多线程基础说明【基础篇】

news2024/10/2 22:19:37

目录

🌭1.相关概念 

🍿2.创建和启动线程 

🥞3.线程安全

🧈4.死锁

🥓5.线程通信的方法

1.相关概念

1.1程序

为完成特定任务，用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码，静态对象。

1.2进程

  • 程序的一次执行过程，或是正在内存中运行的应用程序。
  • 每个进程都有一个独立的内存空间。
  • 程序是静态的,进程是动态的。
  • 进程是操作系统调度和分配资源的最小单位。

1.3线程

  • 进程可进一步细化为线程，是程序内部的一条执行路径。
  • 一个进程中至少有一个线程。
  • 一个进程同一时间若 并行 执行多个线程，就是支持多线程的。
  • 线程作为 CPU调度和执行的最小单位。

1.4并行

  • 指两个或多个事件在 同一时刻 发生（同时发生）。
  • 指在同一时刻，有多条指令 在多个CPU 上 同时 执行。

比如：多个人同时做不同的事。

1.5并发 

  • 指两个或多个事件在同一个时间段内发生。
  • 即在一段时间内，有多条指令在单个CPU上快速轮换、交替执行，使得在宏观上目有名个进程同时执行的效果

2.创建和启动线程 

Java语言的JvM允许程序运行多个线程，使用java.lang.Thread类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。

2.1继承Thread类

  • 1.创建一个类，继承Thread
  • 2.重写Thread类的run()方法，将此线程要执行的操作，声明在此方法中
  • 3.创建当前Thread的子类的对象
  • 4.通过对象调用start(), start():1.启动线程，2.调用当前线程的run()方法
public class MyTest {
    public static void main(String[] args) {

        //3.创建当前Thread的子类的对象
        PrintNumber p1 = new PrintNumber();


        //4.调用start()方法
        p1.start();

        //main()所在线程执行的操作
        for (int i=0;i<=100;i++){
            if (i%2==0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
            }
        }
    }


}

//1.创建子类，继承Thread
class PrintNumber extends Thread {
    //2.重写run()方法
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
            }
        }
    }
}
  • 不能使用p1.run()替换p1.start()的调用 
  • 不能让已经执行start()的线程，再次执行start(),否则报错，应重新创建对象再调用start()

 2.2实现Runnable接口

  • 1.创建一个类，实现Runnable接口
  • 2.实现接口中的run()方法，将此线程要执行的操作，写在run()方法中
  • 3.创建当前实现类的对象
  • 4.将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的实例
  • 5.Thread类的实例调用start() 
public class RunnableTest {
    public static void main(String[] args) {

        //3.创建实现类的对象
        Number n1 = new Number();

        //4.将对象传递到Thread的构造器中
        Thread thread = new Thread(n1);

        //5.调用start()方法
        thread.start();

    }
}



//1.创建类，实现Runnable接口
class Number implements Runnable {
    //2.实现run()方法，并将要执行的操作，写在run()方法中
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"-偶数:"+i);
            }
        }
    }
}

也可以使用匿名实现RUnnable接口，

new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i <= 100; i++) {
                    if (i % 2 == 0) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-偶数:" + i);
                    }
                }
            }
        }).start();

使用Runnable的好处:

  • 1.实现的方式,避免类的单继承的局限性
  • 2.更适合处理共享数据的问题
  • 3.实现了代码和数据的分类

2.3常用方法

  • 1.start():1.启动线程 2.调用线程的run()方法
  • 2.run():将线程要执行的操作，写在run()方法中 
  • 3.currentThread():获取当前代码执行所对应的线程
  • 4.sleep():静态方法，睡眠指定毫秒数
  • 5.yield():静态方法，释放cpu的执行权
  • 6.jion():在线程A中通过线程B调用jion()，线程A进入阻塞状态直到线程B执行完成。
  • 7.isAlive():判断当前线程是否存活 
  •  2.4.线程的生命周期

