一、程序:
程序是指令和数据的有序集合,其本身没有任何运行的含义,是一个静态的概念。
二、进程(Process):
进程是执行程序的一次执行过程,它是一个动态的概念,是系统资源分配的单位。
三、线程(Thread):
通常在一个进程中可以包含若干个线程,当然一个进程中至少有一个线程,不然没有存在的意义。线程是cpu调度的执行的单位。
四、核心概念:
1、线程就是独立的执行路径。
2、在程序运行时,即使没有自己创建线程,后台也会有多个线程。如主线程,gc线程(垃圾回收)。
3、main()称之为主线程,为系统的入口,用于执行整个程序。
4、在一个进程中,如果开辟了多个线程,线程的运行由调度器安排调度,调度器是与操作系统紧密相关的,先后顺序是不能人为干预的。
5、对同一份资源操作时,会存在资源抢夺的问题,需要加入并发控制。
6、线程会带来额外的开销,如cpu调度时间,并发控制开销。
7、每个线程在自己的工作内存交互,内存控制不当会造成数据不一致。
五、线程创建
1、三种创建方式:
a、Thread class ----->继承Thread类
b、Runnable接口 ---->实现Runnable接口
c、Callable接口 ----->实现Callable接口
第一种方式 :Thread
1、步骤:a、自定义线程类继承Thread类
b、重写run()方法,编写线程执行体
c、创建线程对象。调用start()方法启动线程
1 package demo; 2 3 public class TestThread01 extends Thread{ //继承Thread类 4 //重写run方法 5 @Override 6 public void run() { 7 //线程体 8 for (int i = 0; i < 5; i++) { 9 System.out.println("我在听课--------"+i); 10 11 } 12 } 13 //main主线程 14 public static void main(String[] args) { 15 //创建线程对象 16 TestThread01 t = new TestThread01(); 17 //调用start方法启动线程 18 t.start(); 19 //t.run(); 20 for (int i = 0; i < 10000; i++) { 21 System.out.println("我在听多线程--------"+i); 22 } 23 } 24 }
注意:线程启动不一定立即执行,这要由cpu调度执行
一个案例:利用多线程下载图片
package demo; import org.apache.commons.io.FileUtils; import java.io.File; import java.io.IOException; import java.net.URL; //利用多线程同步下载图片 //public class TestThread extends Thread{ public class TestThread implements Runnable{ private String url; //网络图片的地址 private String name; //保存的文件名 public TestThread(String url,String name){ this.url=url; this.name=name; } //下载图片线程的执行体 @Override public void run() { WebDownloader webDownloader = new WebDownloader(); webDownloader.downloader(url,name); System.out.println("下载了文件名为:" + name); } public static void main(String[] args) { TestThread Thread1 = new TestThread("https://dgss2.bdstatic.com/5eR1dDebRNRTm2_p8IuM_a/her/static/indexnew/container/search/baidu-logo.ba9d667.png","百度.jpg"); TestThread Thread2 = new TestThread("http://a2.xinhuanet.com/download/adcreatives/2021/2/8/202102080255481059.jpg","新华网.jpg"); TestThread Thread3 = new TestThread("http://a2.xinhuanet.com/download/adcreatives/2021/1/7/202101070337003601.jpg","迎新年.jpg"); /*Thread1.start(); Thread2.start(); Thread3.start();*/ new Thread(Thread1).start(); new Thread(Thread2).start(); new Thread(Thread3).start(); } } //下载器 class WebDownloader{ //下载方法 public void downloader(String url,String name){ //导入apache中commons.io中FileUtiles文件工具类(commons.io夹包 需要下载) try { FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name)); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); System.out.println("io异常,downloader方法出现问题"); } } }
第二种创建方式:实现Runnable
1、步骤:a、定义MyRunnable类实现Runnable接口
b、实现run()方法,编写线程执行体
c、创建线程对象,调用start()方法启动线程
package demo; public class TestRunnable implements Runnable{ //重写run方法 @Override public void run() { //线程体 for (int i = 0; i < 5; i++) { System.out.println("我在听课--------"+i); } } //main主线程 public static void main(String[] args) { //创建runnable接口的实现类对象 TestRunnable runnable = new TestRunnable(); /* //创建线程对象,通过线程对象来开启我们的线程,代理 Thread thread = new Thread(runnable); //调用start方法启动线程 thread.start();*/ //简写为 new Thread(runnable).start(); for (int i = 0; i < 10000; i++) { System.out.println("我在听多线程--------"+i); } } }
一个小案例:龟兔赛跑
package demo; //模拟龟兔赛跑 public class Race implements Runnable{ //胜利者 private static String winner; @Override public void run() { for (int i = 0; i <= 100; i++) { //判断比赛是否结束 boolean flag=gameOver(i); //如果比赛结束,停止运行 if (flag){ break; } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->跑了" + i + "步"); } } //判断是否完成了比赛 private boolean gameOver(int steps){ //判断是否有胜利者存在 if (winner !=null){ return true;//已经存在胜利者 } { if (steps >=100){ winner=Thread.currentThread().getName(); System.out.println("winner is" + winner); return true; } } return false; } public static void main(String[] args) { Race race=new Race(); new Thread(race,"兔子").start(); new Thread(race,"乌龟").start(); } }
