java 多线程基础

十、多线程

1、基本概念

一个exe在内存中有一个单独的地址，程序一般对应一个进程
一个进程中如需同时运行多个子程序时，需要开启多个线程
当一个Java程序启动时，JVM会自动创建主线程，并在该线程中调用程序的main()方法
JVM还创建了其他线程，例如，与垃圾收集、对象终止和其它JVM内务处理任务相关的线程。
合理的线程使用可以帮助我们显著的提供程序运行效率

2、线程的实现

Java语言中实现线程的方式有两种，但都是通过start()方法启动线程实例

第一种，继承线程类：Thread

继承Thread类：class Test extends Thread{public void run(){while(true){System.out.println("o");try {sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}      }}
}
实例化：
Test td = new Test();
启动线程
td.start();

第二种：实现Runnable接口

实现runable接口：class Test implements Runnable{public void run(){while(true){System.out.println("o");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}        }}}实例化并建立线程对象：Thread td = new Thread(new Test());运行线程：td.start();

Daemon线程

先来看个多线程的例子

public class ParentTest  {  public static void main(String[] args)  {  System.out.println("parent thread begin ");  ChildThread t1 = new ChildThread("thread1");  ChildThread t2 = new ChildThread("thread2");  //t1.setDaemon(true);  //t2.setDaemon(true);  t1.start();  t2.start();  System.out.println("parent thread over ");  }  }  class ChildThread extends Thread  {  private String name = null;  public ChildThread(String name)  {  this.name = name;  }  @Override  public void run()  {  System.out.println(this.name + "--child thead begin");  try  {  Thread.sleep(500);  }  catch (InterruptedException e)  {  System.out.println(e);  }  System.out.println(this.name + "--child thead over");  }  }  执行结果如下：  parent thread begin  parent thread over  thread1--child thead begin  thread2--child thead begin

程序在主程序运行结束后，子程序依然进行；
若在主线程中创建了子线程，如果希望在主线程结束时，子线程也结束，这时候就需要Daemon线程

一个Daemon线程是一个在后台执行服务的子线程。如果所有的非Daemon的线程都结束了，则Daemon 线程就会自动终止。
例如：main方法是一个非Daemon线程，如果希望main方法结束后子线程跟着终止，要将它设为Daemon线程。
Daemon线程设置方法： Thread.setDaemon(true)；

第三种：实现Callable接口
比较推荐实现Runnable接口的方式，原因如下：

(1)适合多个相同程序代码的线程去处理同一资源的情况，把虚拟CPU（线程）同程序的代码，数
据有效的分离，较好地体现了面向对象的设计思想。 （可联想到模拟火车站卖票的例子） (2)可以避免由于Java的单继承特性带来的局限。我们经常碰到这样一种情况，即当我们要将已经
继承了某一个类的子类放入多线程中，由于一个类不能同时有两个父类，所以不能用继承Thread
类的方式，那么，这个类就只能采用实现Runnable接口的方式了。 （单继承多实现） (3)有利于程序的健壮性，代码能够被多个线程共享，代码与数据是独立的。当多个线程的执行代
码来自同一个类的实例时，即称它们共享相同的代码。多个线程操作相同的数据，与它们的代码
无关。当共享访问相同的对象时，即它们共享相同的数据。当线程被构造时，需要的代码和数据
通过一个对象作为构造函数实参传递进去，这个对象就是一个实现了Runnable接口的类的实例。

4、线程的生命周期

生命的几个基本状态
运行中的方式

 1、执行了start()之后，线程进入了Runnable状态，此时线程尚未真正开始执行2、必须等待排班器（Scheduler）的排班，决定运行的先后顺序

有几种状况会让线程进入Blocked状态：

等待输入输出；
调用sleep()方法；
尝试取得对象锁定；
调用wait()方法；

Blocked线程如何恢复到Runnable状态？

输入输出完成；
调用interrupt()；
取得对象锁定；
调用notify()或notifyAll()；

5、线程的休眠与唤醒

Thread thread = new Thread(new Runnable() {public void run() {try {Thread.sleep(99999);}catch(InterruptedException e) {System.out.println("I'm interrupted!!");}System.out.println("Hello Thread");}
});
thread.start();
thread.interrupt();

