Java-Thread多线程的使用

news2024/11/26 18:53:53

Java-Thread多线程的使用

  • 一、线程,进程,并发,并行的概念
    • 1.进程
    • 2.线程
    • 3.并发和并行
  • 二、线程的创建和使用
    • 1.通过继承Thread类,重写run方法
    • 2.实现Runnable接口,重写run方法
    • 3.使用案例
  • 三、线程的常用方法
  • 四、线程的退出和中断
    • 1.线程的退出
    • 2.线程的中断
  • 五、用户线程和守护线程
    • 1.用户线程
    • 2.守护线程
  • 六、线程的生命周期和线程的状态
    • 1.线程的生命周期
    • 2.线程的状态
  • 七、线程同步sync及线程的死锁
    • 1.线程的同步 synchronized
      • 售票问题(超卖产生的原因以及互斥锁解决超卖)
    • 2.线程的死锁

一、线程,进程,并发,并行的概念

1.进程

进程(Process)是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的基本单位,是操作系统结构的基础。

程序是指令、数据及其组织形式的描述,进程是程序的实体

进程是程序的一次执行过程,或者正在运行的程序,具有动态的生命周期,从创建,运行到消亡。

如下图:IDEA,浏览器,微信,任务管理器…都是一个进程

在这里插入图片描述

2.线程

线程(thread)是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中,是进程中的实际运作单位。

线程是由进程创建的,是进程的一个实体,一个进程中可以拥有多个线程。

单线程:同一时刻,只允许执行一个线程。

多线程:同一时刻可以执行多个线程。

3.并发和并行

并行,指的是多个事情,在同一时间点上同时发生了( 并行的多个任务之间是不互相抢占资源的, 只有在多CPU的情况中,才会发生并行)。

并发,指的是多个事情,在同一时间段内同时发生了( 并发的多个任务之间是互相抢占资源的)。
同一时刻,多个任务交替执行,“同时拥有主机”的错觉,单核CPU实现的多任务就是并发。

二、线程的创建和使用

1.通过继承Thread类,重写run方法

class Demo extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        super.run();
    }
}

在run方法中写入自定义的业务代码即可。

通过继承Thread类的方式实现多线程,开启多线程时需要直接调用类对象.start()即可。

Demo demo = new Demo();
demo.start();

2.实现Runnable接口,重写run方法

class Demo  implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        
    }
}

在run方法中写入自定义的业务代码即可。

通过实现Runnable接口的方式实现多线程,开启多线程时,需要将实现类对象丢给Thread类,以静态代理的模式去,然后使用线程类对象.start()启动多线程

Demo demo = new Demo();
Thread thread = new Thread(demo);
thread.start();

3.使用案例

package com.robin;

public class ThreadInitDemo {


    public static void main(String[] args) {
        // 线程的创建 两种方式

        // 1.继承Thread 通过start方法开启线程
        TInit01 thread1 = new TInit01();
        thread1.start();
        // 2.实现Runnable接口
        TInit02 t2  = new TInit02();
        Thread thread2 = new Thread(t2);
        thread2.start();

    }
}

class TInit01 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 60; i++) {
            // 休眠100毫秒
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程名 ==== "+Thread.currentThread().getName()+"  "+i);
        }
    }
}

class TInit02 implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            // 休眠100毫秒
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程名 ==== "+Thread.currentThread().getName()+"  "+i);
        }
    }
}


三、线程的常用方法

方法名功能
setName用来设置当前线程的名称
getName用来获取当前线程的名称
start使该线程开始执行,底层是start0()由jvm虚拟机进行调度
run调用线程对象的run方法
setPriority设定线程的优先级
getPriority获取线程的优先级
sleep使当前线程休眠指定的毫秒数
interrupt中断线程(中断正在休眠的进程,其实就是wakeUp唤醒进程)

四、线程的退出和中断

1.线程的退出

线程退出:

  • 当线程执行完成任务之后,会自动退出。
  • 通过使用变量控制run()方法退出的方式。
package com.robin;

public class ThreadExit01 {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 线程退出
        // 1.当线程执行完任务之后,会自动退出
        // 2.通过使用变量控制run()方法退出的方式  通知方式
        TExit tExit = new TExit();
        // 启动线程  
        Thread thread = new Thread(tExit);
        thread.start();
        // 原本的run()方法是无限循环,
        // 现在通过在主线程休眠10秒后,然后变量flag置为false,从而使run方法退出
        Thread.sleep(10*1000);
        tExit.setFlag(false);
    }


}
class TExit implements Runnable{

	// run方法中的循环控制变量
    private boolean flag = true;

    public void setFlag(boolean flag) {
        this.flag = flag;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (flag){
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("舒克舒克~~~~~");
        }
    }
}

2.线程的中断

线程的中断:

  • yield 线程的礼让,让出cpu,但是让出cpu的时间不确定,所以不一定成功
  • join 线程的插队(“中断”),插队线程插入成功后,立刻执行插入的线程,直到执行完插入的线程之后,才接着执行被中断的线程。
package com.robin;

public class ThreadInterrupt01 {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 线程的中断
        // 1.yield 线程的礼让,让出cpu,但是让出cpu的时间不确定,所以不一定成功
        // 2.join 线程的插队(“中断”),插队线程插入成功后,立刻执行插入的线程,直到执行完插入的线程之后,才接着执行被中断的线程

        InterruptT t1 = new InterruptT();
        // 开启多线程
        Thread thread = new Thread(t1);
        thread.start();

        // main 线程,当 main线程的for执行5次后,中断执行子线程thread(原本两人是交替执行的,执行中断以后,子线程执行完毕以后,主线程才会接着执行)
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("线程==>"+Thread.currentThread().getName()+"===>hi!!!!!"+i);
            if(i==5){
                thread.join();
            }
        }
    }
}
class InterruptT implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程==>"+Thread.currentThread().getName()+"==>hello,"+i);
        }
    }
}


五、用户线程和守护线程

1.用户线程

用户线程,也叫工作线程,当线程的任务执行完毕后或者使用通知方式结束

2.守护线程

守护线程,为工作线程服务,当所有的用户线程结束后,守护线程自动结束。

可以通过线程对象.setDaemon()的方式来设置一个普通的用户线程为一个守护线程,然后需要注意的是,必须在线程启动之前设置否则会抛出异常 IllegalThreadStateException

package com.robin;

public class ThreadDaemon01 {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
        ThreadDaemon_t threadDaemon_t = new ThreadDaemon_t();
        // 守护线程的设置可以通过,线程.setDaemon()方法来设置,且必须是在线程启动之前
        Thread thread = new Thread(threadDaemon_t);
        thread.setDaemon(true); // ture为设置守护线程
        thread.start();
        
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("舒克在开飞机=========");
            // 设置休眠时间
            Thread.sleep(1000);
        }
    }


}

class ThreadDaemon_t implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        // 设置一个无限循环,不停的输出
        while (true){
            // 设置一个线程休眠时间,不然因为循环太少不好观察
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("贝塔在开坦克~~~~");
        }

    }


}

六、线程的生命周期和线程的状态

1.线程的生命周期

tip: 这里就直接用韩老师的图了…

在这里插入图片描述

2.线程的状态

在Java中,线程的状态一共有六种,其实也可以算作七种,因为RUNNABLE可以分为 就绪态 (ready)和 运行态 (running)。

  1. 初始(NEW):新创建了一个线程对象,但还没有调用start()方法。
  2. 运行(RUNNABLE):Java线程中将就绪(ready)和运行中(running)两种状态笼统的称为“运行”。
    线程对象创建后,其他线程(比如main线程)调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中,等待被线程调度选中,获取CPU的使用权,此时处于就绪状态(ready)。就绪状态的线程在获得CPU时间片后变为运行中状态(running)。
  3. 阻塞(BLOCKED):表示线程阻塞于锁。
  4. 等待(WAITING):进入该状态的线程需要等待其他线程做出一些特定动作(通知或中断)。
  5. 超时等待(TIMED_WAITING):该状态不同于WAITING,它可以在指定的时间后自行返回。
  6. 终止(TERMINATED):表示该线程已经执行完毕。

七、线程同步sync及线程的死锁

1.线程的同步 synchronized

线程同步机制,即保证数据在任何同一时刻内,只能最多被一个线程访问,以保证数据的完整性。

在Java中提供了关键字 synchronized ,用于实现线程的同步。

  1. 同步代码块

    // synchronized 其实提供了一把锁
    synchronized(对象){
    // 同步执行的代码,或者共享的资源
    }
    
  2. 同步方法

    synchornized 放到方法声明中,表示该方法为同步方法

    public synchornized void 方法名( 参数){
    // 同步执行的代码,或者共享的资源
    }
    

互斥锁

  • 1.Java语言中,引入了对象互斥锁的概念,来保证共享数据操作的完整性。
  • 2.每个对象都对应于一个可称为“互斥锁”的标记,这个标记用来保证在任意时刻,只能有一个线程访问该对象。
  • 3.关键字​​synchronized​​来与对象的互斥锁联系。当某个对象用synchronized修饰时,表明该对象在任一时刻只能由一个线程访问。
  • 4.同步的局限性:导致程序的执行效率降低
  • 5.同步方法(非静态的)的锁可以是​​this​​,也可以是其他对象(要求是同一个对象)

注意事项:

  • 1.如果同步方法没有使用static修饰,那么默认的锁对象为this
  • 2.如果同步方法有static修饰,那么默认的锁对象为:当前类.class

售票问题(超卖产生的原因以及互斥锁解决超卖)

某车站售卖车票,分4个窗口,同时进行售卖,一共有两百张票:

package com.robin;

public class SellTicketSync {

    public static void main(String[] args) {
        // 利用线程同步来解决之前的多线程售卖票数超卖的问题
        SellT sellT = new SellT();


        // 开启线程
        new Thread(sellT).start();
        new Thread(sellT).start();
        new Thread(sellT).start();
        new Thread(sellT).start();

    }


}

class SellT implements Runnable{

    private int ticketNums = 200;
    
