Java 多线程
# Java 多线程
# 线程的相关概念
# 程序
# 进程
# 什么是线程
# 其他相关概念
# 线程的基本使用
# 创建线程的两种方式
- 在java中线程来使用有两种方式
- 继承Thread类,重写run方法。
- 实现Runnable接口,重写run方法。
# 线程应用案例 1-继承 Thread 类
- 代码演示:
package study.threaduse;
public class Thread01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
//创建一个Cat 对象 当成一个线程使用
Cat cat = new Cat();
cat.start();//启动线程 run方法就是一个普通方法 并没有真正启动多线程,就会把 run方法执行完毕 才向下执行
//说明: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
System.out.println("主线程继续执行"+Thread.currentThread().getName());
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("主线程i"+i);
//让主线程休眠
Thread.sleep(1000);
}
}
}
//1.当一个类继承了Thread类 该类就可以当做线程使用
//2.我们会重写run方法 写上自己的业务代码
//3. run Thread类 实现了Runnable接口的run方法
//@Override
//public void run() {//重写run方法 写上自己的业务逻辑
//
// super.run();
//}
class Cat extends Thread{
int times=0;
public void run(){
//该线程每隔一秒 在控制台输出 “喵喵,我是小喵咪”
while(true){
System.out.println("喵喵,我是小喵咪"+(++times)+" 线程名"+Thread.currentThread().getName());
try {
Thread.sleep(1000);//毫秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if(times==8){
break;//当times==8 退出while,这时线程也就退出
}
}
}
}
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# 线程应用案例 2-实现 Runnable 接口
- 说明:
- 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,这时在用继承Thread类方法来创建线程显然不可能了。
- java设计者们提供了另外一个方式创建线程,就是通过实现Runnable接口来创建线程。
- 应用案例
请编写程序,该程序可以每隔1秒。在控制台输出“hi!”,当输出10次后,自动退出。请使用实现Runnable接口的方式实现。Thread02.java,这里底层使用了设计模式[代理模式=>代码模拟实现Runnable接口开发线程的机制
- 代码演示:
package study.threaduse;
public class Thread02 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// Dod dod = new Dod();
// //创建了Thread对象,把 dog对象(实现Runnable接口),放入Thread
// Thread thread = new Thread(dod);
// thread.start();
Tiger tiger = new Tiger();
ThreadProxy threadProxy = new ThreadProxy(tiger);
threadProxy.start();
}
}
class Animal{}
class Tiger extends Animal implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println("老虎嗷嗷叫");
}
}
//线程代理类
class ThreadProxy implements Runnable{//你可以吧Proxy类 当做ThreadProxy
private Runnable target=null;//属性 类型是Runnable
@Override
public void run() {
if(target!=null){
target.run();//动态绑定 运行类型Tiger
}
}
public ThreadProxy(Runnable target) {
this.target = target;
}
public void start(){
start0();//这个方法真正实现多线程
}
public void start0(){
run();
}
}
class Dod implements Runnable {//通过实现Runnable接口 来开发线程
int count = 0;
@Override
public void run() {
while (true) {
System.out.println("小狗汪汪叫" + (++count) + Thread.currentThread().getName());
//休眠一秒
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (count == 10) {
break;
}
}
}
}
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# 线程使用应用案例-多线程执行
请编写一个程序,创建两个线程,一个线程每隔1秒输出“hello,world”,输出10次,退出,一个线程每隔1秒输出“hi”,输出5次退出.Thread03.java
- 代码演示:
package study.threaduse;
public class Thread03 {
public static void main(String[] args) {
T1 t1 = new T1();
new Thread(t1).start();
T2 t2 = new T2();
new Thread(t2).start();
new Thread(t2).start();//多个线程 共享一个资源的情况
}
}
class T1 implements Runnable {
int count = 0;
@Override
public void run() {
//每隔一秒钟输出 hello world 输出十次
while (true) {
System.out.println("Hello,world" + (++count));
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (count == 100)
break;
}
}
}
class T2 implements Runnable {
int count = 0;
@Override
public void run() {
//每隔一秒钟输出 hi 输出5次
while (true) {
System.out.println("Hi" + (++count));
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (count == 50)
break;
}
}
}
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# 线程如何理解
# 继承 Thread vs 实现 Runnable 的区别
从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,从jdk帮助文档我们可以看到Thread类本身就实现了Runnable接口。
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限制,建议使用Runnable。
3.[售票系统],编程模拟三个售票窗口售票100,分别使用继承 Thread和实现 Runnable方式,并分析有什么问题?
