来学习线程啦

news2024/11/15 21:34:24

线程的相关概念

程序

简单点说：程序就是我们写的代码；也可以理解为：为完成特定任务，用某种语言编写的一组指令的集合

进程

  • 进程是指运行中的程序。
    比如：我们使用QQ，就启动了一个进程，操作系统就会为该进程分配内存空间
    当我们使用迅雷，又启动一个进程，操作系统将为迅雷分配新的内存空间
  • 进程是程序得一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是动态过程：有它自身的产生、存在和消亡的过程

什么是线程

  • 1，线程由进程创建的，是进程的一个实体。
    比如：在迅雷中正在下载的一个文件 就是一个进程
  • 2，一个进程可以拥有多个线程

其他相关概念

  • 1，单线程：在同一时刻，只允许执行一个线程
  • 2，多线程：在同一时刻，可以执行多个线程。
    比如：一个QQ进程，可以同时打开多个聊天框
  • 3，并发：同一时刻，多个任务交替执行，造成一种“貌似同时”的错觉，简单的说，单核cpu实现的多任务就是并发
    在这里插入图片描述
  • 4，并行：同一时刻，多个任务同时执行。多核cpu可以实现并行。
    在这里插入图片描述

线程基本使用

创建线程的两种方式

继承Thread类，重写run方法

在这里插入图片描述

public class Thread01 {
    public static void main(String[] args) {
        Cat cat = new Cat();
        cat.start();//启动线程-> main 线程启动一个子线程 Thread-0    最终会执行 cat 的 run 方法
        //为什么调用start方法
        // (1)
        //  public synchronized void start() {
        //   start0();
        //   }
        // (2)
        //start0() 是本地方法，是 JVM 调用, 底层是 c/c++实现
        //真正实现多线程的效果， 是 start0(), 而不是 run
        //        private native void start0();

        // 当 main 线程启动一个子线程 Thread-0, 主线程不会阻塞, 会继续执行
        //这时 主线程和子线程是交替执行..
        System.out.println("主线程的线程名" + Thread.currentThread().getName());
        for(int i = 0; i < 60; i++) {
            System.out.println("主线程 i=" + i);
        //让主线程休眠
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

class Cat extends Thread {
    int times = 0;

    @Override
    public void run() {//重写run方法，写上自己的业务逻辑
        //该线程每隔1秒，在控制台输出"喵喵，我是小猫咪"
        while (true) {
            System.out.println("喵喵，我是小猫咪" + "线程名=" + (++times) + Thread.currentThread().getName());
            //让该线程休眠1秒
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (times == 80) {
                break;//当times到80，退出while，这是线程也就退出
            }
        }
    }
}

调用start()方法示意图
在这里插入图片描述
注意：主线程和子线程会交替执行（并发/并行）

实现Runnable接口，重写run方法

说明：
1，java是单继承的，在某些情况下一个类可能已经继承了某个父类，这时再用继承Thread类方法来创建线程显然不可能了
2，java设计者们提供了另一个方式创建线程，就是通过实现Runnable接口来创建线程

在这里插入图片描述

public class Thread02 {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
//        dog.start();
        // public Thread(Runnable target) {
        //        this(null, target, "Thread-" + nextThreadNum(),
        //代理模式： Thread类有个如上构造器，需要传入Runnable类型的参数
        //                               Dog正好实现了Runnable类型
        //                               Dog类型可以代理Runnable类型传入
        Thread thread = new Thread(dog);
        thread.start();

    }
}
class Dog implements Runnable{
    int times = 0;
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("hi" + (++times) + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (times==10) {
            break;}
        }

        }
    }

线程使用应用案例-多线程执行

在这里插入图片描述

public class Thread03 {
    public static void main(String[] args) {
        T1 t1 = new T1();
        T2 t2 = new T2();
        Thread thread = new Thread(t1);
        Thread thread1 = new Thread(t2);
        thread1.start();//启动第 1 个线程
        thread.start();//启动第 2 个线程
    }
}
class T1 implements Runnable{
    int count = 0 ;
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("hello,world"+(++count)+Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (count==10){
                break;
            }
        }
    }
}
class T2 implements Runnable {
    int count = 0;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("hi" + (++count) + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (count == 10) {
                break;
            }
        }
    }
}

线程如何理解

  • 通过主线程创建不同的线程去做不同的事；

在这里插入图片描述

  • 所有线程运行完之后进程才退出
    在这里插入图片描述

创建线程两种方式的区别（继承Thread 和 实现Runnable 的区别）

  • 1，通过java的设计来看，通过继承Thread 或者实现Runnable 接口来创建线程本质上没有区别。本质上Thread类本身即实现了Runnable接口
  • 2，实现Runnable接口方式更加适合多个线程共享一个资源的情况，并且避免了单继承的机制，建议使用Runnable
    在这里插入图片描述

