1.1进程
进程:是正运行的程序
- 是系统进行资源分配和调用的独立单位
- 每一个进程都有它自己的内存空间的系统资源
1.2线程
线程:是进程中的单个顺序控制流,是一条执行路径
- 单线程:一个进程如果只有一条执行路径,则称为单线程程序
- 多线程:一个进程如果有多条执行路径,则称为多条线程
1.3多线程的实现
方式1:继承Thread类
- 定义一个类MyThread继承Thread类
- 创MyThread类中重写run(()方法
- 创建Mytread类的对象
- 启动多线程
两个问题:
- 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()放和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虚拟机调用此线程的run()方法
public class MyThrean1 extends Thread { @Override public void run() { for (int i = 0; i <=300; i++) { System.out.println(i); } } public class MyThreanDemo1 { public static void main(String[] args) { MyThrean1 my1=new MyThrean1(); MyThrean1 my2=new MyThrean1(); my1.start(); my2.start(); } }
1.4设置和获取线程的名称
Thread类中设置和获取线程名称的方法
- 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
- 通过构造方法也可以设置线程名称
如何获取main()方法所在的线程名称?
Public staitc Thread currentThread():返回对当前正在执行的线程对象的引用
/**
* Thread类中设置和获取线程名称的方法:
* String getName():返回此线程的名称
*/
public class MyThread extends Thread {
public MyThread() {
}
/**
* public Thread(String name) {
* init(null, null, name, 0);
* }
*
* @param name
*/
public MyThread(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <= 100; i++) {
System.out.println(getName() + ":" + i);
}
}
}
/**
* private String name;
* <p>
* public Thread(){//构造方法
* this(null,null,"Thread-"+nextThreadNu(),0);
* }
* <p>
* public Thread(String name) {
* init(null, null, name, 0);
* }
* <p>
* public Thread(ThreadGroup group,Runnable target,String name
* ,long stackSize){
* this(gtoup,target,name,stackSize,null,true);
* }
* <p>
* private Thread(ThreadGroup g,Runnable target,String name,
* Long stackSize,AccessControlContext acc,
* boolean inheritThreadLocals){
* this.name=name;
* }
* <p>
* private static int threadInitNumber;//0,1
* private staitc synchronized int nextThreadNum(){
* retrun threadInitNumber++;//0
* }
*/
1.5线程调度
线程有两种调度模型
- 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
- 抢占式调度模型:优先让优先级搞的线程使用CPU,如果线程的优先级相同,那么会随机选择一个,优先级搞的线程获取的CPU的时间片相对多一些。
Java使用的是抢占式模型调度
- 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随机性,因为谁抢到CPU的使用权是不一定的。
Thread类中设置和获取线程优先级的方法:
- Public final int getPriority():返回此线程的优先级
- Public final void setPriority(int new Priority):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
- 线程优先级高仅仅表示线程获取的CPU时间片的几率高,但是要在次数比较多,或者多次运行的时候才能看到你想要的效果
public class ThreadPriority extends Thread { @Override public void run() { for (int i = 0; i <= 100; i++) { System.out.println(getName()+"----"+i); } } } public class ThreadPoriorityDemo { /** * Thread类中设置和获取线程优先级的方法: * Public final int getPriority():返回此线程的优先级 * Public final void setPriority(int new Priority):更改此线程的优先级 * @param args */ public static void main(String[] args) { ThreadPriority tp1=new ThreadPriority(); ThreadPriority tp2=new ThreadPriority(); ThreadPriority tp3=new ThreadPriority(); tp1.setName("高铁"); tp2.setName("飞机"); tp3.setName("地铁"); /**Public final int getPriority():返回此线程的优先级 * * public final static int MAX_PRIORITY = 10; * * public final static int NORM_PRIORITY = 5; * * public final static int MIN_PRIORITY = 1; */ // System.out.println(tp1.getPriority());//线程默认优先级为5 // System.out.println(tp2.getPriority()); // System.out.println(tp3.getPriority()); tp1.setPriority(1); tp1.setPriority(5); tp1.setPriority(10); tp1.start(); tp2.start(); tp3.start(); } }
1.6线程控制
- 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
- Void join() 等待着个线程死亡
- Void setDeamon(boolean on)将此线程标记为守护线程,当运行的线程都是守护线程时,Java虚拟机将推出
/**
*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
*/
public class ThreadSleepDemo {
public static void main(String[] args) {