第三种方式:实现Callable接口
1、实现Callable接口,需要返回值类型
2、重写call方法,需要抛出异常
3、创建目标对象
4、创建执行服务:ExecutorServerice ser=Exectors.newFixesThreadPool(1)
5、提交执行:Future<Boolearn> result1=ser.submit(1)
6、获取结果:boolean r1=result.get()
7、关闭服务:ser.shutDownNow();package demo;
package demo;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
private String url; //网络图片的地址
private String name; //保存的文件名
public TestCallable(String url, String name) {
this.url = url;
this.name = name;
}
//下载图片线程的执行体
@Override
public Boolean call() {
WebDownloader1 webDownloader1 = new WebDownloader1();
webDownloader1.downloader(url, name);
System.out.println("下载了文件名为:" + name);
return true;
}
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
TestCallable Thread1 = new TestCallable("https://dgss2.bdstatic.com/5eR1dDebRNRTm2_p8IuM_a/her/static/indexnew/container/search/baidu-logo.ba9d667.png", "百度1.jpg");
TestCallable Thread2 = new TestCallable("http://a2.xinhuanet.com/download/adcreatives/2021/2/8/202102080255481059.jpg", "新华网1.jpg");
TestCallable Thread3 = new TestCallable("http://a2.xinhuanet.com/download/adcreatives/2021/1/7/202101070337003601.jpg", "迎新年1.jpg");
//创建执行服务:
ExecutorService service= Executors.newFixedThreadPool(3);
//提交执行:
Future<Boolean> result1=service.submit(Thread1);
Future<Boolean> result2=service.submit(Thread2);
Future<Boolean> result3=service.submit(Thread3);
//获取结果:
boolean r1=result1.get();
boolean r2=result2.get();
boolean r3=result3.get();
//关闭服务:
service.shutdown();
}
//下载器
class WebDownloader1 {
//下载方法
public void downloader(String url, String name) {
//导入apache中commons.io中FileUtiles文件工具类(commons.io夹包 需要下载)
try {
FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("io异常,downloader方法出现问题");
}
}
}
}
注意:推荐使用Runnable接口对象,因为java单继承的局限性
总结:1、继承Thread类
a、子类继承Thread类具备多线程能力
c、启动线程:子类对象.start()
b、不建议使用:避免oop单继承局限性
2、实现Runnable接口
a、实现接口Runnable具有多线程能力
c、启动线程:传入目标对象+Thread对象.start()
b、推荐使用:避免单继承局限性,灵活方便,方便同一个对象被多个线程使用。,
3、实现Callable接口:
a、可以定义返回值
c、可以抛出异常
六、线程的五大状态:
测试观察线程的状态:
package state; //测试观察线程的状态 public class TestState { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread thread=new Thread(()->{ for (int i = 0; i < 5; i++) { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println("//////"); }); //观察线程状态 Thread.State state=thread.getState(); System.out.println(state); //new //观察启动后 thread.start(); // 启动线程 state = thread.getState(); System.out.println(state); // run while(state != Thread.State.TERMINATED){ //只要线程不终止,就一直输出状态 Thread.sleep(100); state=thread.getState();//更新线程状态 System.out.println(state); //输出状态 } /*thread.start();*/ //线程终止或者结束,就不能再次启动,否则会出现问题 } }
七、线程方法:
测试线程停止:
package state; //测试线程停止 /* * 1、建议线程正常停止-----》利用次数,不建议死循环 * 2、建议使用标志位----》设置一个标志位 * 3、不要使用stop或者destory等过时方法或者JDK不建议使用的方法*/ public class TestStop implements Runnable{ //1、设置一个标志位 private boolean flag=true; @Override public void run() { int i=0; while (flag){ System.out.println("run------Thread==>" + i++); } } //2、设置一个公开的方法停止线程,转换标志位 public void stop(){ this.flag=false; } public static void main(String[] args) { TestStop testStop = new TestStop(); new Thread(testStop).start(); for (int i = 0; i < 1000; i++) { System.out.println("main====>" + i); if (i==900){ //调用自己写的stop方法,让线程停止 testStop.stop(); System.out.println("线程停止了"); } } } }
测试线程休眠:
1、sleep(时间)指定当前线程阻塞的毫秒数
2、sleep存在异常interruptedExcetion