代码实现
package study.threaduse.ticket.synchronized_;
public class SellTicket {
public static void main(String[] args) {
// new SellTicket01().start();
// new SellTicket01().start();
// new SellTicket01().start();
//出现 超卖
SellTicket02 sellTicket02 = new SellTicket02();
new Thread(sellTicket02).start();
new Thread(sellTicket02).start();
new Thread(sellTicket02).start();
}
}
//使用extends Thread
//class SellTicket01 extends Thread {
// private static int tickNum = 100;//让多个线程共享ticketNum
//
// @Override
// public void run() {
// while (true) {
// if (tickNum <= 0) {
// System.out.println("售票结束...");
// break;
// }
// //休眠 五十 毫秒
// try {
// Thread.sleep(50);
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
// System.out.println("窗口线程名称" + Thread.currentThread().getName() + "售出一张票" + "剩余票数为" + (--tickNum));
// }
// }
//}
class SellTicket02 implements Runnable {
private int tickNum = 100;
@Override
public void run() {
while (true) {
if (tickNum <= 0) {
System.out.println("售票结束...");
break;
}
//休眠 五十 毫秒
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("窗口线程名称" + Thread.currentThread().getName() + "售出一张票" + "剩余票数为" + (--tickNum));
}
}
}
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# 线程终止
# 基本说明
- 当线程完成任务后,会自动退出。
- 还可以通过使用变量来控制run方法退出的方式停止线程,即通知方式。
# 应用案列
- 代码实现
package study.threaduse.exit_;
public class ThreadExit_ {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T t = new T();
t.start();
//如果希望main线程 去控制t1.线程的终止,就必须可以修改loop
//让t1退出run方法 从而终止t1线程->通知方式
//让线程休眠十秒 再通知退出
System.out.println("主线程休眠10秒");
Thread.sleep(10*1000);
t.setLoop(false);
}
}
class T extends Thread{
int count=0;
//设置一个控制变量
private boolean loop=true;
@Override
public void run() {
while (loop){
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("T 运行中..."+count++);
}
}
public void setLoop(boolean loop) {
this.loop = loop;
}
}
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# 线程常用方法
# 常用方法第一组
# 注意事项和细节
# 应用案例
- 代码演示:
package study.threaduse.method_;
public class ThreadMethod01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//测试方法
T t = new T();
t.setName("frx");
t.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
t.start();//启动子线程
for (int i = 0; i < 5; i++) {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("hi"+i);
}
System.out.println(t.getName()+"程序的优先级是"+t.getPriority());//1
t.interrupt();//本来要等20秒的 提前中断休眠
}
}
class T extends Thread{//自定义的线程类
@Override
public void run() {
while (true) {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃包子..");
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "休眠中...");
try {
Thread.sleep(20000);
} catch (InterruptedException e) {
//当线程执行到一个interrupt方法时, 就会catch一个异常 可以加入自己的业务逻辑
//InterruptedException 捕获到的一个中断异常
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被 interrupt了");
}
}
}
}
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# 方法第二组
# 应用案例
- 代码测试yield和join方法
package study.threaduse.method_;
public class ThreadMethod02 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T2 t2 = new T2();
t2.start();
for (int i = 0; i <=20; i++) {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("主线程(小弟)吃了"+i+"个包子");
if(i==5){
System.out.println("主线程让子线程 全部吃完");
// t2.join();//这里想当于 当t2子线程 先执行完毕 主再继续执行 插队
Thread.yield();//礼让 不一定成功
}
}
}
}
class T2 extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <=20; i++) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("子线程(大哥)吃了"+i+"个包子");
}
}
}
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# 课堂练习
- 代码演示:
package study.threaduse.method_;
public class ThreadMethodExercise {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T3 t3 = new T3();
Thread thread = new Thread(t3);
for (int i = 0; i <=10; i++) {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("hi"+i);
if(i==5){
thread.start();
thread.join();
}
}
System.out.println("主线程结束...");
}
}
class T3 implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <=10; i++) {
