线程。

参考文章

[外链图片转存中…(img-rj37EWtp-1700896285752)]

4.2

4.3

五、线程同步

4.1

4.2

4.3

六、线程通信问题

5.1

5.2

5.3

七、高级主题

🚀先看后赞，养成习惯！🚀

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最大功率传输定理

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最大功率传输定理 U为电源电压 r 为电源内阻 R 为负载 计算如下&#xff1a; 可知&#xff0c;当R r 时&#xff0c;负载上的功率最大 为&#xff1a; 从下面的表中也可以看出&#xff0c;当电源内阻r 等于负载负载电阻R时&#xff0c;负载所获得的功率最大。但效率不是最大…
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ART-PI开发套件-构建开发环境

ART-PI开发套件-构建开发环境

1、env工具的安装与使用 env 是 RT-Thread 推出的开发辅助工具&#xff0c;针对基于 RT-Thread 操作系统的项目工程&#xff0c;提供编译构建环境、图形化系统配置及软件包管理功能。 其内置的 menuconfig 提供了简单易用的配置剪裁工具&#xff0c;可对内核、组件和软件包进行…
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【计算机网络学习之路】日志和守护进程

【计算机网络学习之路】日志和守护进程

文章目录 前言一. 日志介绍二. 简单日志1. 左字符串2. 右字符串 三. 守护进程1. ps -axj命令2. 会话扩展命令 3. 创建守护进程 结束语 前言 本系列文章是计算机网络学习的笔记&#xff0c;欢迎大佬们阅读&#xff0c;纠错&#xff0c;分享相关知识。希望可以与你共同进步。 本…
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java springboot测试类虚拟MVC环境 匹配请求头指定key与预期值是否相同

java springboot测试类虚拟MVC环境 匹配请求头指定key与预期值是否相同

上文 java springboot测试类虚拟MVC环境 匹配返回值与预期内容是否相同 (JSON数据格式) 版 中 我们展示 json匹配内容的方式 那么 本文我们来看看Content-Type属性的匹配方式 首先 我们从返回体可以看出 Content-Type 在请求头信息 Headers 中 我们直接将测试类代码更改如下 …
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[极客大挑战 2019]Secret File1

[极客大挑战 2019]Secret File1

[极客大挑战 2019]Secret File1 在bp里面发现secr3t.php 将secr3t.php 直接加在网站后面&#xff0c;发现了有关flag的信息&#xff0c;一个flag.php文件 在遇到flag.php时候&#xff0c;联想到php伪协议&#xff0c;构造伪协议方式 secr3t.php?filephp://filter/readconver…
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Pygame游戏实战五：拼图游戏

Pygame游戏实战五：拼图游戏

介绍模块 本游戏使用的是由Pycharm中的pygame模块来实现的&#xff0c;也可以在python中运行。通过Pygame制作一个拼图游戏&#xff0c;将一个完整的图片进行随机切分&#xff0c;在将其进行还原成完整的图像&#xff0c;看看这个是你小时候玩的游戏吗&#xff1f; 最小开发框…
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微信小程序 服务端返回富文本，图片无法显示

微信小程序 服务端返回富文本，图片无法显示

场景&#xff1a;   微信小程序开发中&#xff0c;需要从服务端拿取数据渲染到页面上&#xff0c;后台返回的富文本里&#xff0c;图片路径有时是没有带域名前缀的&#xff0c;导致图片无法正常显示。 解决方案&#xff1a;   在富文本返回时&#xff0c;用正则匹配&#…
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Linux CentOS7 LVM

Linux CentOS7 LVM

LVM&#xff08;Logical Volume Manger&#xff09;逻辑卷管理&#xff0c;Linux磁盘分区管理的一种机制&#xff0c;建立在硬盘和分区上的一个逻辑层&#xff0c;提高磁盘分区管理的灵活性。物理设备&#xff0c;是用于保留逻辑卷中所存储数据的存储设备。它们是块设备,可以是…
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【图表，饼图】【消费者选择餐厅关注因素】

【图表，饼图】【消费者选择餐厅关注因素】

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Python---函数定义时缺省参数（参数默认值）---放最右边

Python---函数定义时缺省参数（参数默认值）---放最右边

缺省参数也叫默认参数&#xff0c;用于定义函数&#xff0c;为参数提供默认值&#xff0c;调用函数时 可 不传该默认参数的值&#xff08;注意&#xff1a;所有位置参数必须出现在默认参数前&#xff0c;包括函数定义和调用&#xff09;。 比如&#xff1a;原先的代码&#…
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相比其他关系型数据库，AntDB JDBC驱动特性有哪些不同之处

相比其他关系型数据库，AntDB JDBC驱动特性有哪些不同之处

摘要&#xff1a;使用Java语言进行各类应用程序的快速开发成为目前比较主要且流行的开发方式。JDBC是 Java 语言中用来连接和操作关系型数据库的 API&#xff0c;在业务程序与关系型数据库通信时&#xff0c;必然会使用JDBC驱动。 本文将通过国产关系型数据库AntDB中的JDBC为大…
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LLaMA 2：开源的预训练和微调语言模型推理引擎 | 开源日报 No.86

LLaMA 2：开源的预训练和微调语言模型推理引擎 | 开源日报 No.86

facebookresearch/llama Stars: 36.0k License: NOASSERTION LLaMA 2 是一个开源项目&#xff0c;用于加载 LLaMA 模型并进行推理。 该项目的主要功能是提供预训练和微调后的 LLaMA 语言模型的权重和起始代码。这些模型参数范围从 7B 到 70B 不等。 以下是该项目的关键特性…
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