出现超卖现象

public class Sell {
    public static void main(String[] args) {
        SellTicket sellTicket = new SellTicket();
        //这里会出现超卖现象
        new Thread(sellTicket).start();
        new Thread(sellTicket).start();
        new Thread(sellTicket).start();

    }
}

class SellTicket implements Runnable {
    public int ticketNum = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (ticketNum <= 0) {
                System.out.println("售票结束");
                break;
            }
            try {
                Thread.sleep(12);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("窗口"+Thread.currentThread().getName()+"售出一张票"+"剩余票数"+(--ticketNum));
        }
    }
}

线程终止

基本说明

  • 1，当线程完成任务后，会自动退出
  • 2，还可以通过使用变量来控制run方法退出的方式停止线程
public class ThreadExit {
    public static void main(String[] args) {
        AThread aThread = new AThread();
        Thread thread = new Thread(aThread);
        thread.start();

        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //4，更改AThread类中的loop变量，停止线程
        aThread.setLoop(false);
    }
}
class AThread implements Runnable{
    //1，定义标记变量，默认为true
    private boolean loop =true;
    //2，将loop作为循环条件
    @Override
    public void run() {
        while (loop){
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("AThread运行中");
        }
    }
    //3，提高公共的set方法，用于更细loop
    public void setLoop(boolean loop) {
        this.loop = loop;
    }
}

线程常用方法

常用方法第一组

  • 1，setName：设置线程名称，使之与参数name相同
  • 2，getName：返回该线程的名称
  • 3，start：使该线程开始执行；java虚拟机底层调用该线程的start0 方法
  • 4，run：调用线程对象 run 方法
  • 5，setPriority：更改线程的优先级
  • 6，getPriority：获取线程的优先级
  • 7，sleep：在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行）
  • 8，interrupt：中断线程

注意事项

  • 1，start底层会创建新的线程，调用run，run就是一个简单的方法调用，不会再启动新线程

  • 2，线程优先级的范围
    在这里插入图片描述

  • 3，interrupt：中断线程。但并没有真正的结束线程，所以一般用于中断正在休眠的线程

  • 4，sleep：线程的静态方法，使当前线程休眠

方法的案例演示

public class ThreadMethod {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadDemo threadDemo = new ThreadDemo();
        threadDemo.setName("小笼包");
        //设置优先级
        threadDemo.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        threadDemo.start();

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("hi"+i);
        }
        //测试优先级
        System.out.println(threadDemo.getName()+"线程的优先级"+threadDemo.getPriority());

        threadDemo.interrupt();//当执行到这里，就会中断线程的休眠
    }
}
class ThreadDemo extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"吃包子~~~"+i);
        }
        try {
            System.out.println("休眠中~~~~~");
            Thread.sleep(20000);
        } catch (InterruptedException e) {
            //当该线程执行到Interrupt方法时，会catch一个异常，可以加入自己的业务代码
            //InterruptedException 是捕获到一个中断异常
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"被interrupt了");

        }
    }
}

常用方法第二组

在这里插入图片描述

public class ThreadMethod02 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        T t = new T();
        t.start();

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println("主线程（小弟）"+i);
            Thread.sleep(500);
            System.out.println("主线程(小弟)让 子线程(老大)先吃");
//            线程插队：先执行完插入的所有任务(t 子线程中)，再执行主线程任务
            t.join();
            //礼让 不一定成功
//            Thread.yield();
        }

    }
}
class T extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("Hello~~~"+i);
        }
    }
}

用户线程和守护线程

  • 1，用户线程：也叫工作线程，当线程的任务执行完或通知方式结束
  • 2，守护线程：一般是为工作线程服务的，当所有的用户线程结束，守护线程自动结束
  • 3，常见的守护线程：垃圾回收机制

守护线程的案例

public class ThreadMethod03 {
    public static void main(String[] args) {
        MyDaemon myDaemon = new MyDaemon();
        //为MyDaemon类 添加守护线程：当所有的用户线程结束，守护线程自动结束
        myDaemon.setDaemon(true);
        myDaemon.start();

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("主线程"
            );
        }



    }
}
class MyDaemon extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for(;;){
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("守护线程");
        }
    }
}

线程的声明周期

JDK 中用 Thread.State 枚举表示了线程的几种状态

  • 五种状态
    在这里插入图片描述
  • 线程状态转换图（将RUNNABLE一种状态 分为 Ready 和 Running 两种状态 ）
    在这里插入图片描述
    状态的示例代码
public class ThreadState_ {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TT tt = new TT();
        System.out.println(tt.getName()+"状态"+tt.getState());//状态：NEW  RUNNABLE
        tt.start();

        while (Thread.State.TERMINATED!=tt.getState()){
            System.out.println(tt.getName()+"状态"+tt.getState());//状态：TIMED_WAITING
            Thread.sleep(500);
        }
        System.out.println(tt.getName()+"状态"+tt.getState());//状态：TERMINATED
    }
}
class TT extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("hi"+i);
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }

            break;
        }
    }
}

线程的同步Synchronized

线程的同步机制

  • 1，在多线程编程，一些敏感数据不允许被多个线程同时访问，此时就使用同步访问技术，保证数据在任何同一时刻，最多有一个线程访问，以保证数据的完整型
  • 2，也可以理解为：线程同步，即当有一个线程在对内存进行操作时，其他线程都不可以对这个内存地址进行操作，直到该线程完成操作，其他线程才能对该内存地址进行操作（上厕所）