ThreadSleep ts1=new ThreadSleep();
ThreadSleep ts2=new ThreadSleep();
ThreadSleep ts3=new ThreadSleep();
ts1.setName("曹操");
ts2.setName("孙权");
ts3.setName("刘备");
ts1.start();
ts2.start();
ts3.start();
}
}
/**
* Void join() 等待着个线程死亡
*/
public class ThreadJoinDemo {
public static void main(String[] args) {
ThreadJoin tj1 = new ThreadJoin();
ThreadJoin tj2 = new ThreadJoin();
ThreadJoin tj3 = new ThreadJoin();
tj1.setName("康熙");
tj2.setName("四阿哥");
tj3.setName("八阿哥");
tj1.start();
try {
tj1.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
tj2.start();
tj3.start();
}
}
/**
* Void setDeamon(boolean on)将此线程标记为守护线程,
* 当运行的线程都是守护线程时,Java虚拟机将推出
*/
public class ThreadDaemonDemo {
public static void main(String[] args) {
ThreadDaemon td1=new ThreadDaemon();
ThreadDaemon td2=new ThreadDaemon();
td1.setName("关羽");
td2.setName("张飞");
//设置主线程为 刘备
Thread.currentThread().setName("刘备");
//设置关羽张飞为守护线程 在主线程执行完毕后 守护线程还会再执行一段时间
td1.setDaemon(true);
td2.setDaemon(true);
td1.start();
td2.start();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--"+i);
}
}
}
1.7线程的生命周期
1.8多线程的实现方式2
方法2:实现Runnable接口
- 定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
- 在MyRunnable类中重写run()方法
- 创建MyRunnable类的对象
- 创建Thread类的对象,把MyRunnable对象作为构造方法的参数
- 启动线程
多线程的实现方法有两种
- 继承Thread类
- 实现Runnable接口
相比继承Thread类,实现Runnable接口的好处
- 避免了java单继承的局限性
/**
* 方法2定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
* 在MyRunnable类中重写run()方法
* 创建MyRunnable类的对象
* 创建Thread类的对象,把MyRunnable对象作为构造方法的参数
* 启动线程
*/
public class MyRunnableDemo {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable mr=new MyRunnable();
Thread td1=new Thread(mr,"冰冰");
Thread td2=new Thread(mr,"旺旺");
td1.start();
td2.start();}}
2.1线程同步
案例:卖票
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个敞口卖票,请设计一个程序模拟该电影院卖票
思路:
- 定义一个类SellTicke实现Runnable接口,里面定义一个成员变量:private int tickets=100;
- 在SellTicke类中重写run()方法实现卖票,代码步骤如下:
A:判断票数大于0,就卖票,并告知是哪个窗口卖的
B:卖了票之后,总票数要减1
C:票没有了,也可能有人要来问,所以这里用死循环让卖票的动作一直执行
- 定义一个测试类SellTicketDemo,里面有main方法,代码步骤如下:
A:创建SellTIcket类的对象
B:创建三个Thread类的对象,把SellTicke对象作为构造方法的参数,并给出对应的窗口名称
3:启动线程
/**
* 方法2定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
* 在MyRunnable类中重写run()方法
* 创建MyRunnable类的对象
* 创建Thread类的对象,把MyRunnable对象作为构造方法的参数
* 启动线程
*/
public class MyRunnableDemo {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable mr=new MyRunnable();
Thread td1=new Thread(mr,"冰冰");
Thread td2=new Thread(mr,"旺旺");
td1.start();
td2.start();
}
}
/**
* 案例:卖票
* 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个敞口卖票,请设计一个程序模拟该电影院卖票
* <p>
* 思路:
* 1、 定义一个类SellTicke实现Runnable接口,里面定义一个成员变量:private int tickets=100;
* 2、 在SellTicke类中重写run()方法实现卖票,代码步骤如下:
* A:判断票数大于0,就卖票,并告知是哪个窗口卖的
* B:卖了票之后,总票数要减1
* C:票没有了,也可能有人要来问,所以这里用死循环让卖票的动作一直执行
* 3、 定义一个测试类SellTicketDemo,里面有main方法,代码步骤如下:
* A:创建SellTIcket类的对象
* B:创建三个Thread类的对象,把SellTicke对象作为构造方法的参数,并给出对应的窗口名称
* 3:启动线程
*/
public class SellTicke implements Runnable {
private int ticke = 100;
@Override
public void run() {
while (true) {
/**
* 为什么会出现3个一百的现象???
*
*
* ticke=100;
* t1,t2,t3
* 假设t1线程抢到了CPU执行权
*/
if (ticke > 0) {
//设置卖票所需要的时间
try {
Thread.sleep(100);
/**
* t1线程休息100毫秒
* t2线程抢到了CPU的执行权,t2线程就开始执行,执行到这里的时候,t2线程休息100毫秒
* t3线程抢到了CPU的执行权,t3线程就开始执行,执行到这里的时候,t3线程休息100毫秒
*/
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
/**
* 假设线程按照顺序醒过来
* t1抢到CPU的执行权,在控制台输出,窗口1正在出售第100张票
*/
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在售出第:" + ticke + "票");
ticke--;
/**
* t2抢到CPU的执行权,在控制台输出,窗口2正在出售第100张票
* t3抢到CPU的执行权,在控制台输出,窗口3正在出售第100张票
* ticke--
* 如果这3个线程还是按照顺序来,这里执行了3次自减的操作,最终票就变成了97
*/
}
}
}
}
/**
* private int ticke = 100;
*
* 为什么会出现-1的情况???