3、sleep时间达到后线程进入就绪状态
4、sleep可以模拟网络延时,倒计时等
5、每一个对象都有一个锁,但sleep不会释放锁
package state; import demo.TestThread1; //模拟网络延时 :放大问题的发生性 public class TestSleep implements Runnable{ //票数 private int ticketNmus=10; @Override public void run() { while (true){ if (ticketNmus<=0){ break; } //模拟延时 try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---》拿到了第" + ticketNmus-- + "张票"); } } public static void main(String[] args) { TestThread1 t = new TestThread1(); new Thread(t,"小明").start(); new Thread(t,"小花").start(); new Thread(t,"小二").start(); } }
package state; import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date; //模拟倒计时 public class TestSleep1 { public static void main(String[] args) { /* try { tenDown(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }*/ //打印当前系统时间 Date starttime=new Date(System.currentTimeMillis());//获取系统当前时间 while (true){ try { Thread.sleep(1000); System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(starttime)); starttime= new Date(System.currentTimeMillis());//更新当前时间 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } //模拟倒计时 public static void tenDown() throws InterruptedException { int num=10; while (true){ Thread.sleep(1000); System.out.println(num--); if (num<=0){ break; } } } }
测试线程礼让(yield):
1、礼让线程,让当前正在执行的线程暂停,但不阻塞
2、将线程从运行状态转为就绪状态
3、让cpu重新调度,但不一定会成功,看cpu的心情
package state; //测试线程礼让 public class TestYield { public static void main(String[] args) { MyYield myYield = new MyYield(); new Thread(myYield,"a").start(); new Thread(myYield,"b").start(); } } class MyYield implements Runnable{ @Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"===>线程开始执行"); Thread.yield();//线程礼让 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"===>线程停止执行"); } }
测试 join:
1、join合并线程,待线程执行完成后,再执行其他线程,其他线程阻塞
2、可以想象为插队
package state; //测试join 可以想象为插队 public class TestJoin implements Runnable{ @Override public void run() { for (int i = 0; i < 1000; i++) { System.out.println("vip线程来了===》"+i); } } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { //启动线程 TestJoin testJoin = new TestJoin(); Thread thread = new Thread(testJoin); thread.start(); //主线程 for (int i = 0; i < 500; i++) { if (i==200){ thread.join();//插队 } System.out.println("main===>" + i); } } }
八、线程优先级:
1、java提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程,线程调度器按照优先级决定应该调度那个线程来执行
2、线程的优先级用数字表示,范围从1~10
Thread.MIN_PRIORITY=1;
Thread.MAX_PRIORITY=10;
Thread.NORM_PRIORITY=5;
3、可以使用以下方式改变或者获取线程的优先级
getPriority()
setPriorirty(int xxx)
4、优先级的设定建议在start()调度前
package state; //测试线程的优先级 public class TestPriority { public static void main(String[] args) { //默认优先级 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---->" + Thread.currentThread().getPriority()); MyPriority myPriority = new MyPriority(); Thread thread = new Thread(myPriority); Thread thread1 = new Thread(myPriority); Thread thread2 = new Thread(myPriority); Thread thread3 = new Thread(myPriority); Thread thread4 = new Thread(myPriority); //设置优先级,再启动 thread.start(); thread1.setPriority(1); thread1.start(); thread2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);//MAX_PRIORITY=10 thread2.start(); thread3.setPriority(4); thread3.start(); thread4.setPriority(8); thread4.start(); /*thread3.setPriority(-1); //会报错 thread3.start();*/ /* thread4.setPriority(11); //会报错 thread4.start();*/ } } class MyPriority implements Runnable{ @Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---->" + Thread.currentThread().getPriority()); } }
注意:线程的优先级低只是意味着获得调度的概率低,并不是优先级低就不会被调用,这都是看cpu的调度
九、守护(daemon)线程:
1、线程分为用户线程和守护线程
2、虚拟机必须确保用户线程执行完毕
3、虚拟机不用等待守护线程执行完毕
4、如:后台记录操作日志,监控内存,垃圾回收等待....
