【系统学习】Java基础1之多线程

news2024/11/26 17:52:38

前言

被公司换岗一年多了，从Linux C换到了java开发，奈何大环境不好，半吊子经验找不到好工作。接触了spring cloud, spring boot k8s等许多新的知识。已经开发Java生态相关项目已一年半，但都止步于用的阶段，自知毫无竞争力。故而系统学习一下Java，虽然知道很卷，但是也没办法了。

多线程

Thread类

每个线程都是通过某个特定Thread对象的run()方法来完成操作的，经常把run()方法的主体称为线程体
通过该Thread对象的start()方法来启动这个线程，而非直接调用run()

Thread 构造类

Thread() : 创建新的Thread对象
Thread(String threadname)创建线程并指定线程实例名
Thread(Runnable target): 指定创建线程的目标对象，它实现了Runnable接口中的Run方法
Thread(Runnable target, String name)：创建新的Thread对象

public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
//        MyThread1 m1 = new MyThread1();
//        MyThread2 m2 = new MyThread2();
//
//        m1.start();
//        m2.start();

        //创建Thread类的匿名子类的方式
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 100; i++) {
                    if(i % 2 == 0){
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);

                    }
                }
            }
        }.start();


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

                    }
                }
            }
        }.start();

    }
}

class MyThread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);

            }
        }

    }
}


class MyThread2 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if(i % 2 != 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);

            }
        }

    }
}

线程分类

Java中的线程分为两类：一种是守护线程，一种是用户线程

它们在几乎每个方面都是相同的，唯一的区别是判断JVM何时离开
守护线程是用来服务用户线程的，通过在start()方法前调用thread.setDaemon(true)可以把一个用户线程变成一个守护线程
Java垃圾回收就是一个典型的守护线程
若JVM中都是守护线程，当前JVM将退出。

生命周期

在这里插入图片描述

线程同步

Java对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式：同步机制

同步代码块

synchronized (对象){
// 需要被同步的代码；
}

同步方法

public synchronized void show (String name){ 
….
}

同步机制中的锁

在《Thinking in Java》中，是这么说的：对于并发工作，你需要某种方式来防止两个任务访问相同的资源（其实就是共享资源竞争）。防止这种冲突的方法

就是当资源被一个任务使用时，在其上加锁。第一个访问某项资源的任务必须锁定这项资源，使其他任务在其被解锁之前，就无法访问它了，而在其被解锁

之时，另一个任务就可以锁定并使用它了.

synchronized的锁是什么？

任意对象都可以作为同步锁。所有对象都自动含有单一的锁（监视器）
同步方法的锁：静态方法（类名.class）、非静态方法（this）
同步代码块：自己指定，很多时候也是指定为this或类名.class

注意

必须确保使用同一个资源的多个线程共用一把锁，这个非常重要，否则就无法保证共享资源的安全
一个线程类中的所有静态方法共用同一把锁（类名.class），所有非静态方法共用同一把锁（this），同步代码块（指定需谨慎）

同步范围

代码是否存在线程安全

明确哪些代码是多线程运行的代码
明确多个线程是否有共享数据
明确多线程运行代码中是否有多条语句操作共享数据

如何解决

对多条操作共享数据的语句，只能让一个线程都执行完，在执行过程中，其他线程不可以参与执行。即所有操作共享数据的这些语句都要放在同步范围中

释放锁

当前线程的同步方法、同步代码块执行结束
当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return终止了该代码块、该方法的继续执行。
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。
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

不会释放锁的操作

线程执行同步代码块或同步方法时，程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行
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（同步监视器）。（应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程）

单例模式——懒汉（线程安全）

class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton(){}
    public static Singleton getInstance(){
        if(instance==null){
            synchronized(Singleton.class){
                if(instance == null){
                    instance=new Singleton();
                } 
            } 
    	}
    	return instance;
    } 
}
public class SingletonTest{
    public static void main(String[] args){
        Singleton s1=Singleton.getInstance();
        Singleton s2=Singleton.getInstance();
        System.out.println(s1==s2);
	} 
}

Lock锁

从JDK 5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当
ava.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。
ReentrantLock 类实现了 Lock ，它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以

显式加锁、释放锁。

class A{
    private final ReentrantLock lock = new ReenTrantLock();
    public void m(){
        lock.lock();
        try{
        	//保证线程安全的代码;
        }
        finally{
        	lock.unlock(); 
        }
	}
}

注意：如果同步代码有异常，要将unlock()写入finally语句块

使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有更好的扩展性（提供更多的子类）

优先使用顺序

Lock ->同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源） -> 同步方法（在方法体之外）

package com.atguigu.java1;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * 解决线程安全问题的方式三：Lock锁  --- JDK5.0新增
 *
 * 1. 面试题：synchronized 与 Lock的异同？
 *   相同：二者都可以解决线程安全问题
 *   不同：synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器
 *        Lock需要手动的启动同步（lock()），同时结束同步也需要手动的实现（unlock()）
 *
 * 2.优先使用顺序：
 * Lock  同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源）  同步方法（在方法体之外）
 */
class Window implements Runnable{

    private int ticket = 100;
    //1.实例化ReentrantLock
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            try{

                //2.调用锁定方法lock()
                lock.lock();

                if(ticket > 0){
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：售票，票号为：" + ticket);
                    ticket--;
                }else{
                    break;
                }
            }finally {
                //3.调用解锁方法：unlock()
                lock.unlock();
            }

        }
    }
}

public class LockTest {
    public static void main(String[] args) {
        Window w = new Window();

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

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

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

Callable接口

与使用Runnable相比， Callable功能更强大些

相比run()方法，可以有返回值
方法可以抛出异常
支持泛型的返回值
需要借助FutureTask类，比如获取返回结果

Future接口

可以对具体Runnable、Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果等
FutrueTask是Futrue接口的唯一的实现类
FutureTask 同时实现了Runnable, Future接口。它既可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值

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