• Java多线程机制

    目录

    进程与线程

    多线程 

    主线程（main线程）

    线程的创建和启动

    线程的状态 

    线程优先级 

    线程调度 

              线程休眠

     线程的强制运行

    线程的礼让

    同步方法

    同步代码块

    进程与线程

            线程不是进程，但其行为很像进程，线程是比进程更小的执行单位，一个进程在其执行过程中，可以产生多个线程，形成多条执行线索，每条线索，即每个线程也有它自身的产生、存在和消亡的过程。

            和进程可以共享操作系统的资源类似，线程间也可以共享进程中的某些内存单元(包括代码与数据),并利用这些共享单元来实现数据交换、实时通信与必要的同步操作，但与进程不同的是，线程的中断与恢复可以更加节省系统的开销。

            具有多个线程的进程能更好地表达和解决现实世界的具体问题，多线程是计算机应用开发和程序设计的一项重要的实用技术。

            没有进程就不会有线程，就像没有操作系统就不会有进程一-样。尽管线程不是进程，但在许多方面它非常类似进程，通俗地讲,线程是运行在进程中的“小进程”。

    多线程 

            如果在一个进程中同时运行了多个线程，用来完成不同的工作，则称之为“多线程”。多个线程交替占用CPU资源，而非真正的并行执行

    多线程好处

            充分利用CPU的资源

            简化编程模型

            带来良好的用户体验

    主线程（main线程）

            每个Java应用程序都有一个缺省的主线程。我们已经知道，Java 应用程序总是从主类的main方法开始执行。当JVM加载代码，发现main方法之后，就会启动一个线程，这个线程称为“主线程”(main线程)，该线程负责执行main方法。那么，在main方法的执行中再创建的线程，就称为程序中的其他线程。

            如果main方法中没有创建其他的线程，那么当main方法执行完最后一个语句，即main方法返回时，JVM就会结束我们的Java 应用程序。如果main方法中又创建了其他线程，那么JVM就要在主线程和其他线程之间轮流切换，保证每个线程都有机会使用CPU资源,main方法即使执行完最后的语句(主线程结束)，JVM也不会结束Java应用程序，JVM一直要等到Java应用程序中的所有线程都结束之后，才结束Java应用程序

    线程的创建和启动

    在Java中创建线程的两种方式

            继承java.lang.Thread类

            实现java.lang.Runnable接口

    使用线程的步骤

    1.定义线程

    2.创建线程对象

    3.启动线程

    4.终止线程

    继承Thread类创建线程

            定义MyThread类继承Thread类

            重写run()方法，编写线程执行体

            创建线程对象，调用start()方法启动线程

    多个线程交替执行，不是真正的“并行” ；线程每次执行时长由分配的CPU时间片长度决定

    1. package demo04;
    2. //编写线程类的第一步：创建MyThread类，继承Thread类
    3. public class MyThread extends Thread{
    4. 	//第二步：重写Thread类的中的run();
    5. 	@Override
    6. 	public void run() {
    7. 		//第三步：在run()方法中写你要运行的代码
    8. 		for (int i = 1; i <=10; i++) {
    9. 			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
    10. 			
    11. 		}
    12. 	}
    13. }

     

    1. package demo04;
    2.  
    3. public class MyThreadTest {
    4.  
    5. 	public static void main(String[] args) {
    6. 		// 创建线程类对象
    7. 		MyThread mt1 = new MyThread();
    8. 		MyThread mt2 = new MyThread();
    9. 		
    10. 		mt1.setName("线程A");
    11. 		mt2.setName("线程B");
    12. 		//启动线程要使用start()方法来启动线程，如果通过线程对象直接调用run()方法，那是由主线程来调用的，不是多线程的实现方式
    13. //		mt1.run();
    14. 		
    15. 		mt1.start();
    16. 		mt2.start();
    17. 		
    18. 		
    19. 		
    20.  
    21. 	}
    22.  
    23. }

    实现Runnable接口创建线程

            定义MyRunnable类实现Runnable接口

            实现run()方法，编写线程执行体

            创建线程对象，调用start()方法启动线程

     

