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学习笔记之线程

多线程

一、实现多线程

进程

是正在运行的程序

是系统进行资源分配和调用的独立单位
每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源

线程

是进程中的单个顺序控制流，是一条执行路径

单线程：一个进程如果只有一条执行路径，则称为单线程程序
多线程：一个进程如果有多条执行路径，则称为多线程程序

实现多线程方式：

继承Thread类
- 定义一个类MyThread继承Thread类
- 在MyThread类中重写run()方法
- 创建MyThread类的对象
- 启动线程

注：run()用来封装线程执行的代码。
run():封装线程执行的代码，直接调用，相当于普通方法的调用。
strat()：启动线程；然后有JVM调用此线程的run()方法。

Thread类中的方法：设置和获取线程名称

void setName(String name):将此线程的名称更改为参数name

也可以通过构造方法来设置

String getName():返回此线程的名称

public static Thread currentThread():返回对当前正在执行的线程对象的引用

public class MyThread extends Thread {
    MyThread(){}
    MyThread(String name){
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++){
            System.out.println(getName()+","+i);
        }
    }
}


public class MyThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {

        //通过set方法设置线程名称

//        MyThread mt = new MyThread();
//        MyThread mt2 = new MyThread();
//
//        mt.setName("A：");
//        mt2.setName("B：");
////        mt.run();//直接调用
////        mt2.run();
//        mt.start();
//        mt2.start();//启动线程，JVM调用run方法

        //通过构造方法设置:
        MyThread mt = new MyThread("A:");
        MyThread mt2 = new MyThread("B:");
        mt.start();
        mt2.start();

        //static Thread currenThread()返回当前正在执行的线程对象的引用
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());    // main
    }
}

线程调度

两种线程调度模型：

分时调度模型：所有线程轮流使用CPU的使用权，平均分配每个线程占用CPU的时间片。
抢占式调度模型：优先让优先级高的线程使用CPU。如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个，优先级高的线程获取的CPU时间片相对多一些。（java）。

Thread类中设置和获取线程优先级的方法

public final int getPriority():返回此线程的优先级。
public final void setPriority(int newPriority):更改此线程的优先级(线程优先级的范围是1-10，默认为5)。

线程优先级高仅仅表示线程获取CPU时间片的几率高，但是要在次数比较多，或者多次运行的时候才能看到你想要的效果。

public class ThreadPriority extends Thread{
    ThreadPriority(){}
    ThreadPriority(String name){
        super(name);
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++){
            System.out.println(getName()+":"+i);
        }
    }
}


public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPriority tp = new ThreadPriority("A:");
        ThreadPriority tp2 = new ThreadPriority("B:");
        ThreadPriority tp3 = new ThreadPriority("C:");

        System.out.println(Thread.MIN_PRIORITY);//1
        System.out.println(Thread.NORM_PRIORITY);//5
        System.out.println(Thread.MAX_PRIORITY); // 10
        System.out.println("--------------------------------");
        System.out.println(tp.getPriority());//5
        System.out.println(tp2.getPriority());//5
        System.out.println(tp3.getPriority());//5

        System.out.println("-------------------------");
        //设置优先级
        //public final void setPriority(int newPriority):更改此线程的优先级

        tp.setPriority(5);
        tp2.setPriority(10);
        tp3.setPriority(1);

        System.out.println(tp.getPriority());//5
        System.out.println(tp2.getPriority());//10
        System.out.println(tp3.getPriority());//1

        System.out.println("-------------------");
        tp.start();
        tp2.start();
        tp3.start();
    }
}

线程控制

方法:

static void sleep(long millis)：使当前正在执行的线程停留(暂停执行)指定的毫秒数
void join()：等待这个线程死亡
void setDaemon(boolean on)将此线程标记为守护线程，当运行的线程是守护线程时，JAVA虚拟机将退出

sleep

public class Sleep extends Thread{
    Sleep(){}
    Sleep(String name){
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++){
            System.out.println(getName()+i);
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}


public class SleepDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Sleep s = new Sleep("A");
        Sleep s2 = new Sleep("B");
        Sleep s3 = new Sleep("C");