package state; //测试守护线程 public class TestDeamon { public static void main(String[] args) { Deamon deamon = new Deamon(); Deamoned deamoned = new Deamoned(); Thread thread = new Thread(deamon); thread.setDaemon(true); //默认是false表示用户线程,正常线程都是用户线程 thread.start(); new Thread(deamoned).start(); //用户线程启动 } } //守护 class Deamon implements Runnable{ @Override public void run() { while (true){ System.out.println("守护着"); } } } //被守护 class Deamoned implements Runnable{ @Override public void run() { for (int i = 0; i < 100; i++) { System.out.println("一直被守护着"); } System.out.println("停止守护,goodby"); } }
十、线程同步:
1、多个线程同时执行
2、形成条件:队列+锁、提高程序安全性
3、线程并发:
package syn;
//模拟买票
//多个线程同时操作同一个对象
//购买火车票
/*
* 运行出现问题:多个线程操作同一个资源的情况下,线程不安全,数据混乱,出现负数---就需要锁机制*/
public class UnsafeBuyTicket implements Runnable{
//票数
private int ticketNums=10;
boolean flag=true; //外部停止方式
public void run() {
//买票
while (flag){
buy();
}
}
private void buy(){
//判断是否有票
if (ticketNums<=0){
flag=false;
return;
}
//模拟延时
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//买票
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--);
}
public static void main(String[] args) {
UnsafeBuyTicket u = new UnsafeBuyTicket();
new Thread(u,"小明").start();
new Thread(u,"小花").start();
new Thread(u,"小二").start();
}
}
4、锁机制(synchronized)------>可以出现在方法上或者代码块中
package syn; //模拟买票 public class UnsafeBuyTicket implements Runnable{ //票数 private int ticketNums=10; boolean flag=true; //外部停止方式 public void run() { //买票 while (flag){ buy(); } } //synchronized 同步方法 ,锁的是this private synchronized void buy(){ //判断是否有票 if (ticketNums<=0){ flag=false; return; } //模拟延时 try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //买票 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到"+ticketNums--); } public static void main(String[] args) { UnsafeBuyTicket u = new UnsafeBuyTicket(); new Thread(u,"小明").start(); new Thread(u,"小花").start(); new Thread(u,"小二").start(); } }
package syn; //模拟取钱 //两个人去取钱 public class UnsafeBank { public static void main(String[] args) { //账户 Account account=new Account(1000,"xxx账户"); Drawing you = new Drawing(account, 50, "you"); Drawing her = new Drawing(account, 100, "her"); you.start(); her.start(); } } //账户 class Account{ int money;//余额 String name;//卡名 public Account(int money,String name){ this.money=money; this.name=name; } } //银行 class Drawing extends Thread{ Account account;//账户 int drawingMoney;//取多少钱 int nowMoney;//剩多少钱 public Drawing(Account account,int drawingMoney,String name){ super(name); this.account=account; this.drawingMoney=drawingMoney; } //取钱 @Override public void run() { //synchronized (obj){} 同步代码块===》锁的对象就是变量的量 synchronized (account){ //判断有没有钱 if (account.money-drawingMoney<0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "钱不够,不能取"); return; } //sleep可以放大问题的发生性 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } //卡内的钱=余额-取的钱 account.money=account.money-drawingMoney; //手上的钱 nowMoney=nowMoney+drawingMoney; System.out.println(account.name + "余额为:" + account.money); System.out.println(this.getName() + "手里面的钱:" + nowMoney); } } }
