day11 - 多线程
作者：互联网
1内容
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进程、线程介绍
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Java中 线程的实现方式
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Thread 类
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Runnable 接口
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Callable 接口
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线程相关的方法
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线程安全问题 - 同步技术
线程等待唤醒机制
进程（Process）
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简单理解：进程就是正在运行的程序
多线程的意义：
随着处理器上的核心数量越来越多，现在大多数计算机都比以往更加擅长并行计算
而一个线程，在一个时刻，只能运行在一个处理器核心上
试想一下，一个单线程程序，在运行时只能使用一个处理器核心，那么再多的处理器核心加入也无法显著提升该程序的执行效率。
相反，如果该程序使用多线程技术，将计算逻辑分配到多个处理器核心上，就会显著减少程序的处理时间，并且随着更多处理器核心的加入而变得更有效率。
总结：使用多线程可以提高程序的执行效率
2、Java 中线程的实现方式
1.继承 Thread 类
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| void run() | 在线程开启后，此方法将被调用执行 |
| void start() | 使此线程开始执行，Java虚拟机会调用run方法() |
实现步骤
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定义一个类 MyThread 继承 Thread 类
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在 MyThread 类中重写 run() 方法
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创建 MyThread 类的对象
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启动线程
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
for(int i=0; i<100; i++) {
System.out.println(i);
}
}
}
public class MyThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
MyThread my1 = new MyThread();
MyThread my2 = new MyThread();
// my1.run();
// my2.run();
// void start() 导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法
my1.start();
my2.start();
}
}
两个小问题
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为什么要重写 run() 方法？
因为 run() 是用来封装被线程执行的代码
run() 方法 和 start() 方法的区别？
run()：封装线程执行的代码，直接调用，相当于普通方法的调用
- start()：启动线程；然后由JVM调用此线程的run()方法
2.实现 Runable 接口
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Thread构造方法
方法名 说明 Thread(Runnable target) 分配一个新的Thread对象 Thread(Runnable target, String name) 分配一个新的Thread对象 - 实现步骤
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定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
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在MyRunnable类中重写run()方法
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创建MyRunnable类的对象
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创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
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启动线程
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
for(int i=0; i<100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
}
}
}
public class MyRunnableDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建MyRunnable类的对象
MyRunnable my = new MyRunnable();
// 创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
// Thread(Runnable target)
// Thread t1 = new Thread(my);
// Thread t2 = new Thread(my);
// Thread(Runnable target, String name)
Thread t1 = new Thread(my,"坦克");
Thread t2 = new Thread(my,"飞机");
// 启动线程
t1.start();
t2.start();
}
}
3.实现 Callable 接口
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方法介绍
方法名 说明 V call() 计算结果，如果无法计算结果，则抛出一个异常 FutureTask(Callable<V> callable) 创建一个 FutureTask，一旦运行就执行给定的 Callable V get() 如有必要，等待计算完成，然后获取其结果 -
实现步骤
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定义一个类 MyCallable 实现 Callable 接口
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在 MyCallable 类中重写 call() 方法
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创建 MyCallable 类的对象
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创建Future的实现类 FutureTask 对象，把 MyCallable 对象作为构造方法的参数
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创建Thread类的对象，把 FutureTask 对象作为构造方法的参数
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启动线程
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再调用get方法，就可以获取线程结束之后的结果。
public class MyCallable implements Callable<String> {
@Override
public String call() throws Exception {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("跟女孩表白" + i);
}
// 返回值就表示线程运行完毕之后的结果
return "答应";
}
}
public class Demo {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
// 线程开启之后需要执行里面的call方法
MyCallable mc = new MyCallable();
// Thread t1 = new Thread(mc);
// 可以获取线程执行完毕之后的结果.也可以作为参数传递给Thread对象
FutureTask<String> ft = new FutureTask<>(mc);
// 创建线程对象
Thread t1 = new Thread(ft);
// String s = ft.get();
// 开启线程
t1.start();
String s = ft.get();
System.out.println(s);
}
}
三种实现方式的对比
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实现Runnable、Callable接口
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好处: 扩展性强，实现该接口的同时还可以继承其他的类
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缺点: 编程相对复杂，不能直接使用Thread类中的方法
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继承Thread类
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好处: 编程比较简单，可以直接使用Thread类中的方法
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缺点: 可以扩展性较差，不能再继承其他的类
3、线程中的相关方法
设置和获取线程名称
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| void setName(String name) | 将此线程的名称更改为等于参数name |
| String getName() | 返回此线程的名称 |
| Thread currentThread() | 返回对当前正在执行的线程对象的引用 |
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代码演示
public class MyThread extends Thread {
public MyThread() {}