System.out.println("hello"+i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("子线程结束..");
}
}
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# 用户线程和守护线程
- 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。
- 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。
- 常见的守护线程:垃圾回收机制。
# 应用案例 ThreadMethod03.java
下面我们测试如何将一个线程设置成守护线程
- 代码演示:
package study.threaduse.method_;
public class ThreadMethod03 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MyDaemonThread myDaemonThread = new MyDaemonThread();
//如果我们希望当main线程结束后,子线程可以自动退出
//只需将子线程 设为守护线程即可
myDaemonThread.setDaemon(true);
myDaemonThread.start();
for (int i = 0; i <=10; i++) {
System.out.println("小可爱"+i);
Thread.sleep(1000);
}
}
}
class MyDaemonThread extends Thread{
@Override
public void run() {
while (true){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("ok");
}
}
}
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# 线程的生命周期
# JDK 中用 Thread.State 枚举表示了线程的几种状态
# 线程状态转换图
# 写程序查看线程状态
- 代码演示:
package study.threaduse.state_;
public class ThreadState_ {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T t = new T();
System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
t.start();
while (Thread.State.TERMINATED != t.getState()) {
System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
Thread.sleep(500);
}
System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
}
}
class T 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) {
e.printStackTrace();
}
}
break;
}
}
}
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# 线程的同步
# 先看一个问题
# Synchronized
# 线程同步机制
- 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,以保证数据的完整性。也可以这里理解:
- 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。
# 同步具体方法
# 析同步原理
# 互斥锁
# 基本介绍
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。
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。
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。
同步的局限性:导致程序的执行效率要降低。
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)。
同步方法(静态的)的锁为当前类本身。
# 使用互斥锁来解决售票问题
- 代码演示:
package study.threaduse.ticket.synchronized_;
public class SellTicket {
public static void main(String[] args) {
// new SellTicket01().start();
// new SellTicket01().start();
// new SellTicket01().start();
//出现 超卖
SellTicket02 sellTicket02 = new SellTicket02();
new Thread(sellTicket02).start();
new Thread(sellTicket02).start();
new Thread(sellTicket02).start();
}
}
//使用extends Thread
//class SellTicket01 extends Thread {
// private static int tickNum = 100;//让多个线程共享ticketNum
//
// @Override
// public void run() {
// while (true) {
// if (tickNum <= 0) {
// System.out.println("售票结束...");
// break;
// }
// //休眠 五十 毫秒
// try {
// Thread.sleep(50);
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
// System.out.println("窗口线程名称" + Thread.currentThread().getName() + "售出一张票" + "剩余票数为" + (--tickNum));
// }
// }
//}
//实现接口方式,使用synchronized实现 线程同步
class SellTicket02 implements Runnable {
private int tickNum = 100;
private boolean loop = true;//控制run方法变量
Object object =new Object();
//同步方法 为静态 的锁为当前类本身
//1.public synchronized static void m1() 锁加在SellTicket03.class
//2.如果在静态方法中,实现一个同步代码块
/* public synchronized static void m1(){
}
public static void m2(){
synchronized (SellTicket02.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 sell() {//同步方法 在同一时刻 只能改有一个线程 执行该方法
synchronized (this) {
if (tickNum <= 0) {
System.out.println("售票结束...");
loop = false;
return;
}
//休眠 五十 毫秒
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("窗口线程名称" + Thread.currentThread().getName() + "售出一张票" + "剩余票数为" + (--tickNum));
}
}
@Override
public void run() {
while (loop) {
sell();//同步方法
}
}
}
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# 注意事项和细节
同步方法如果没有使用static修饰:默认锁对象为this。
如果方法使用static修饰,默认锁对象:当前类.class。
实现的落地步骤:
- 需要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!
# 线程的死锁
# 基本介绍
- 多个线程都占用了对方的锁资源,但不肯相让,导致了死锁,在编程是一定要避免死锁的发生.