6、线程的加入

当线程使用join()加入至另一个线程时，另一个线程会等待这个被加入的线程工作完毕，然后再继续它的动作。
join()的意思表示将线程加入成为另一个线程的流程之一

Thread threadB = new Thread(new Runnable() {public void run() {…    }
});
threadB.start();
try {threadB.join(); //子线程threadB加入主线程main中
}catch(InterruptedException e) {e.printStackTrace();
}

7、线程的停止

不建议使用stop()来停止一个线程的运行，而是采用向run方法传递一个Boolean型的信号量，以控制其结束与开始

public class SomeThread implements Runnable {private boolean flag = true;public void stopThread() {this.flag = false;}public void run() {while(isContinue) {// ... some statements}}
}

8、线程的同步化（关键字synchronized）

同步化的作用

一个进程中的多个线程共享相同的内存地址空间，这就意味着它们可以访问相同的变量和对象，而且它们从同一堆中分配对象。
如果没有同步，数据很容易就处于不一致状态。例如，如果一个线程正在更新两个相关值，而另一个线程正在读取这两个值，有可能在第一个线程只写了一个值，还没有写另一个值的时候，调度第二个线程运行，这样它就会看到一个旧值和一个新值。
如果一个对象所持有的数据可以被多线程同时共享存取时，必须考虑到「数据同步」的问题。

对象锁（lock）

实现方式

使用“synchronized”关键词为方法加同步锁

public class ThreadTest implements Runnable { public synchronized void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.print(" " + i);}}public static void main(String[] args) {Runnable r = new ThreadTest();Thread t1 = new Thread(r);Thread t2 = new Thread(r);t1.start();t2.start();}
}

使用“synchronized”关键词为语句块加同步锁


public class ThreadTest implements Runnable {public void run() { synchronized(this){ for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.print(" " + i);}}}public static void main(String[] args) {Runnable r = new ThreadTest();new Thread(r).start();new Thread(r).start();}
}

9、线程的等待与恢复

wait()、notify()与notifyAll()是由Object类别所提供的声明为“final”的方法。
在同步化的方法或区块中呼叫wait()方法，当前的线程会被放入对象的等待池中，使线程暂停。
当notify()方法被调用，JVM会通知等待池中的线程加入，回到锁定池的Blocked状态。
被通知的线程是随机的，被通知的线程会与其它线程共同竞争对象的锁定。
如果您呼叫notifyAll()，则所有在等待池中的线程都会被通知回到锁定池的Blocked状态。
例子：

package com.phy.thread;import java.util.Scanner;/*** @author ：xp* @date ：Created in 2018/10/26 11:00* @description：*/
class MT implements Runnable{public boolean flog = false;public  void run() {int i = 0 ;while(true){System.out.println("Hello World"+i);i++;if(flog){synchronized(this){try {this.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}
public class TestDaemon {public static void main(String[] args){MT mt = new MT();Thread t = new Thread(mt);t.start();Scanner sc = new Scanner(System.in);while(true){System.out.println("输入0暂停");int n = sc.nextInt();if(n==0) mt.flog = true;System.out.println("输入1继续");n = sc.nextInt();if(n==1){synchronized (mt) {mt.flog = false;mt.notify();}}}}}

10、线程的优先级

线程有其优先权，由1（Thread.MIN_PRIORITY）到10（Thread.MAX_PRIORITY）
优先权越高，排班器越优先排入执行，如果优先权相同，则轮流执行（Round-robin方式）
可以通过线程的setPriority()方法设置某个线程的优先级，这样，当一个资源空闲时，同时等待这个资源的两个线程里边优先级高的会先获得对象执行权

11、容器类的线程安全

Collections提供了一系列synchronized方法来传回一个同步化的容器对象，从而保证了容器类的线程安全。
使用Iterator遍访对象时，必须实现同步化。

synchronized(list) {Iterator i = list.iterator();     while (i.hasNext()) {System.out.println(i.next());}
}

线程案例：写出输出顺序为男，女，男，女的线程

方式一


//首先要定义一个User对象这里省略package com.phy.thread;import com.phy.entity.User;/*** @author xp* @date ：Created in 2018/10/26 14:52* @description：设计一个线程类，第一次输出小明男提问* 第二次输出小红女在提问*///定义一个线程类
class RunnableExample implements Runnable {private boolean flag = true;User userB = new User("小明","男",1);User userG = new User("小红","女",1);public RunnableExample() {}@Overridepublic synchronized void run() {while (true){if(flag) {System.out.println(userB.getName() + userB.getSex() + "正在问问题");}else {System.out.println(userG.getName() + userG.getSex() + "正在问问题");}flag = !flag;try {Thread.currentThread().sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}
//测试函数
public class Test2 {public static void main(String args[]){Thread threadG = new Thread(new RunnableExample());threadG.start();}
}

