谈谈Java中的多线程和同步

1. 多线程

1.1 多线程的优缺点

优点

  1. 提升资源利用率
  2. 提高用户体验

缺点:

  1. 降低了其他线程的执行概率
  2. 用户会感受到软件的卡顿问题
  3. 增加的系统,资源压力
  4. 多线程情况下的共享资源问题,线程冲突,线程安全问题

1.2 创建自定义线程类的两种方式

class Thread类
	Java中的一个线程类
	Thread类是Runnable接口的实现类,同时提供了很多线程的操作使用的方法。
    	
    	interface Runnable接口
    	这里规定了what will be run?
    	里面只有一个方法 run方法
    
    方式一:
    	自定义线程类,继承Thread类,重写run方法
    	创建自定义线程对象,直接调用start方法,开启线程
    	
    方式二:
    	自定义线程类,遵从Runnable接口
    	使用自定义遵从接口Runnable实现类对象,作为Thread构造方法参数
    	借助于Thread类对象和start方法,开启线程
    
    【推荐】
    	以上两种方式,推荐使用方拾二,遵从Runnable接口来完成自定义线程,不影响正常的继承逻辑,并且可以使用匿名内部类来完成线程代码块的书写
    package com.qfedu.a_thread;
    
    /*
     * 自定义线程类MyThread1继承Thread类
     */
    class MyThread1 extends Thread {
    	@Override
    	public void run() {
    		for (int i = 0; i < 100; i++) {
    			System.out.println("继承Thread类自定义线程类");
    		}
    	}
    }
    
    /*
     * 自定义线程类MyThread2遵从Runnable接口
     */
    class MyThread2 implements Runnable {
    
    	@Override
    	public void run() {
    		for (int i = 0; i < 100; i++) {
    			System.out.println("遵从Runnable接口实现自定义线程类");
    		}
    	}
    }
    
    public class Demo1 {
    	public static void main(String[] args) {
    		new Thread(new Runnable() {
    
    			@Override
    			public void run() {
    				for (int i = 0; i < 100; i++) {
    					System.out.println("匿名内部类方式创建对象,作为线程执行代码");
    				}
    			}
    		}).start();
    		// 创建一个继承Thread类自定义线程类对象
    		MyThread1 myThread1 = new MyThread1();
    		// 这里不是启动线程,而且将run方法做出一个普通方法执行。
    		// myThread1.run();
    		myThread1.start();
    		
    		// 创建一个Thread类对象,使用遵从Runnable接口的实现类作为构造方法参数
    		Thread thread = new Thread(new MyThread2());
    		// 借助于Thread类内的start方法开启线程
    		thread.start();
    
    		for (int i = 0; i < 100; i++) {
    			System.out.println("main线程");
    		}
    	}
    }

1.3 自定义线程执行流程简述

在这里插入图片描述

1.4 Thread类需要了解的方法

    构造方法 Constructor
    	Thread();
    		分配一个新的线程对象,无目标,无指定名字
    	Thread(Runnable target);
    		创建一个新的线程对象,并且在创建线程对象的过程中,使用Runnable接口的实现类
    		对象作为执行的线程代码块目标
    	Thread(String name);
    		创建一个新的线程,无指定目标,但是指定当前线程的名字是什么
    	Thread(Runnable target, String name);
    		创建一个线程的线程对象,使用Runnable接口实现类对象,作为执行目标,并且指定
    		name作为线程名
    	
    成员方法:
    	void setName(String name);
    	String getName();
    		以上两个是name属性setter和getter方法
    	void setPriority(int Priority);
    		设置线程的优先级,非一定执行要求,只是增加执行的概率
    		优先级数值范围 [1 - 10] 10最高 1最低 5默认
    	int getPriority();
    		获取线程优先级
    	void start();
    		启动线程对象
    	
    	public static void sleep(int ms);
    		当前方法是静态方法,通过Thread类调用,要求是当前所在线程代码块对应的线程,
    		进行休眠操作,休眠指定的毫秒数
    	public static Thread currentThread();
    		当前方法是静态方法,通过Thread类调用,获取当前所处代码块对应的线程对象。

2. 线程安全问题和解决方案

2.1 线程安全问题–共享资源能使用问题

    <<湄公河行动>>
    	100张票
    
    淘票票CGV 美团 猫眼
    三个销售渠道,100张票是一个共享资源!!!
    三个销售渠道,可以认为是三个销售线程!!!
    