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if(ticketNums<=0){
                System.out.println("票卖光了");
                break;
            }
            try {
                Thread.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"窗口"+"售卖了一张票,还剩余"+(--ticketNums));
        }
    }
}



运行结果:出现了票是负数的情况。

原因是,在票数为1的时候,四个线程可以同时进入,因为它们当前的访问到的票数都是大于0的,然后4个线程进行票数减减操作,所以会出现负数。

在这里插入图片描述

利用互斥锁,解决上面票数超卖的问题

package com.robin;

public class SellTicketSync {

    public static void main(String[] args) {
        // 利用线程同步来解决之前的多线程售卖票数超卖的问题
        SellT sellT = new SellT();

        // 开启线程
        new Thread(sellT).start();
        new Thread(sellT).start();
        new Thread(sellT).start();
        new Thread(sellT).start();

    }


}

class SellT implements Runnable{

    private int ticketNums = 200;
    private boolean flag = true;

    // 使用 synchronized 使sell()方法成为一个同步方法块儿
    public synchronized void sell(){
        if(ticketNums<=0){
            System.out.println("票卖光了");
            flag = false;
            return;
        }
        try {
            Thread.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"窗口"+"售卖了一张票,还剩余"+(--ticketNums));
    }

    @Override
    public void run() {
        while (flag){
            sell();
        }
    }
}

在这里插入图片描述

2.线程的死锁

死锁产生的原因,就是同时竞争同一个共享资源,多个线程都占用了对方的锁资源,谁都不想让谁先获取,导致了死锁,

比如最常见的 ,线程A占有资源1,同时想占有资源2,线程B占有资源2,也想占有资源1,但是资源1和资源2都只有一份便形成了死锁。
在这里插入图片描述

产生死锁的片段:

 if (flag){
            synchronized (o1){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了 o1 ");
                synchronized (o2){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了 o2 ");
                }
            }

        }else{
            synchronized (o2){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了 o2 ");
                synchronized (o1){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了 o1 ");
                }
            }
        }

完整的死锁demo:

package com.robin;

public class DeadLock01 {

    public static void main(String[] args) {
        // 模拟死锁,就是同时对共享资源的争夺
        DeadT t1 = new DeadT(true);
        DeadT t2 = new DeadT(false);
        //开启多线程
        new Thread(t1).start();
        new Thread(t2).start();
        // 产生死锁 ,打印下面两句后无法继续执行
        //Thread-0拿到了 o1
        //Thread-1拿到了 o2
    }
}

class DeadT implements Runnable{

    // 定义两个资源,必须用static,否则资源就不是这两个了
    static Object o1 = new Object();
    static Object o2 = new Object();

    // 循环标志
    private boolean flag ;

    public DeadT(boolean flag) {
        this.flag = flag;
    }

    @Override
    public void run() {
        if (flag){
            synchronized (o1){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了 o1 ");
                synchronized (o2){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了 o2 ");
                }
            }

        }else{
            synchronized (o2){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了 o2 ");
                synchronized (o1){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了 o1 ");
                }
            }
        }
    }
}


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来源&#xff1a;力扣&#xff08;LeetCode&#xff09; 描述&#xff1a; 给你一个下标从 0 开始的整数数组 nums &#xff0c;其长度是 2 的幂。 对 nums 执行下述算法&#xff1a; 设 n 等于 nums 的长度&#xff0c;如果 n 1 &#xff0c;终止 算法过程。否则&#xf…

【自学Docker】Docker环境命令

Docker info命令 Docker info命令概述 用于查看 docker 容器的基本信息。 Docker info命令语法 haicoder(www.haicoder.net)# docker info案例 查看所有信息 使用 docker info 命令&#xff0c;查看当前 docker容器 的所有的信息。 haicoder(www.haicoder.net)# docker …

系分 - 案例分析 - 数据库设计(分布式)

个人总结&#xff0c;仅供参考&#xff0c;欢迎加好友一起讨论 文章目录系分 - 案例分析 - 数据库设计&#xff08;分布式&#xff09;分布式数据库系统透明性分类两阶段提交协议2PC分区分表分库分区技术数据库主从复制NoSQL非关系型数据库与关系型数据库对比类型缓存技术Redis…

git恢复误删除的代码模块

git恢复误删除的代码模块前言环境问题描述原先的仓库详情&#xff1a;最新的仓库详情&#xff1a;问题解决注意事项前言 寒假回家边聊天边进行代码上传&#xff0c;出现了冲突之后&#xff0c;不小心删除了一大片代码。这里记录一下解决方案。 环境 IDEA、Git 问题描述 代…

Cesium实战记录(八)三维风场+风速热力图(水平+垂直)

目录 老规矩首先看下效果 一、风场 1、数据 2、原理剖析 首先&#xff0c;第一步就是构造网格数据 然后&#xff0c;撒粒子 再然后&#xff0c;起风吧 二、热力场 老规矩首先看下效果 风场v1.0&#xff08;平面版&#xff0c;只有U V 方向风速&#xff09; 三维风场&am…