Java学习笔记之多线程

1.实现多线程

1.1进程
进程:是正在运行的程序。

  • 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和系统资源。
    1.2线程
    线程:是进程中的单个顺序控制流,是一条执行路经。
  • 单线程:一个进程如果只有一条执行路经,则为单线程程序;
  • 多线程:一个进程如果有多条执行路经,则为多线程程序。
    1.3多线程的实现方式
    方式1:
  • 定义一个类MyThread继承Thread类;
  • 在MyThread类中重写run()方法;
  • 创建MyThread类的对象;
  • 启动线程。
    1.4设置和获取线程名称
    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 static Thread currentThread():返回对当前正在执行的线程对象的引用。
    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。

Java使用的是抢占式调度模型。
假如计算机只有一个CPU,那么CPU在某一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。

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。
    1.6线程控制
方法名 说明
static void sleep(long millis) 是当前正在执行的线程停留(暂停执行)指定的毫秒数
void join() 等待这个线程死亡
void setDaemon(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

1.7 线程生命周期
在这里插入图片描述1.8 多线程的实现方式
方式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类中的对象;
  • 创建Thread类的对象,把MyRunnable对象作为构造方法的参数;
  • 启动线程。
    多线程的实现方案有两种:
  • 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;
  • 适合多个相同程序的代码去处理同一个资源的情况,把线程和程序的代码、数据有效分离,较好的体现了面向对象的设计思想。

2. 线程同步

2.1 数据安全问题
判断多线程程序是否会有数据安全问题的标准:

  • 是否是多线程环境;
  • 是否有共享数据;
  • 是否有多条语句操作共享数据;

如何解决多线程安全问题?

  • 基本思想:让程序没有安全问题的环境;
    怎么实现?

  • 把多条语句操作共享数据的代码给锁起来,让任意时刻只可能有一个线程执行即可。
    2.2 同步代码块
    锁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):就相当于给代码加锁了,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;

  • 坏处: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。
    2.3 同步方法
    同步方法:就是把synchronized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){ }。
    同步方法的锁对象是什么呢?

  • this
    同步静态方法:就是把synchronzed关键字加到静态方法上

  • 格式:修饰符 static synchronzed返回值类型 方法名(方法参数){ }
    同步静态方法的锁对象是什么呢?

  • 类名.class
    2.4 线程安全的类
    StringBuffer

  • 线程安全,可变的字符序列

  • 从版本JDK5开始,被StringBuilder替代。通常应该使用StringBuilder类,因为它支持所有相同的操作,但它更快,因为它不执行同步。
    Vector

  • 从Java2平台v1.2开始,该类改进了List接口,使其成为Java Collections Framework的成员。与新的集合实现不同,Vector被同步。如果不需要线程安全的实现,建议使用ArrayList代替Vector.
    Hashtable

  • 该类实现了一个哈希表,它将键映射到值。任何非null对象都可以用作键或者值;

  • 从Java2平台v1.2开始,该类进行了改进,实现了Map接口,使其成为Java Collections Framework的成员。与新的集合实现不同,Hashtable被同步,如果不需要线程安全的实现,建议使用HashMap代替Hashtable。
    2.5 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,为了更清晰的表达如何加锁,JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock。
    Lock实现提供比较使用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 unlock():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

  • ReentrantLock():创建一个ReentrantLock的实例。
    3.1生产者消费者模式
    为了体现生产者和消费者过程中的等待和唤醒,Java就提供了几个方法供我们使用,这几个方法在Object类中。
    Object类中的等待和唤醒方法:

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
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