同步具体方法

  • 1，同步代码块
    Synchronized(对象){//得到对象的锁，才能操作同步代码
    //需要被同步代码
    }
  • 2，Synchronized还可以放在方法声明中，表示整个方法-为同步方法
    public Synchronized void m（String name）{
    //需要被同步的代码}
  • 3，如何理解：
    就好像某小伙伴上厕所前先把门关上(上锁)，那么其他小伙伴就可以使用厕所了
public class Sell {
    public static void main(String[] args) {
        SellTicket sellTicket = new SellTicket();
        //这里会出现超卖现象
        new Thread(sellTicket).start();
        new Thread(sellTicket).start();
        new Thread(sellTicket).start();

    }
}

class SellTicket implements Runnable {
    public int ticketNum = 100;
    public synchronized void m(){//同步方法，在同一时刻，只能有一个线程来执行sell方法
        while (true) {
            if (ticketNum <= 0) {
                System.out.println("售票结束");
                break;
            }
            try {
                Thread.sleep(12);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("窗口"+Thread.currentThread().getName()+"售出一张票"+"剩余票数"+(--ticketNum));
        }
    }

    @Override
    public  void run() {
       m();
    }
}

互斥锁

基本介绍

  • 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一时刻，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，表面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要降低
  • 5，同步方法(（非静态的）的锁可以是this，也可以是其他对象（要求是同一对象）
  • 6，同步方法(（静态的）的锁为当前类本身

注意细节

  • 1，同步方法如果没有使用static修饰：默认锁对象为this
  • 2，如果方法使用static修饰，默认锁对象：当前类.class
  • 3，实现的落地步骤：
    先分析上锁的代码
    选择同步代码块或同步方法
    要求多个线程的锁对象为同一个即可
public class Sell {
    public static void main(String[] args) {
//        SellTicket sellTicket = new SellTicket();
//        //这里会出现超卖现象
//        new Thread(sellTicket).start();
//        new Thread(sellTicket).start();
//        new Thread(sellTicket).start();
        SellTicket sellTicket2 = new SellTicket();
        Thread thread1 = new Thread(sellTicket2);
        thread1.start();
        Thread thread2 = new Thread(sellTicket2);
        thread2.start();
        Thread thread3 = new Thread(sellTicket2);
        thread3.start();

    }
}

class SellTicket implements Runnable {
    public int ticketNum = 100;
    private boolean loop = true;
    Object object = new Object();
    //1. public synchronized static void m1() {} 锁是加在 SellTicket03.class
    //2. 如果在静态方法中，实现一个同步代码块.
    /*
        synchronized (SellTicket.class) {
            System.out.println("m2");
        }*/

    //1. public synchronized void sell() {} 就是一个同步方法
    //2. 这时锁在 this 对象
    //3. 也可以在代码块上写 synchronize ,同步代码块, 互斥锁还是在 this 对象
    public /*synchronized*/ void m(){//同步方法，在同一时刻，只能有一个线程来执行sell方法
        synchronized (/*this*/object) {
            while (loop) {
                if (ticketNum <= 0) {
                    System.out.println("售票结束");
                    break;
                }
                try {
                    Thread.sleep(12);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "售出一张票" + "剩余票数" + (--ticketNum));
            }
        }
    }

    @Override
    public  void run() {
       m();
    }
}

线程的死锁

基本介绍

多个线程都占用了对方的锁资源，但不肯想让，导致了死锁，在编程中一定要避免死锁发生

释放锁

下面操作会释放锁

  • 1，当前线程的同步方法、同步代码块执行结束
    案例：上厕所
  • 2，当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return
    案例：没有正常的完事，经历叫他修改bug，不得已出来
  • 3，当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception，导致异常结束
    案例：没有正常的完事，发现忘带纸，不得已出来
  • 4，当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法，当前线程暂停，并释放锁
    案例：没有正常的完事，觉得需要酝酿，所以出来等会再进去

下面操作不会释放锁

  • 1，线程执行同步块或同步方法时，程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法，暂停当前线程执行，不会释放锁
    案例：上厕所，太困了，在坑位上眯一会
  • 2，线程执行同步代码块时，其他线程调用了该线程的suspend()方法，将该线程挂起，该线程不会释放锁
    提示：应尽量避免使用suspend()和resume()来

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