# 应用案列
妈妈:你先完成作业,才让你玩手机。
小明:你先让我玩手机,我才完成作业。
# 应用案例 DeadLock_.java
- 代码演示:
package study.threaduse.ticket.synchronized_;
public class DeadLock_ {
public static void main(String[] args) {
//模拟死锁现象
DeadLockDemo A = new DeadLockDemo(true);
A.setName("A线程");
DeadLockDemo B = new DeadLockDemo(false);
B.setName("B线程");
A.start();
B.start();
}
}
class DeadLockDemo extends Thread{
static Object o1=new Object();
static Object o2=new Object();
boolean flag;
public DeadLockDemo(boolean flag) {
this.flag = flag;
}
@Override
public void run() {
//1.如果flag为T 线程A会先得到 o1对象锁 然后尝试获取o2对象锁
//2.线程A 得不到 o2对象锁 ,就会Blocked
//3.如果flag为 F 线程B 会先得到 o2对象锁 然后尝试获取 o1对象锁
//4.如果线程 B得不到 o1对象锁,就会 Blocked
if(flag){
synchronized (o1) {//对象互斥锁 下面就是同步代码
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入1");
synchronized (o2) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入2");
}
}
}
else {
synchronized (o2) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入3");
synchronized (o1) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入4");
}
}
}
}
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# 释放锁
# 下面操作会释放锁
- 当前线程的同步方法、同步代码块执行结束
- 案例:上厕所,完事出来。
- 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,经理叫他修改bug,不得已出来。
- 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。
- 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:没有正常完事,觉得需要酝酿下,所以出来等会再进去。
# 下面操作不会释放锁
- 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,不会释放锁。
- 案例:上厕所,太困了,在坑位上眯了一会。
- 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()来控制线程,方法不再推荐使用
# 本章作业
在main()方法中启动两个线程。
第1个线程循环随机打印100以内的整数。
直到第2个线程从键盘读取了”Q“命令。
- 代码演示:
package study.threaduse.homework;
import java.util.Scanner;
public class Homework01 {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
B b = new B(a);//一定要注意.
a.start();
b.start();
}
}
//创建A线程类
class A extends Thread {
private boolean loop = true;
@Override
public void run() {
//输出1-100数字
while (loop) {
System.out.println((int)(Math.random() * 100 + 1));
//休眠
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("a线程退出...");
}
public void setLoop(boolean loop) {//可以修改loop变量
this.loop = loop;
}
}
//直到第2个线程从键盘读取了“Q”命令
class B extends Thread {
private A a;
private Scanner scanner = new Scanner(System.in);
public B(A a) {//构造器中,直接传入A类对象
this.a = a;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
//接收到用户的输入
System.out.println("请输入你指令(Q)表示退出:");
char key = scanner.next().toUpperCase().charAt(0);
if(key == 'Q') {
//以通知的方式结束a线程
a.setLoop(false);
System.out.println("b线程退出.");
break;
}
}
}
}
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- 有两个用户分别从同一个卡上取钱(总额:10000).
- 每次都取1000,当余额不足时,就不能取款了。
- 不能出现超取现象->线程同步问题。
- 代码实现:
package study.threaduse.homework;
public class Homework02 {
public static void main(String[] args) {
T t = new T();
Thread thread= new Thread(t);
Thread thread1 = new Thread(t);
thread.setName("T1");
thread1.setName("T2");
thread.start();
thread1.start();
}
}
//编写 取款的线程
//因为这是涉及到多个线程 共享的问题 用实现Runnable的方式
class T implements Runnable{
private int money=10000;
@Override
public void run() {
while (true) {
//1.这里使用synchronized 实现了线程同步
//2.当多个线程 执行这里时,就回去争夺this对象
//3.哪个线程 获取到 this对象(t) 就执行synchronized代码块 执行完后 会执行this对象锁
//4.争夺不到 this对象锁的 就blocked,准备继续争夺
//5.this对象锁是非公平锁
synchronized (this) {
//判断余额是否够
if (money < 1000) {
System.out.println("余额不足");
break;
}
money -= 1000;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取出了1000块 当前余额=" + money);
} try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
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