    
    问题一:
    	100张票共享资源问题,选什么来保存
    	局部变量:
    		在方法内,如果run方法执行,存在,run方法当前执行完毕,销毁。
    		每一个线程对象中都有run方法,无法满足共享问题
    	成员变量:
    		每一个线程对象中,都有一个对应的成员变量,非共享资源。
    	静态成员变量:
    		属于类变量,所有的当前类对象,使用的静态成员变量都是一个,而且一处修改,处处
    		受影响。【共享资源】
    
    问题二:
    	资源冲突问题

2.2 同步代码块

    synchronized (/* 锁对象 */) {
        
    }
    
    /*
    特征:
     	1. synchronized 小括号里面的对象是锁对象,并且要求如果是多线程的情况下,锁对象必须是同一个对象。
     	2. synchronized 大括号中的代码块就是需要进行同步的代码,或者说是加锁的代码,大括号里面的内容,有且只允许一个线程进入。
     	3. 同步代码块越短越好,在保证安全的情况下,提高性能
     
    问题:
    	1. 目前锁对象感觉很随意,存在一定的隐患
    	2. 代码层级关系很复杂,看着有点麻烦
    */

2.3 同步方法

    synchronized 作为关键字来修饰方法,修饰的方法就是对应的同步方
    有且只允许一个线程进入,到底是谁来完成的加锁操作?
    
    1. 静态成员方法
    	锁对象,是当前类对应的字节码文件.class 类名.class
    2. 非静态成员方法
    	锁对象就是当前类对象 this
    
    选择同步方法是否使用static修饰问题
    	1. 如果非static修饰,要保证执行的线程对象有且只有一个,因为锁对象就是当前线程对
    象
    	
    	2. 如果是static修饰,锁对象具有唯一性,多个线程使用的锁是同一个锁。
    	

2.4 Lock锁

    Java提供了一个对于线程安全问题,加锁操作相对于同步代码块和同步方法更加广泛的一种操作方式。
    1. 对象化操作。
    	创建Lock构造方法
    		Lock lock = new ReentrantLock();
    2. 方法化操作。
    	开锁:
    		unlock();
    	加锁:
    		lock();

2.5 三种加锁方式的总结

  1. 一锁一线程,一锁多线程问题。
    使用对应的锁操作对应的线程,考虑静态和非静态问题。
    同步方法和Lock锁使用。
    静态是一锁多目标,非静态是一锁一目标

  2. 涉及到同步问题时,要考虑好锁对象的选择问题
    同步代码块,同步方法,Lock对象。

  3. 守护线程

    守护线程,也称之为后台线程,如果当前主线程GG思密达,守护线程也就GG思密达。

    守护线程一般用于:
    1. 自动下载
    2. 操作日志
    3. 操作监控

    方法是通过线程对象
    setDeamon(boolean flag);
    true为守护线程
    false缺省属性,正常线程

  4. 线程状态

4.1 六种线程状态

线程有如果按照java.lang.Thread.State枚举方式来考虑,一共提供了6种状态

状态 导致状态的发生条件
NEW(新建) 线程刚刚被创建,没有启动,没有调用start方法
RUNNABLE(可运行) 线程已经可以在JVM中运行,但是是否运行不确定,看当前线程是否拥有CPU执行权
BLOCKED(锁阻塞) 当前线程进入一个同步代码需要获取对应的锁对象,但是发现当前锁对象被其他线程持有,当前线程会进入一个BLOCKED。如果占用锁对象的线程打开锁对象,当前线程持有对应锁对象,进入Runnable状态
WAITING(无限等待) 通过一个wait方法线程进入一个无限等待状态,这里需要另外一个线程进行唤醒操作。进入无限等待状态的线程是无法自己回到Runnable状态,需要其他线程通过notify或者notifyAll方法进行唤醒操作
TIMED_WAITING(计时等待) 当前线程的确是等待状态,但是会在一定时间之后自动回到Runnable状态,例如 Thread.sleep() 或者是Object类内的wait(int ms);
TERMINATED(被终止) 因为Run方法运行结束正常退出线程,或者说在运行的过程中因为出现异常导致当前线程GG思密达

4.2 TIMED_WAITING(计时等待)

Thread.sleep(int ms);
在对应线程代码块中,当前线程休眠指定的时间。
Object类内 wait(int ms);
让当前线程进入一个计时等待状态

  1. 规定的时间及时完毕,线程回到可运行状态
  2. 在等待时间内,通过其他线程被notify或者notifyAll唤醒Sleep方法
  3. 调用之后休眠指定时间
  4. sleep方法必须执行在run方法内,才可以休眠线程
  5. sleep不会打卡当前线程占用的锁对象。

4.3 BLOCKED(锁阻塞)

线程中有锁存在,线程需要进入带有锁操作的同步代码,如果锁对象被别人持有,只能在锁外等待
锁阻塞状态的线程是否能够抢到锁对象有很多因素

  1. 优先级问题,非决定因素
  2. CPU执行概率问题。
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