    1. package demo05;
    2.  
    3. //第一步：创建线程类实现Runnable类接口
    4. public class MyRunnable implements Runnable{
    5. 	
    6. 	//第二步：重写run()方法
    7. 	@Override
    8. 	public void run() {
    9. 		//第三步：在run()方法中定义要执行的代码
    10. 		for (int i = 1; i <=10; i++) {
    11. 			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
    12. 		}
    13. 		
    14. 	}
    15.  
    16. }
    1. package demo05;
    2.  
    3. public class MyRunnableTest {
    4.  
    5. 	public static void main(String[] args) {
    6. 		// 创建线程类对象
    7. 		MyRunnable mr = new MyRunnable();
    8. 		//MyRunnable类中没有start()方法，其父类Object类中也没有start()方法，其实现的接口Runnable中只有run()方法，没有start()方法
    9. 		//mr.start();
    10. 		
    11. 		Thread t1 =  new Thread(mr,"排山倒海");
    12. 		Thread t2 = new Thread(mr,"降龙十八掌");
    13. 		
    14. 		t1.start();
    15. 		t2.start();
    16.  
    17. 	}
    18.  
    19. }

     比较两种创建线程的方式

            继承Thread类 编写简单，可直接操作线程

            适用于单继承

    实现Runnable接口

            避免单继承局限性

            便于共享资源 

     推荐使用实现Runnable接口方式创建线程

    线程的状态 

    线程优先级 

    线程优先级由1~10表示，1最低，默认优先级为5

    优先级高的线程获得CPU资源的概率较大，不能保证每一次优先级高的线程先获取CPU资源

     

    线程调度 

    线程调度指按照特定机制为多个线程分配CPU的使用权

    方       法

     说       明

    void setPriority(int  newPriority)

    更改线程的优先级

    static void sleep(long millis)

    在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠

    void join()

    等待该线程终止

    static void yield()

    暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程

    void interrupt()

    中断线程

    boolean isAlive()

    测试线程是否处于活动状态

    线程休眠

    让线程暂时睡眠指定时长，线程进入阻塞状态 睡眠时间过后线程会再进入可运行状态

    1. package demo02;
    2.  
    3. public class MyRunnable implements Runnable {
    4.  
    5. 	@Override
    6. 	public void run() {
    7. 		for (int i = 1; i <=10; i++) {
    8. 			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
    9. 			if(i==5){
    10. 				try {
    11. 					Thread.sleep(5000);
    12. 				} catch (InterruptedException e) {
    13. 					e.printStackTrace();
    14. 				}
    15. 			}
    16. 		}
    17. 	}
    18.  
    19. }
    1. package demo02;
    2. //通过线程睡眠来调度线程
    3. public class MyRunnableTest {
    4.  
    5. 	public static void main(String[] args) {
    6. 		MyRunnable mr = new MyRunnable();
    7. 		Thread t = new Thread(mr);
    8. 		
    9. 		t.start();
    10.  
    11. 	}
    12.  
    13. }

     线程的强制运行

    使当前线程暂停执行，等待其他线程结束后再继续执行本线程

    public final void join()

    public final void join(long mills)

    public final void join(long mills,int nanos)

    millis：以毫秒为单位的等待时长 nanos：要等待的附加纳秒时长

    需处理InterruptedException异常 

    1. package demo03;
    2.  
    3. public class MyRunnable implements Runnable {
    4.  
    5. 	@Override
    6. 	public void run() {
    7. 		for (int i = 1; i <=100; i++) {
    8. 			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
    9. 		}
    10. 	}
    11.  
    12. }
    1. package demo03;
    2. //线程调度之强制执行
    3. public class MyRunnableTest {
    4.  
    5. 	public static void main(String[] args) {
    6. 		Thread t1 = new Thread(new MyRunnable(), "线程A");
    7. 		t1.start();
    8. 		
    9. 		for (int i = 1; i <=10; i++) {
    10. 			if(i==3){
    11. 				try {
    12. //					线程强制执行：t1强制执行，一直等到t1执行完毕之后，才会释放CPU资源给其它线程执行，在调用join()方法之前，多个线程依然是抢占CPU
    13. 					t1.join();
    14. 				} catch (InterruptedException e) {
    15. 					e.printStackTrace();
    16. 				}
    17. 			}
    18. 			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
    19. 		}
    20.  
    21. 	}
    22.  
    23. }

    线程的礼让

    暂停当前线程，允许其他具有相同优先级的线程获得运行机会 ；该线程处于就绪状态，不转为阻塞状态

    只是提供一种可能，但是不能保证一定会实现礼让

    public static void yield() 

     