拓展:
死锁:多个线程相互占着对方需要的资源,然后形成僵持
十一、线程池:
1、背景:经常创建和销毁,使用量特别大的资源,比如并发情况下的线程,对性能影响很大。
2、思路:提前创建好多个线程,放入线程池中,使用时直接获取,使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁,实现重复利用。
3、好处:a、提高响应速度(减少了创建新线程的时间)
b、降低资源消耗(重复利用线程池中的线程,不需要每次都创建)
c、便于线程管理:
corePoolSize:核心池的大小
maximumPoolSize:最大线程数
keepAliveTime:线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
4、使用线程池:
a、ExecutorSevice:真正的线程池接口。常见子类:ThreadPoolExecutor
1、void execute(Runnable command):执行任务/命令,没有返回值,一般用于执行runnable
2、<T>Future<T>submit(Callable<T> task):执行任务,有返回值,一般用于执行Callable
3、void shutdwon():关闭连接池
b、Executorts:工具类、线程池的工厂类,用于创建并返回不同类型的线程池。
package syn; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class TestPool { public static void main(String[] args) { //1、创建服务、创建线程池 //.newFixedThreadPool 参数为:线程池大小 ExecutorService service= Executors.newFixedThreadPool(10); //执行 service.execute(new MyThread()); service.execute(new MyThread()); service.execute(new MyThread()); service.execute(new MyThread()); service.execute(new MyThread()); //2、关闭连接 service.shutdown(); } } class MyThread implements Runnable{ @Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName()); } }
十二、静态代理:
1、目标对象和代理对象都要实现同一个接口‘
2、代理对象要代理目标对象
3、好处:代理对象可以做目标对象做不到的事情
目标对象可以专注做自己的事情
十三、Lambda表达式(函数式编程)
1、为什么要使用lambda表达式:
a、可以避免匿名内部类定义过多
b、可以让代码看起来更简洁
c、可以去掉一堆没有意义的代码,只留下核心的逻辑
2、函数式接口:
a、任何接口,如果只包含唯一 一个抽象方法,那么它就是一个函数式接口
如:
public interface Runable{ public abstract void run(); }
b、对于函数式接口,可以通过lambda表达式来创建该接口的对象。
代码如下:
package demo1; /* * 推导lambda表达式*/ public class Test { //3、静态内部类 static class like2 implements ILike{ @Override public void lambda() { System.out.println("like lambda2"); } } public static void main(String[] args) { ILike like = new like(); like.lambda(); like= new like2(); like.lambda(); //4、局部内部类 class like3 implements ILike{ @Override public void lambda() { System.out.println("like lambda3"); } } like= new like3(); like.lambda(); //5、匿名内部类 :没有类的名字,必须借助接口或者父类 like=new ILike(){ @Override public void lambda() { System.out.println("like lambda4"); } }; like.lambda(); //6、用lambda表达式 like= ()->{ System.out.println("like lambda5"); }; like.lambda(); } } //1、定义一个函数式接口 interface ILike{ void lambda(); } //2、实现类 class like implements ILike{ @Override public void lambda() { System.out.println("like lambda"); } }
带参的lambda表达式
package demo1; //带参的lambda表达式 public class Test1 { public static void main(String[] args) { //1、用lambda表达式表示简化 Lambda lambda= (int a)->{ System.out.println("like lambda5" +a); }; //简化1:参数类型 lambda=(a)->{ System.out.println("like lambda4==》" +a); }; //简化2,简化括号 lambda=a->{ System.out.println("like lambda5===》" +a); }; //简化2,去掉花括号 lambda=a-> System.out.println("like lambda6==》" +a);; lambda.lambda(10); } } //1、定义一个函数式接口 interface Lambda{ void lambda(int a); }
注意:1、lambda表达式只有有一行的情况下才能简化成为一行,如果有多行,那么就用代码块花括号包裹。
2、前提是接口时函数式接口
3、多个参数也可以去掉参数类型,要去掉就全部去掉,必须加括号。