public MyThread(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(getName()+":"+i);
}
}
}
public class MyThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
MyThread my1 = new MyThread();
MyThread my2 = new MyThread();
// void setName(String name)：将此线程的名称更改为等于参数 name
my1.setName("高铁");
my2.setName("飞机");
// Thread(String name)
MyThread my1 = new MyThread("高铁");
MyThread my2 = new MyThread("飞机");
my1.start();
my2.start();
// static Thread currentThread() 返回对当前正在执行的线程对象的引用
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
线程休眠
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| static void sleep(long millis) | 使当前正在执行的线程停留（暂停执行）指定的毫秒数 |
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代码演示
1 public class MyRunnable implements Runnable {
2 @Override
3 public void run() {
4 for (int i = 0; i < 100; i++) {
5 try {
6 Thread.sleep(100);
7 } catch (InterruptedException e) {
8 e.printStackTrace();
9 }
10
11 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + i);
12 }
13 }
14 }
15 public class Demo {
16 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
17 /*
18 System.out.println("睡觉前");
19 Thread.sleep(3000);
20 System.out.println("睡醒了");
21 */
22
23 MyRunnable mr = new MyRunnable();
24
25 Thread t1 = new Thread(mr);
26 Thread t2 = new Thread(mr);
27
28 t1.start();
29 t2.start();
30 }
31 }
线程优先级
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线程调度
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两种调度方式
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分时调度模型：所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间片
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抢占式调度模型：优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个，优先级高的线程获取的 CPU 时间片相对多一些
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Java使用的是抢占式调度模型
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随机性
假如计算机只有一个 CPU，那么 CPU 在某一个时刻只能执行一条指令，线程只有得到CPU时间片，也就是使用权，才可以执行指令。所以说多线程程序的执行是有随机性，因为谁抢到CPU的使用权是不一定的
优先级相关方法
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| final int getPriority() | 返回此线程的优先级 |
| final void setPriority(int newPriority) | 更改此线程的优先级线程默认优先级是5；线程优先级的范围是：1-10 |
代码演示
public class MyCallable implements Callable<String> {
@Override
public String call() throws Exception {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + i);
}
return "线程执行完毕了";
}
}
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
// 优先级: 1 - 10 默认值:5
MyCallable mc = new MyCallable();
FutureTask<String> ft = new FutureTask<>(mc);
Thread t1 = new Thread(ft);
t1.setName("飞机");
t1.setPriority(10);
// System.out.println(t1.getPriority());//5
t1.start();
MyCallable mc2 = new MyCallable();
FutureTask<String> ft2 = new FutureTask<>(mc2);
Thread t2 = new Thread(ft2);
t2.setName("坦克");
t2.setPriority(1);
// System.out.println(t2.getPriority());//5
t2.start();
}
}
4、线程同步
卖票案例
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案例需求
某电影院目前正在上映国产大片，共有100张票，而它有3个窗口卖票，请设计一个程序模拟该电影院卖票
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实现步骤
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定义一个类SellTicket实现Runnable接口，里面定义一个成员变量：private int tickets = 100;
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在SellTicket类中重写run()方法实现卖票，代码步骤如下
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判断票数大于0，就卖票，并告知是哪个窗口卖的
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卖了票之后，总票数要减1
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票卖没了，线程停止
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定义一个测试类SellTicketDemo，里面有main方法，代码步骤如下
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创建SellTicket类的对象
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创建三个Thread类的对象，把SellTicket对象作为构造方法的参数，并给出对应的窗口名称
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启动线程
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代码实现
1 public class SellTicket implements Runnable {
2 private int tickets = 100;
3 // 在SellTicket类中重写run()方法实现卖票，代码步骤如下
4 @Override
5 public void run() {
6 while (true) {
7 if(ticket <= 0){
8 // 卖完了
9 break;
10 }else{
11 try {
12 Thread.sleep(100);
13 } catch (InterruptedException e) {
14 e.printStackTrace();
15 }
16 ticket--;
17 System.out.println(Thread.currentThread().getName()
18 + "在卖票,还剩下" + ticket + "张票");
19 }
20 }
21 }
22 }
23 public class SellTicketDemo {
24 public static void main(String[] args) {
25 // 创建SellTicket类的对象
26 SellTicket st = new SellTicket();
27
28 // 创建三个Thread类的对象，把SellTicket对象作为构造方法的参数，并给出对应的窗口名称
29 Thread t1 = new Thread(st,"窗口1");
30 Thread t2 = new Thread(st,"窗口2");
31 Thread t3 = new Thread(st,"窗口3");
32
33 // 启动线程
34 t1.start();
35 t2.start();
36 t3.start();
37 }
38 }
Lock锁
虽然我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题，但是我们并没有直接看到在哪里加上了锁，在哪里释放了锁，为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock
Lock是接口不能直接实例化，这里采用它的实现类ReentrantLock来实例化
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ReentrantLock构造方法
方法名 说明 ReentrantLock() 创建一个ReentrantLock的实例 -
加锁解锁方法
方法名 说明 void lock() 获得锁 void unlock() 释放锁 -
代码演示
public class Ticket implements Runnable {
//票的数量
private int ticket = 100;
private Object obj = new Object();
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true) {
//synchronized (obj){//多个线程必须使用同一把锁.