        s.start();
        s2.start();
        s3.start();
    }
}

join

public class JoinDemo {
    public static void main(String[] args) {

        //雍正，胤禩是康熙的儿子 。雍正、胤禩要继承皇位得康熙退位
//        void join()：等待这个线程死亡-->康熙
        Join j = new Join("康熙");
        Join j2 = new Join("雍正");
        Join j3 = new Join("胤禩");

        j.start();
        try {
            j.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        j2.start();
        j3.start();
    }
}


public class Join extends Thread{
    Join(){}
    Join(String name){
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++){
            System.out.println(getName()+i);
        }
    }
}

setDaemon

public class SetDaemon extends Thread{
    public SetDaemon() {
    }

    public SetDaemon(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++){
            System.out.println(getName()+i);
        }
    }
}


public class SetDaemonDemo {
    public static void main(String[] args) {

        //结拜兄弟 同年同月同日死
        SetDaemon sd2 = new SetDaemon("虚竹");
        SetDaemon sd3 = new SetDaemon("段誉");

        //设置为主线程
        Thread.currentThread().setName("乔峰");
        //设置为守护线程
        sd2.setDaemon(true);
        sd3.setDaemon(true);

        sd2.start();
        sd3.start();

        for (int i = 0; i < 10; i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i);
        }

    }
}

线程生命周期

实现Runnable接口实现多线程

定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
实现MyRunnable类中的run()方法
创建MyRunnable类的对象
创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
启动线程

多线程的两种方式：

继承Thread类
实现Runnable接口

实现Runnable接口：避免了Java单继承的局限性，适合多个相同程序的代码去处理同一个资源的情况，把线程和程序的代码、数据有效分离，较好的体现了面向对象的设计思路

public class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i);
        }
    }
}


public class MyRunnableDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建MyRunnable类的对象
        MyRunnable mr = new MyRunnable();

        //创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
        Thread t1 = new Thread(mr,"A");
        Thread t2 = new Thread(mr,"B");

        //启动线程
        t1.start();
        t2.start();

    }
}

线程同步

卖票


public class SellTicket implements Runnable {
    private int Ticket = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (Ticket > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(100); //模拟卖票间隔时间
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售卖第" + Ticket + "张票");
                Ticket--;

            }
        }
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        SellTicket st = new SellTicket();

        Thread t = new Thread(st, "一号窗口:");
        Thread t2 = new Thread(st, "二号窗口");
        Thread t3 = new Thread(st, "三号窗口");

        t.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

因为线程执行的随机性

出现重票
出现负数票

解决

判断多线程程序是否会有数据安全问题的标准

是否是多线程环境
是否有共享数据
是否有多条语句操作共享数据

解决思路

破坏安全环境
实现：
将多条语句操作共享数据的代码锁起来，让任意时刻只能有一个线程执行（同步代码块）
格式：

synchronized(任意对象){
    多条语句操作共享数据的代码
}

public class SellTicket implements Runnable {
    private int Ticket = 100;
    private Object obj = new Object();

    @Override
    public void run() {
        synchronized (obj) {
            while (true){
                if (Ticket > 0) {
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "窗口正在售卖第" + Ticket + "张票");
                    Ticket--;
                }
            }
        }
    }
}

public class SellTicketDemo {
    public static void main(String[] args) {
        SellTicket st = new SellTicket();

        Thread t = new Thread(st, "一号");
        Thread t2 = new Thread(st, "二号");
        Thread t3 = new Thread(st, "三号");

        t.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

优缺点：

解决了多线程的安全问题
当线程很多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这很耗费资源，降低了程序的运行效率

同步方法

同步方法：将synchronized关键字加到方法上

格式：
修饰符synchronized返回值类型方法名(参数)
同步方法的锁对象：
this

public class SellTicket implements Runnable {
    private int Ticket = 100;
    private int x = 0;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (this) {

                if (Ticket > 100) {
                    if (x % 2 == 0) {
                        try {
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "窗口正在售卖第" + Ticket + "张票");
                        Ticket--;
                    } else {
                        sellTicket();
                    }
                    x++;
                }
            }

        }
    }

    private synchronized void sellTicket() {
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "窗口正在售卖第" + Ticket + "张票");
        Ticket--;
    }
}