3.线程安全

3.1问题

模拟三个窗口卖票，在第一个线程未结束的同时，其他线程参与进来，会出现重复票和错票

3.2解决

必须保证一个线程a在操作共享数据的过程中，其他线必须等待，直到线程a操作结束，其他线程才可以继续操作

3.3线程的同步机制

  • 方式一：同步代码块

synchronized （同步监视器）{

      操作共享数据的代码

}

  1. 共享数据：多个线程需要操作的数据。
  2. 同步监视器：俗称 锁  。哪个线程获取了锁，哪个线程就能执行代码块。
  3. 同步监视器可以使用任何一个类的对象充当，当多个线程必须共用同一个同步监视器。
public class WindowTest {

    public static void main(String[] args) {
        SaleTicket saleTicket = new SaleTicket();

        Thread t1 = new Thread(saleTicket);
        Thread t2 = new Thread(saleTicket);
        Thread t3 = new Thread(saleTicket);

        t1.setName("窗口1");
        t2.setName("窗口2");
        t3.setName("窗口3");


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

}


class SaleTicket implements Runnable {

    int ticket = 100;
    Object object = new Object();

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (object) {
                if (ticket > 0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号：" + ticket);
                    ticket--;
                } else {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"票数不足！");
                    break;
                }
            }
        }

    }
}
  • 方式二：同步方法
public class WindowTest {

    public static void main(String[] args) {
        SaleTicket saleTicket = new SaleTicket();

        Thread t1 = new Thread(saleTicket);
        Thread t2 = new Thread(saleTicket);
        Thread t3 = new Thread(saleTicket);

        t1.setName("窗口1");
        t2.setName("窗口2");
        t3.setName("窗口3");


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

}


class SaleTicket implements Runnable {

    static int ticket = 100;
    static Object object = new Object();
    Boolean isFlag=true;

    @Override
    public void run() {
        while (isFlag) {
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
                show();

        }
    }

    public synchronized void show(){ //此时的同步监视器就是this，即代码中的saleTicket，唯一的
        if (ticket > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号：" + ticket);
            ticket--;
        }else {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"票数不足");
            isFlag=false;
        }
    }
}

注：

非静态的同步方法，默认同步监视器是this

静态的同步方法，默认同步监视器是当前类本身

synchronized

好处：解决了线程安全问题

弊端：在操作共享数据时，多线程其实是串行执行的，性能较低 

4.死锁

不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃，都在等待对方放弃自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁。

4.1原因

  • 互斥条件
  • 占用且等待
  • 不可抢夺（或不可抢占）
  • 循环等待

4.2解决

  • 针对条件1：互斥条件基本上无法被破坏。因为线程需要通过互斥解决安全问题。
  • 针对条件2：可以考虑一次性申请所有所需的资源，这样就不存在等待的问题。
  • 针对条件3:占用部分资源的线程在进一步申请其他资源时,如果申请不到,就主动释放掉已经占用的资源。
  • 针对条件4：可以将资源改为线性顺序。申请资源时，先申请序号较小的，这样避免循环等待问题。 

5.线程通信的方法

  • wait()：线程一旦执行此方法，就进入等待状态。同时，会释放对同步监视器的调用
  • notify()：一但执行此方法，就会唤醒wait()的线程中优先级最高的那个线程，如果被wait()唤醒的线程优先级相同，则随即唤醒一个
  • notifyAll()：一但执行此方法，就唤醒所有被wait的线程
public class AdTest {

    public static void main(String[] args) {
        PrintNumbers printNumbers = new PrintNumbers();

        Thread thread1 = new Thread(printNumbers, "线程1");
        Thread thread2 = new Thread(printNumbers, "线程2");

        thread1.start();
        thread2.start();
    }

}

class PrintNumbers implements Runnable {

    private int number = 1;

    @Override
    public void run() {

        while (true) {
            synchronized (this) {
                notify();
                if (number <= 100) {
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + number);
                    number++;

                    try {
                        wait();//线程执行此方法，进入等待状态，同时释放同步监视器的调用
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                } else {
                    break;
                }
            }
        }
    }
}

wait()  VS  sleep()

相同点：一旦执行，当前线程都会阻塞

不同点：声明的位置、使用场景、sleep不会释放同步监视器、阻塞的方式

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