方式二


//首先要定义一个User对象这里省略package com.phy.thread;import com.phy.entity.User;/*** @author ：xp* @date ：Created in 2019/3/26 14:52* @description：设计一个线程类，输出顺序为男，女，男，女* 第二次输出小红女在提问*///定义一个线程类
class RunnableExample implements Runnable {private User user;boolean flag ;User userB = new User("小明","男",1);User userG = new User("小红","女",1);public RunnableExample(User user,boolean flag) {this.user = user;this.flag =flag;}@Overridepublic  void run() {synchronized(user){while (true){try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}if( flag ){System.out.println(userB.getName() + userB.getSex() + "正在问问题");}else {System.out.println(userG.getName() + userG.getSex() + "正在问问题");}user.notifyAll();try {user.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}
}
//测试函数
public class Test2 {public static void main(String args[]){User c= new User();Thread threadB = new Thread(new RunnableExample(c,true));Thread threadG = new Thread(new RunnableExample(c,false));threadB.start();threadG.start();}
}

写两个线程，一个线程打印 1~52，另一个线程打印字母A-Z。打印顺序为12A34B56C……5152Z

这是线程间的通信的一个很有代表性的例子。过程如下：
1、创建两个线程实现Runnable接口重写run方法，一个用于打印数字，一个用于打印字母。
2、创建一个测试类，在测试类中创建一个Object类的对象（作为两个线程的共享资源，以便实现线程间的通信），通过各类的构造方法传递过去。
3、在两个类的run方法中都要用synchronized保证同步，即加锁。
4、在数字类中用for循环每打印两个数字就唤醒其他线程，释放锁，进入阻塞状态。在字母类中每打印一个字母就唤醒其他线程，释放锁，进入阻塞状态。
在写这个程序的时候有几点要注意的地方：
1、两个线程要使用同一个资源才需相互通信，所以在测试类中创建共享资源，并通过构造方法分别传到各线程类中。
2、两个线程哪个先运行（执行start（））哪个就先获得资源并执行
3、在run方法体内写进程间的通信wait（）和notifyall（）时，一定要先写notifyall（）再写wait（）。
原因：当你先写wait()时，本进程也进入休眠状态，再写notifyall（）唤醒所有线程时本线程以及其他线程被一块唤醒，竞争同一个资源，就会造成死锁。所以一定要先唤醒其他线程，再让本线程阻塞！

/*** @author ：xp* @date ：Created in 2018/10/26 16:12* @description：实现两个线程之间的通信*/
public class ThreadExample {public static void main(String[] args) {Object obj = new Object();Number s = new Number(obj);Char z = new Char(obj);Thread th1 = new Thread(s);Thread th2 = new Thread(z);th1.start();//数字的线程先运行，数字先执行th2.start();}}//数字类实现runnable接口
class Number implements Runnable{private Object obj;public Number() {}public Number(Object obj) {this.obj = obj;}@Overridepublic void run() {synchronized(obj){//给共享资源上锁for(int i = 1;i < 53;i++ ){System.out.println(i);if(i % 2 == 0){//保证输出两个数字obj.notifyAll();//唤醒其他线程try {obj.wait();//等待并释放锁} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}}
}
//字母类
class Char implements Runnable{private Object obj;public Char() {}public Char(Object obj) {this.obj = obj;}@Overridepublic void run() {synchronized(obj){for(int i = 0;i < 26;i++ ){System.out.println((char)(i+'A'));obj.notifyAll();//唤醒其他线程try {obj.wait();//释放锁等待} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}
}

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2、线程的实现

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4、线程的生命周期

5、线程的休眠与唤醒

6、线程的加入

7、线程的停止

8、线程的同步化（关键字synchronized）

同步化的作用

对象锁（lock）

实现方式

9、线程的等待与恢复

10、线程的优先级

11、容器类的线程安全

线程案例：写出输出顺序为男，女，男，女的线程

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