同步静态方法：就是把synchonized关键字加到静态方法上

格式：
- 修饰符 static synchronized 返回值类型方法名(方法参数){}
  同步静态方法的锁对象
类名+class

线程安全的类

StringBuffer
- 如果要操作少量的数据用 = String
- 单线程操作字符串缓冲区下操作大量数据 = StringBuilder
- 多线程操作字符串缓冲区下操作大量数据 = StringBuffer
Vector
- Vector与ArrayList一样，也是通过数组实现的，不同的是它支持线程的同步，即某一时刻只有一个线程能够写Vector，避免多线程同时写而引起的不一致性，但实现同步需要很高的花费，因此，访问它比访问ArrayList慢。
Hashtable
Collections类中的synchronizedList(List List)可以返回线程安全的列表、synchronizedMap(Map<K,V> m)可以返回线程安全的映射、......

Lock锁(JDK5之后)

Lock实现提供比使用synchronized方法和语句获得更多广泛的锁定操作

Lock中提供了获得锁和释放锁的方法
- void lock():获得锁
- void unlock():释放锁

Lock是接口不能直接实例化，这里采用它实现的类ReentrantLock来实例化

ReentrantLock的构造方法
- ReentrantLock():创建一个ReentrantLock的实例

mport java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class SellTicket implements Runnable{
    private int Ticket = 100;
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                lock.lock();
                if (Ticket > 0){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"窗口正在售卖第"+Ticket+"张票");
                    Ticket--;
                }
            }finally { //用finally来保证必定释放锁
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

public class SellTicketDemo {
    public static void main(String[] args) {
        SellTicket st = new SellTicket();

        Thread t = new Thread(st, "一号");
        Thread t2 = new Thread(st, "二号");
        Thread t3 = new Thread(st, "三号");

        t.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

生产者消费者

生产者消费者问题，实际上主要包括了两类线程：

一类是生产者线程用于生产数据
一类是消费者线程用于消费数据

为了解耦生产者和消费者的关系，通常会采用共享数据区域，就像是一个仓库

生产者生产数据之后直接放置在共享数据中，并不需要关心消费者的行为
消费者只需要从共享数据区中去获取数据，并不需要关心生产者的行为

生产者----->共享数据区域<-------消费者

为体现生产和消费过程的等待和唤醒，java就提供了几个方法供我们使用，这几个方法在Object类中Object类的等待和唤醒方法:

void wait()导致当前线程等待，知道另一个线程调用该对象的notify()方法或notifyAll()方法
void notify()唤醒正在等待对象监视器的单个线程
void notifyAll()唤醒正在等待对象监视器的所有线程

/*
生产者消费者案例：
奶箱（Box）定义一个成员变量，表示第x瓶奶，提供存储牛奶和获取牛奶的操作
生产者（Producer）：实现Runnable接口,实现run()方法，调用存储牛奶的操作
消费者（Customer）:实现Runnable接口,实现run()方法，调用获取牛奶操作‘
测试类(Demo):里面有main方法，main方法中的代码步骤如下:
    1.创建奶箱对象，这是共享数据区域
    2.创建生产者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中要调用存储牛奶操作
    3.创建消费者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中要调用存储牛奶操作
    4.创建两个线程对象，分别把生产者对象和消费者对象作为构造方法参数传递
    5.启动线程
 */

 public class Box {
    private int milk;
    private boolean x = false;//牛奶箱的状态,没有牛奶

    public synchronized void put(int mike){
        //如果有奶等待消费
        if (x){
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        this.milk = mike;
        System.out.println("员工放入"+milk+"瓶奶");
        x = true;
        notify();
    }

    public synchronized void get(){
        //如果没有牛奶等待生产
        if (!x){
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("用户拿到"+milk+"瓶奶");
        x = false;
        notify();
    }
}

public class Producer implements Runnable{
    Box b;
    public Producer(Box b) {
        this.b = b;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++){
            b.put(i+1);
        }
    }
}

public class Customer implements Runnable{
    Box b;
    public Customer(Box b) {
        this.b = b;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            b.get();
        }
    }
}


public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Box b = new Box();
        Producer p = new Producer(b);
        Customer c = new Customer(b);

        Thread t = new Thread(p);
        Thread t2 = new Thread(c);

        t.start();
        t2.start();
    }
}

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原文地址：https://www.cnblogs.com/Hz-z/p/12913604.html