多线程-初识
1.多线程的引入
01_什么是线程
- 线程是程序执行的一条路径，一个进程中可以包含多条线程
- 多线程并发执行可以提高程序的效率，可以同时完成多项工作
02_多线程的应用场景
- 迅雷开启多线程一起下载
- QQ同时和多个人一起视频
- 服务器同时处理多个客户端请求
2.多线程并行和并发的区别
- 并行：即两个任务同时运行，就是甲任务进行的同时，乙任务也在执行。（需要多核CPU）
【例：】我跟两个网友聊天，左手操作一个电脑跟甲聊天，同时右手用另一个电脑跟乙聊天。 - 并发：指两个任务都请求运行，而处理器只能接受一个任务，就把这两个任务安排轮流执行，由于时间间隔较短，使人感觉两个任务都在运行。
【例：】如果用一台电脑，我先给甲发个消息，然后立刻再给乙发消息，然后再跟甲聊，再跟乙聊…
3.Java程序运行原理和JVM的启动是多线程的吗？
- Java程序运行原理：
java命令会启动java虚拟机，启动JVM，等于启动了一个应用程序，也就是启动了一个进程。该进程会自动启动一个“主线程”，然后主线程去调用某个类的 main 方法。 - JVM的启动是多线程的吗？
JVM启动至少启动了垃圾回收线程和主线程，所以是多线程的。
4.多线程代码实现
01_继承Thread
- 定义类继承Thread
- 重写run方法
- 把新线程要做的事写在run方法中
- 创建线程对象
- 开启新线程（start()），内部会自动执行run方法
public class Demo_Thread {
public static void main(String[] args) {
MyThread mt = new MyThread(); //4.创建Thread类的子类对象
//mt.run(); 错误方法
//start()：使该线程开始执行；Java虚拟机调用该线程的run方法，而不是直接执行run方法
mt.start(); //5.开启线程
}
}
class MyThread extends Thread{ //1.继承Thread
public void run() { //2.重写run方法
for(int i = 0; i <100; i++) { //3.将要执行的代码写在run方法中
System.out.println("aaaaaaaa");
}
}
}
02_实现Runnable接口
- 定义类实现Runnable接口
- 实现run方法
- 把新线程要做的事写在run方法中
- 创建自定义的Runnable的子类对象
- 创建Thread对象，传入Runnable
- 调用start()开启新线程，内部会自动调用Runnable的run方法
public class Demo_Thread2 {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable mr = new MyRunnable(); //4.创建Runnable的子类对象
//Runnable target = mr;
Thread t = new Thread(mr); //5.将其当做参数传递给Thread的构造函数
t.start(); //6.开启线程
}
}
class MyRunnable implements Runnable{ //1.定义一个类实现Runnable接口
public void run() { //2.重写run方法
for(int i = 0; i <100; i++) { //3.将要执行的代码写在run方法中
System.out.println("aaaaaaaa");
}
}
}
03_实现Runnable的原理
查看源码
- 看Thread类的构造函数，传递了Runnable接口的引用
- 通过init()方法找到传递的target给成员变量的target赋值
- 查看run方法，发现run方法中有判断，如果target不为null就会调用Runnable接口子类对象的run方法
04_两种方式的区别
- 查看源码的区别：
a. 继承Thread：由于子类重写了Thread类的run()，当调用start()时，直接找子类的run()方法；
b. 实现Runnable：构造参数中传入了Runnable的引用，成员变量记住了它，start()调用run()方法时内部判断成员变量Runnable的引用是否为空，不为空编译的时候看的是Runnable的run(),运行时执行的是子类的run()方法。 - 继承Thread
好处：可以直接使用Thread类中的方法，代码简单。
弊端：如果已经有了父类，就不能使用这种方法（java是单继承的）。 - 实现Runnable接口
好处：即使自己定义的线程类有了父类也没有关系，因为有了父类也可以实现接口（接口是可以多实现的）。
弊端：不能直接使用Thread中的方法，需要先获取到线程对象，再使用Threa方法，代码复杂。
5.匿名内部类实现线程
5.1 继承Thread类
new Thread() { //1.继承Thread类
public void run() { //2.重写run方法
for(int i = 0; i <100; i++) { //3.将要执行的代码写在run方法中
System.out.println("aaaaaaaa");
}
}
}.start(); //4.开启线程
5.2 实现Runnable接口
new Thread(new Runnable() { //1.将Runnable的子类对象传递给Thread的构造方法
public void run () { //2.重写run方法
for(int i = 0; i <100; i++) { //3.将要执行的代码写在run方法中
System.out.println("bb");
}
}
}).start(); //4.开启线程
6.获取和设置线程对象的名字
6.1 获取线程对象的名字【getName()】
public static void main(String[] args) {
new Thread() {
public void run() {
System.out.println(this.getName()+"...aaaaaaaa");
}
}.start();
new Thread() {
public void run() {
System.out.println(this.getName()+"...bb");
}
}.start();
}
运行结果如下：
Thread-0…aaaaaaaa
Thread-1…bb
6.2 设置线程对象的名字
- 方法一：构造方法时赋值
public static void main(String[] args) {
new Thread("我是线程一") {
public void run() {
System.out.println(this.getName()+"...aaaaaaaa");
}
}.start();
new Thread("我是线程二") {
public void run() {
System.out.println(this.getName()+"...bb");
}
}.start();
}
运行结果如下：
我是线程一…aaaaaaaa
我是线程二…bb
- 方法二：setName()
public static void main(String[] args) {