*
* @Override
* public void run() {
* while (true) {
* /**
* * 当ticke=1;
* * t1,t2,t3
* * 假设t1线程抢到了CPU执行权
*
*if(ticke >0)
{
* //设置卖票所需要的时间
*try {
*Thread.sleep(100);
*
*t1线程休息100毫秒
*t2线程抢到了CPU的执行权,t2线程就开始执行,执行到这里的时候,t2线程休息100毫秒
*t3线程抢到了CPU的执行权,t3线程就开始执行,执行到这里的时候,t3线程休息100毫秒
*
*} catch (InterruptedException e) {
*e.printStackTrace();
*}
*
*假设线程按照顺序醒过来
*t1抢到CPU的执行权,在控制台输出,窗口1正在出售第1张票
*System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在售出第:" + ticke-- + "票");
*假设t1继续拥有CPU的执行权,就会执行tickets--;操作,tickets=0;
*t2抢到CPU的执行权,在控制台输出,窗口2正在出售第0张票
*假设t2继续拥有CPU的执行权,就会执行tickets--;操作,tickets=-1;
*t3抢到CPU的执行权,在控制台输出,窗口3正在出售第-1张票
*假设t3继续拥有CPU的执行权,就会执行tickets--;操作,tickets=-2;
*
*
*
*
}
}*/
2.2卖票案例数据安全问题的解决
为什么会出现问题?(这要是我们判断多线程程序是否会出现数据安全问题的标准)
- 是否是多线程环境
- 是否共享数据
- 是否有多条语句操作共享数据
如何解决多线程安全问题呢?
- 基本思想:让程序没有安全问题的环境
怎么实现呢?
- 把多条语句操作共享数据的代码给锁起来,让任意时刻只能有一个线程执行即可
- Java提供了同步代码块的方式来解决
2.3同步代码块
锁住多条语句操作共享数据,可以使用同步代码块实现
- 格式:
Synchronized(任意对象){
多条语句操作共享数据的代码
}
- Synchronized(任意对象): 就相当于给代码枷锁了,任意对象就可以看成是一把锁
同步的好处和弊端:
- 好处:解决了多线程的数据安全问题
- 弊端:当线程很多时,因为每个线程都会去判断同步上的锁,这是很耗费资源的,无形中会降低程序的运行效率
-
package src.线程.itheima_07; pubic class SelTicketDemo { pubic static void main(String[] args) { SelTicket st=new SelTicket(); Thread t1=new Thread(st,"一号窗口"); Thread t2=new Thread(st,"二号窗口"); Thread t3=new Thread(st,"三号窗口"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } } package src.线程.itheima_07; public class SellTicket implements Runnable { private int ticke = 100; Object obj=new Object(); @Override public void run() { while (true) { //ticke =100; //t1,t2,t3 //假设t1抢到了CPU的执行权 //假设在t1休息的时候 t2抢到了CPU的执行权发现进去 因为被锁住了 synchronized (obj) { if (ticke > 0) { try { Thread.sleep(100); //t1休息100毫秒 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //窗口1正在售出第100张票 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在售出第:" + ticke+ "票"); ticke--;//tickets=99 } } //t1出来后,这段代码才会被释放了 } } }
2.4同步方法
同步方法:就是把synchronizrd关键字加到方法上
- 格式:
修饰符:synchronized返回值类型 方法名(方法参数){ }
同部方法的锁对象是什么呢?
