文章目录

• 线程简介
• • 多任务
  • 普通方法调用和多线程
  • 程序.进程.线程
  • Process与Thread
  • 核心概念
• 线程创建
• • 三种创建方式
  • Thread
  • • 案例：下载图片
  • 实现Runnable
  • 小结
  • • 案例：龟兔赛跑：Race
  • 实现Callable接口
• 初识并发问题

线程简介

多任务

现实中会有同时做很多事情的例子，看起来是多个任务都在做，其实本质上我们的大脑在同一时间依旧只做了一件事情。

普通方法调用和多线程

程序.进程.线程

在操作系统中运行的程序就是进程，比如你的QQ，播放器，游戏等等。。。

一个进程可以有多个线程，如视频中同时听声音，看图像，看弹幕，等等

Process与Thread

• 说起进程,就不得不说下程序。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。
• 而进程则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
• 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调度和执行的的单位。

注意:很多多线程是模拟出来的,真正的多线程是指有多个cpu,即多核,如服务器。如果是模拟出来的多线程,即在一个cpu的情况下,在同一个时间点,cpu只能执行一个代码,因为切换的很快,所以就有同时执行的错觉。

核心概念

• 线程就是独立的执行路径;
• 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
• main(称之为主线程,为系统的入口,用于执行整个程序
• 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的干预的。
• 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;
• 线程会带来额外的开销,如cpu调度时间,并发控制开销。
• 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

线程创建

三种创建方式

Thread class ： 继承Thread类

Runnable接口 ： 实现Runnable接口

Callable接口 ： 实现Callable接口

Thread

• 自定义线程类继承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

// 创建线程方式一：继承Thread类，重写run()方法，调用start开启线程
public class TestThread1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        // run方法进程体
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在看代码----"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        // main线程  主线程

        // 创建一个线程对象
        TestThread1 testThread1 = new TestThread1();

        // 调用start()方法开启线程
        testThread1.start();
        for (int i = 0; i < 2000; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程---"+i);
        }
    }
}

案例：下载图片

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
// 练习Thread，实现多线程同步下载图片
public class TestThread2 extends Thread{
    private String url;// 网络图片地址
    private String name;// 保存的文件名
    public TestThread2(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }
    // 下载图片线程的执行题
    @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) {
        TestThread2 t1 = new TestThread2("https://huyaimg.msstatic.com/cdnimage/roomad/pic_1618322685.jpg","1.jpg");
        TestThread2 t2 = new TestThread2("https://huyaimg.msstatic.com/cdnimage/roomad/pic_1618284984.png","2.png");
        TestThread2 t3 = new TestThread2("https://huyaimg.msstatic.com/cdnimage/roomad/pic_1618222763.jpg","3.jpg");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}
// 下载器
class WebDownloader{
    // 下载方法
    public void downloader(String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，downloadder方法出现异常");
        }
    }
}

将代码运行两次，两次的结果如下图：

由上面两张运行结果图可知：在下载文件时，并不是按照代码的顺序进行的。

实现Runnable

• 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

public class TestThread3 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        // run方法进程体
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在看代码----"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        // 创建runnable接口的实现类对象
        TestThread3 testThread3 = new TestThread3();

        // 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(testThread3);
//
//        thread.start();
        new Thread(testThread3).start();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程---"+i);
        }

    }
}

小结

• 继承Thread类
  • 子类继承Thread类具备多线程能力
  • 启动线程：子类能力.start()
  • 不建议使用：避免OOP单继承局限性
• 实现Runnable接口
  • 实现接口Runnable具有多线程能力
  • 启动线程：传入目标对象+Thread对象.start()
  • 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

案例：龟兔赛跑：Race

1. 首先来个赛道距离,然后要离终点越来越近
2. 判断比赛是否结束
3. 打印出胜利者
4. 龟兔赛跑开始
5. 故事中是乌龟赢的,兔子需要睡觉,所以我们来模拟兔子睡觉
6. 终于,乌龟赢得比赛

public class TestThread5 implements Runnable{
    // 胜利者
    private static String winner ;
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            // 模拟兔子休息
            if(Thread.currentThread().getName().equals("兔子")&&i%10==0){
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            // 判断比赛是否结束
            boolean flag = gameOver(i);
            // 如果比赛结束了，就停止程序
            if(flag){
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->跑了"+i+"步");
        }
    }
    // 判断是否完成比赛
    private boolean gameOver(int steps){
        // 判断是否有胜利者
        if(winner!=null){
            return true;
        }{
            if(steps>=100){
                winner = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("Winner is"+winner);
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread5 t1 = new TestThread5();
        new Thread(t1,"兔子").start();
        new Thread(t1,"乌龟").start();
    }
}

实现Callable接口

1. 实现 Callable接口,需要返回值类型
2. 重写call方法,需要抛岀异常
3. 创建目标对象
4. 创建执行服务: ExecutorService ser= Executors.newFixedThread Pool(1);
5. 提交执行: Future< Boolean> result1= ser. submit(t1);
6. 获取结果: boolean r1= result1.get()
7. 关闭服务:ser. shutdownNow();

package com.thread.demo02;
// 线程创建方式三：实现Callable接口  利用Callable实现网络图片下载
/*
callable 的好处
1.可以定义返回值
2.可以抛出异常
 */
import com.thread.demo01.TestThread2;
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;// 网络图片地址
    private String name;// 保存的文件名
    public TestCallable(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public Boolean call() throws Exception {
        WebDownloader1 webDownloader = new WebDownloader1();
        webDownloader.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 t1 = new TestCallable("https://huyaimg.msstatic.com/cdnimage/roomad/pic_1618322685.jpg","1.jpg");
        TestCallable t2 = new TestCallable("https://huyaimg.msstatic.com/cdnimage/roomad/pic_1618284984.png","2.png");
        TestCallable t3 = new TestCallable("https://huyaimg.msstatic.com/cdnimage/roomad/pic_1618222763.jpg","3.jpg");
        // 创建执行服务
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
        // 提交执行
        Future<Boolean> result1 = ser.submit(t1);
        Future<Boolean> result2 = ser.submit(t2);
        Future<Boolean> result3 = ser.submit(t3);
        // 获取结果
        boolean r1 = result1.get();
        boolean r2 = result2.get();
        boolean r3 = result3.get();
        // 关闭服务
        ser.shutdownNow();
    }


}
class WebDownloader1{
    // 下载方法
    public void downloader(String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，downloadder方法出现异常");
        }
    }
}

初识并发问题

// 多个线程同时操作同一个对象
// 买火车票的例子
public class TestThread4 implements Runnable{
    //
    private int ticketNums = 10;
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if(ticketNums<=0){
                break;
            }
            // 模拟延时
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿到了第"+ticketNums--+"张票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread4 ticket = new TestThread4();

        new Thread(ticket,"小明").start();
        new Thread(ticket,"老师").start();
        new Thread(ticket,"黄牛党").start();
    }
}

上面代码为模拟买火车票时的情况，运行结果如下：

从运行结果的图可以看到，有两个人拿到了同一张票，这种情况在显示生活中是不存在的，此时发现问题：多个线程操作同一个资源的情况下，线程不安全，数据紊乱。

感谢B站狂神说，让我学到这些
希望我的教程能帮助到你，如有不足之处，希望大佬指出