new Thread() {
public void run() {
this.setName("我是线程一");
System.out.println(this.getName()+"...aaaaaaaa");
}
}.start();
new Thread() {
public void run() {
this.setName("我是线程二");
System.out.println(this.getName()+"...bb");
}
}.start();
}
运行结果如下：
我是线程一…aaaaaaaa
我是线程二…bb
7.其他相关操作
- 获取当前线程对象【Thread.currentThread()】
- 休眠线程【Thread.sleep()】,控制当前线程休眠若干毫秒
1秒 = 1000 毫秒
1秒 = 1000 * 1000 * 1000 纳秒
- 守护线程【setDaemon()】,设置一个线程为守护线程，该线程不会单独执行，当其他非守护线程都执行结束后，自动退出
- 加入线程
- join() ：当前线程暂停，等待指定的线程执行结束后，当前线程再继续
- join(int) ：等待指定的毫秒之后继续
- 礼让线程【yield让出CPU】
- 设置线程的优先级【setPriority()】
多线程-同步
1. 多线程同步代码块
- 什么情况下需要同步？
a. 当多线程并发，有多段代码同时执行时，我们希望某一段代码执行的过程中CPU不要切换到其他线程工作，这时就需要同步；
b. 如果两段代码是同步的，那么同一时间只能执行一段，在一段代码没执行结束之前，不会执行另一段代码。 - 同步代码块
a. 使用synchronized关键字加上一个锁对象来定义一段代码，这就叫同步代码块。
b. 多个同步代码块如果使用相同的锁对象，那么它们就是同步的。
【注意】：锁对象不能用匿名对象，因为匿名对象不是同一个对象。
class Demo{}
class Printer{
Demo d = new Demo();
public static void print1(){
synchronized(d){ //锁对象是任意的，但是被锁的代码需要保证是同一把锁，不能用匿名对象
System.out.print("程");
System.out.print("序");
System.out.print("员");
System.out.print("\r\n");
}
}
public static void print2(){
synchronized(d){
System.out.print("架");
System.out.print("构");
System.out.print("师");
System.out.print("\r\n");
}
}
}
public static void main(String[] args){
final Printer p = new Printer();
new Thread(){
public void run(){
while(true){
p.print1();
}
}
}.start();
new Thread(){
public void run(){
while(true){
p.print2();
}
}
}.start();
}
加入同步代码块以及锁对象，运行结果就不会出现乱序情况。
2. 多线程同步方法
使用synchronized关键字修饰一个方法，该方法中所有的代码都是同步的。
//对上面代码中的方法print1()进行修改
public synchronized void print1(){ //同步方法只需要在方法上加synchronized关键字即可
System.out.print("程");
System.out.print("序");
System.out.print("员");
System.out.print("\r\n");
}
针对上述代码，问题来了：
非静态的同步方法的锁对象是什么？
非静态的同步方法的锁对象是this
静态的同步方法的锁对象是该类的字节码对象。
//针对上述代码Printer类中的方法print2()
public static void print2(){
synchronized(Printer.class){
System.out.print("架");
System.out.print("构");
System.out.print("师");
System.out.print("\r\n");
}
}
3. 线程安全问题
用一个例子引入：铁路售票，一共100张，通过四个窗口卖完。
public class TicketDemo{
/**
* 需求：铁路售票，一共100张，通过四个窗口卖完
*/
public static void main(String[] args){
new Ticket().start();
new Ticket().start();
new Ticket().start();
new Ticket().start();
}
}
class Ticket extends Thread{
private static int ticket = 100;
public void run(){
while(true){
if(ticket == 0){
break;
}
try{
Thread.sleep(10); //线程1睡，线程2睡，线程3睡，线程4睡
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(getName()+ "...这是第" + ticket-- + "号票");
}
}
}
上述代码运行结果如下:
会一直运行下去，这是因为线程睡眠的过程中，跳过了判断条件ticket == 0
- 多线程并发操作同一数据时，就有可能出现线程安全问题；
- 使用同步技术可以解决这种问题，把操作数据的代码进行同步，不要多个线程已起操作。
修改后代码如下：
class Ticket extends Thread{
private static int ticket = 100;
//锁对象不能为下面定义的Object对象
//如果引用数据类型成员变量当作锁对象，必须是静态的
//private Object obj = new Object();
public void run(){
while(true){
synchronized(Ticket.class){
if(ticket == 0){
break;
}
try{
Thread.sleep(10); //线程1睡，线程2睡，线程3睡，线程4睡
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(getName()+ "...这是第" + ticket-- + "号票");
}
}
}
}
如果某个类被synchronized修饰，我们就说这个类是线程安全的。通过查看源码，可得：
1. Vector是线程安全的，ArrayList是线程不安全的；
2. StringBuffer是线程安全的，StringBuilder是线程不安全的；
3. Hashtable是线程安全的，HashMap是线程不安全的。
4. 死锁
多线程同步的时候，如果同步代码嵌套，使用相同锁，就有可能出现死锁。