    1. package demo04;
    2.  
    3. public class MyRunnable implements Runnable {
    4.  
    5. 	@Override
    6. 	public void run() {
    7. 		for (int i = 1; i <=10; i++) {
    8. 			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在运行："+i);
    9. 			if(i==3){
    10. 				System.out.print("线程礼让：");
    11. //				线程礼让：让当前执行run()方法的线程释放CPU资源，给其它线程一个获得CPU资源的机会，但是当前线程还会抢占CPU资源，也就是说，当前线程释放CPU资源后，会与其它线程再一次抢占CPU，就看其它线程能不能抓住这个机会
    12. 				Thread.yield();
    13. 			}
    14. 		}
    15. 	}
    16.  
    17. }
    1. package demo04;
    2. //线程调度之线程礼让
    3. public class MyRunnableTest {
    4.  
    5. 	public static void main(String[] args) {
    6. 		MyRunnable mr = new MyRunnable();
    7. 		Thread t1 = new Thread(mr, "线程A");
    8. 		Thread t2 = new Thread(mr, "线程B");
    9. 		
    10. 		t1.start();
    11. 		t2.start();
    12.  
    13. 	}
    14.  
    15. }

    同步方法

            将线程要操作的代码放入同步方法中，当线程执行到同步方法的时候，一定会执行完同步方法里的所有代码后再释放CPU资源，从而一个线程对数据的操作不会受其它线程的影响。

    使用synchronized修饰的方法控制对类成员变量的访问

    访问修饰符 synchronized 返回类型 方法名（参数列表）{……}或者

    synchronized 访问修饰符 返回类型 方法名（参数列表）{……} 

    1. package demo06;
    2.  
    3. public class Site implements Runnable {
    4. 	// 定义属性表示票库里的票的数量
    5. 	private int count = 10;
    6. 	// 定义属性表示用户买到的是第几张票
    7. 	private int num = 0;
    8.  
    9. 	@Override
    10. 	public void run() {
    11. 		while (true) {
    12. 			if(!sale()){
    13. 				break;
    14. 			}
    15. 		}
    16.  
    17. 	}
    18.  
    19.  
    20. 	public synchronized boolean sale() {
    21. 		// 如果票的数量小于0，就不在卖票
    22. 		if (count <= 0) {
    23. 			return false;
    24. 		}
    25.  
    26. 		// 每卖一张票，票的总数要-1，卖的是第几张票变量要+1
    27. 		count--;
    28. 		num++;
    29. 		// 买票过程中模拟网速缓慢
    30. 		try {
    31. 			Thread.sleep(1000);
    32. 		} catch (InterruptedException e) {
    33. 			e.printStackTrace();
    34. 		}
    35. 		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "买到了第" + num
    36. 				+ "张票，还剩余" + count + "张票");
    37.  
    38. 		return true;
    39.  
    40. 	}
    41.  
    42. }

     

    同步代码块

    使用synchronized关键字修饰的代码块 

    synchronized(syncObject){    

    //需要同步的代码

    }

    syncObject为需同步的对象，通常为this 效果与同步方法相同 

    多个并发线程访问同一资源的同步代码块时

    同一时刻只能有一个线程进入synchronized（this）同步代码块

    当一个线程访问一个synchronized（this）同步代码块时，其他synchronized（this）同步代码块同样被锁定

    当一个线程访问一个synchronized（this）同步代码块时，其他线程可以访问该资源的非synchronized（this）同步代码

    1. package demo07;
    2.  
    3. public class Site implements Runnable {
    4. 	// 定义属性表示票库里的票的数量
    5. 	private int count = 10;
    6. 	// 定义属性表示用户买到的是第几张票
    7. 	private int num = 0;
    8.  
    9. 	@Override
    10. 	public void run() {
    11. 		while (true) {
    12. 			synchronized(this){
    13. 				// 如果票的数量小于0，就不在卖票
    14. 				if (count <= 0) {
    15. 					break;
    16. 				}
    17. 				
    18. 				// 每卖一张票，票的总数要-1，卖的是第几张票变量要+1
    19. 				count--;
    20. 				num++;
    21. 				// 买票过程中模拟网速缓慢
    22. 				try {
    23. 					Thread.sleep(1000);
    24. 				} catch (InterruptedException e) {
    25. 					e.printStackTrace();
    26. 				}
    27. 				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "买到了第" + num
    28. 						+ "张票，还剩余" + count + "张票");
    29. 			}
    30. 		}
    31.  
    32. 	}
    33.  
    34. }
    1. package demo07;
    2. //同步代码块
    3. public class Test {
    4.  
    5. 	public static void main(String[] args) {
    6. 		Site site = new Site();
    7. 		
    8. 		Thread t1 = new Thread(site, "张三");
    9. 		Thread t2 = new Thread(site, "李四");
    10. 		Thread t3 = new Thread(site, "王五");
    11. 		
    12. 		t1.start();
    13. 		t2.start();
    14. 		t3.start();
    15. 		
    16.  
    17.  
    18. 	}
    19.  
    20. }

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