this
同步静态方法:就是把synchronized关键字加到静态方法上
格式:修饰符static synchronized返回值类型方法名(方法参数){ }
同步静态放 的锁对象是什么呢? 类名.class
public class SellTicketDemo {
public static void main(String[] args) {
SellTicket st1=new SellTicket();
Thread td1=new Thread(st1,"一号窗口");
Thread td2=new Thread(st1,"二号窗口");
Thread td3=new Thread(st1,"三号窗口");
td1.start();
td2.start();
td3.start();
}
}
public class SellTicket implements Runnable {
private static int ticke = 100;
private int x = 0;
@Override
public void run() {
while (true) {
if (x % 2 == 0) {
synchronized (SellTicket.class) {
if (ticke > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在售出第:" + ticke + "票");
ticke--;
}
}
}else {
sellicket();
}
x++;
}
}
private static synchronized void sellicket() {
if (ticke > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在售出第:" + ticke + "票");
ticke--;
}
}
}
}
2.5线程安全的类
public static void main(String[] args) {
StringBuffer sb=new StringBuffer();
StringBuilder sb2=new StringBuilder();
Vector<String> v=new Vector<String>();
ArrayList<String> array=new ArrayList<String>();
Hashtable<String,String> ht=new Hashtable<String,String>();
HashMap<String,String> hm=new HashMap<String,String>();
/**
* static <T> List<T> synchronizedList (List<T> list)
* 返回指定列表支持的同步 (线程安全)列表
*/
List<String> list= Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>());
Map<String,String> map=Collections.synchronizedMap(new Map<String, String>()
2.6Lock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。JDKS以后提供了一个新的锁对象Lock
Lock实现提供比使用synchronized方法和语句可以获得更广泛的锁定操作Lock中提供了获得锁和释放锁的方法
- void lock):获得锁
- void unlock0:释放锁
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ReentrantLock的构造方法
- ReentrantLock0:创建一个ReentrantLock的实例
public class SellTicketDemo {
public static void main(String[] args) {
SellTicket st1 = new SellTicket();
Thread td1 = new Thread(st1, "一号窗口");
Thread td2 = new Thread(st1, "二号窗口");
Thread td3 = new Thread(st1, "三号窗口");
td1.start();
td2.start();
td3.start();
}
}
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* Lock实现提供比使用synchronized方法和语句可以获得更广泛
* 的锁定操作Lock中提供了获得锁和释放锁的方法
* void lock):获得锁
* void unlock0:释放锁
*
* 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ReentrantLock的构造方法
*
* ReentrantLock0:创建一个ReentrantLock的实例
*/
public class SellTicket implements Runnable {
private static int ticke = 100;
private Lock lock=new ReentrantLock();//锁
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
lock.lock();
synchronized (src.线程.itheima_08.SellTicket.class) {
if (ticke > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在售出第:" + ticke + "票");
ticke--;
}
}
}finally {
lock.unlock();//避免没有被释放
}
}
}
}
3.1生产者消费者模式概述
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
3.2生产者消费者案例
生产者消费者案例中包含的类:
- 奶箱类(Box):定义一个成员变量,表示第x瓶奶,提供存储牛奶和获取牛奶的操作
- 生产者类(Producer):实现Runnable接口,重写run)方法,调用存储牛奶的操作
- 消费者类(Customer):实现Runnable接口,重写run()方法,调用获取牛奶的操作
- 测试类(BoxDemo):里面有main方法,main方法中的代码步骤如下
- 创建奶箱对象,这是共享数据区域
- 创建生产者对象,把奶箱对象作为构造方法参数传递,因为在这个类中要调用存储牛奶的操作
- 创建消费者对象,把奶箱对象作为构造方法参数传递,因为在这个类中要调用获取牛奶的操作
- 创建2个线程对象,分别把生产者对象和消费者对象作为构造方法参数传递
- 启动线程
/**
* 奶箱类(Box):定义一个成员变量,表示第x瓶奶,提供存储牛奶和获取牛奶的操作
*/
public class Box {
//定义一个成员变量,表示第x瓶奶
private int milk;
//定义一个成员变量,表示奶箱的状态
private boolean state=false;
public void put(){}
//提供存储牛奶和获取牛奶的操作
public synchronized void put(int milk){
if(state){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//如果没有牛奶就生产
this.milk=milk;
System.out.println("送奶工将第"+this.milk+"瓶奶放入奶箱");
//生产完毕后更改奶箱的状态
state=true;
notify();
}
public synchronized void get(){
//如果没有牛奶就等待一下
if(!state){
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//如果有牛奶 就消费牛奶
System.out.println("用户拿到第"+this.milk+"瓶奶");
//消费完成后 更改奶箱的状态
state=false;
notify();
}
}
/**
* 生产者类(Producer):实现Runnable接口,重写run)方法,调用存储牛奶的操作
*/
public class Producer implements Runnable{
private Box b;
public Producer(Box b){
this.b=b;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 30; i++) {
b.put(i);
}
}
}
public class Customer implements Runnable{
private Box b;
public Customer( Box b){
this.b=b;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
b.get();
}
}
}
public class BoxDemo {
public static void main(String[] args) {
//1、创建奶箱对象,这是共享数据区域
Box b=new Box();//奶箱类
//2、创建生产者对象,把奶箱对象作为构造方法参数传递,因为在这个类中要调用存储牛奶的操作
Producer p=new Producer(b);//生产者类
//3、创建消费者对象,把奶箱对象作为构造方法参数传递,因为在这个类中要调用获取牛奶的操作
Customer c=new Customer(b);//消费者类
//4、创建2个线程对象,分别把生产者对象和消费者对象作为构造方法参数传递
Thread t1=new Thread(p);
Thread t2=new Thread(c);
//5、启动线程
t1.start();
t2.start();
}
}