try {
lock.lock();
if (ticket <= 0) {
//卖完了
break;
} else {
Thread.sleep(100);
ticket--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "在卖票,还剩下" + ticket + "张票");
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
}
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Ticket ticket = new Ticket();
Thread t1 = new Thread(ticket);
Thread t2 = new Thread(ticket);
Thread t3 = new Thread(ticket);
t1.setName("窗口一");
t2.setName("窗口二");
t3.setName("窗口三");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
死锁
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概述
线程死锁是指由于两个或者多个线程互相持有对方所需要的资源，导致这些线程处于等待状态，无法前往执行
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什么情况下会产生死锁
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资源有限
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同步嵌套
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代码演示
1 public class Demo {
2 public static void main(String[] args) {
3 Object objA = new Object();
4 Object objB = new Object();
5
6 new Thread(()->{
7 while(true){
8 synchronized (objA){
9 // 线程一
10 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----抢到了执行权, 上A锁");
11 synchronized (objB){
12 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----抢到了执行权, 上B锁");
13 }
14 }
15 }
16 }).start();
17
18 new Thread(()->{
19 while(true){
20 synchronized (objB){
21 // 线程二
22 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----抢到了执行权, 上B锁");
23 synchronized (objA){
24 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----抢到了执行权, 上A锁");
25 }
26 }
27 }
28 }).start();
29 }
30 }
5、线程等待唤醒机制
生产者和消费者模式概述
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概述
生产者消费者模式是一个十分经典的多线程协作的模式，弄懂生产者消费者问题能够让我们对多线程编程的理解更加深刻。
所谓生产者消费者问题，实际上主要是包含了两类线程：
一类是生产者线程用于生产数据
一类是消费者线程用于消费数据
为了解耦生产者和消费者的关系，通常会采用共享的数据区域，就像是一个仓库
生产者生产数据之后直接放置在共享数据区中，并不需要关心消费者的行为
消费者只需要从共享数据区中去获取数据，并不需要关心生产者的行为
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Object类的等待和唤醒方法
方法名 说明 void wait() 导致当前线程等待，直到另一个线程调用该对象的 notify()方法或 notifyAll()方法 void notify() 唤醒正在等待对象监视器的单个线程 void notifyAll() 唤醒正在等待对象监视器的所有线程
生产者和消费者案例
public class Box {
public static boolean flag = false;
}
public class Consumer extends Thread {
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (Box.class) {
if (Box.flag == false) {
// 等待
try {
System.out.println("没有包子了, 消费者等待...");
Box.class.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
} else {
System.out.println("消费者开吃....");
Box.flag = false;
Box.class.notifyAll();
}
}
}
}
}
public class Maker extends Thread{
@Override
public void run() {
while(true){
synchronized (Box.class) {
if(Box.flag == false){
// 没包子了, 生产者制作
System.out.println("生产制作包子....");
Box.flag = true;
Box.class.notifyAll();
}else {
// 有包子, 生产者等待
System.out.println("有包子, 生产者等待");
try {
Box.class.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Consumer c = new Consumer();
Maker m = new Maker();
c.start();
m.start();
}
}
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标签：Thread,void,class,线程,day11,new,多线程,public 来源： https://www.cnblogs.com/sunyanh/p/16459492.html