Java多线程

• 前言
• 总目录
• 一、基本概念
• • 1.程序
  • 2.进程
  • 3.线程
  • 3.实例理解
  • 4.单核CPU和多核CPU的理解
  • 5.并行和并发
  • 6.使用多线程的优点
  • 7.何时需要多线程
• 二、线程的创建和使用
• • 1.Thread类的特性
  • 2.Thread类
  • • 构造器
  • 3.API中创建线程的两种方式
  • • 方式一:继承Thread类
    • • 注意点
    • 方式二:实现Runnable接口
  • 4.继承方式和实现方式的联系与区别
  • • 区别
    • 实现方式的好处
  • 5.Thread类的有关方法
  • 6.线程的分类
  • 7.线程的生命周期
• 三、线程的同步
• • 1.Synchronized的使用方法
  • • 理解同步和异步
  • 2.同步机制中的锁
  • • synchronized的锁是什么 ?
    • 注意
    • 同步的范围
    • 释放锁的操作
    • 不会释放锁的操作
    • 线程的死锁问题
  • 3.Lock(锁)
  • • 改进后的实例
    • synchronized与Lock的对比
• 四、线程的通信
• • 实例
  • 生产者/消费者问题
• 五、JDK5.0新增线程创建方式
• • 1.实现Callable接口
  • • Future接口
    • 实例如下
  • 2.使用线程池
  • • 背景
    • 思路
    • 优点
    • 线程池相关API
    • 实例

前言

本文参考尚硅谷Java教程
日后继续更新Java高级部分

总目录

一、基本概念

1.程序

是为完成特点任务，用某种语言编写的一组指令的集合。即指静态的代码，静态对象

2.进程

进程是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程，有它自身的产生、存在和消亡的过程 --生命周期

​ 如：运行中的QQ，运行中的LOL

​ 程序是静态的，进程是动态的

​ 进程作为资源分配的单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域

3.线程

进程可细分为线程，是一个程序内部的一条执行路径

若一个进程同一时间并行执行多个线程，就是支持多线程的

线程作为调度和执行的单位，每个线程用由独立的运行栈和程序计数器（pc）,线程切换的开销小

一个进程中的多个线程共享相同的内存单位/内存地址空间》他们从同一堆中分配对象，可以访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便、高效。但多个线程操作共享的系统资源可能会带来安全隐患

JVM虚拟机的内存结构

3.实例理解

上图是我的电脑运行的进程，这一个一个的软件（为完成特点任务用某种编写的一组指令的集合）正在运行就是进程（程序的一次执行过程），再比如我的IDEA可以打开多个窗口那就说IDEA是支持度线程的（程序内部的一条执行路径）

4.单核CPU和多核CPU的理解

单核CPU是一种假的多线程，在一个时间单元内，只能执行一个线程的任务，但是CPU运行的比较快，感觉不出来。

如果是多核的话，才能更好的发挥多线程的效率。(现在的服务 器都是多核的)

一个Java应用程序java.exe 其实至少有三个线程：main（）主线程，gc（）垃圾回收线程，异常处理线程

5.并行和并发

并行:多个CPU同时执行多个任务。比如:多个人同时做不同的事。
并发:一个CPU(采用时间片)同时执行多个任务。比如:双11秒杀、多个人做同一件事。

6.使用多线程的优点

1.提高应用程序的响应。对图像化界面更有意思，可增强用户体验

2.提高计算机系统CPU的利用率

3.改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程，犊里允许，利于理解和修改

7.何时需要多线程

程序需要同时执行两个或多个任务

程序需要实现- -些需要等待的任务时，如用户输入、文件读写操作、网络操作、搜索等

需要一些后台运行的程序时

二、线程的创建和使用

Java语言的JVM允许程序运行多个线程，它通过java.lang.Thread类来体现。

1.Thread类的特性

每个线程都是通过某个特定Thread对象的run()方法来完成操作的，经常把run()方法的主体称为线程体

通过该Thread对象的start()方法来启动这个线程，而非直接调用run()

2.Thread类

构造器

Thread():创建新的Thread对象

Thread(String threadname):创建线程并指定线程实例名

Thread(Runnable target):指定创建线程的目标对象，它实现了Runnable接口中的run方法

Thread(Runnable target, String name):创建新的Thread对象

3.API中创建线程的两种方式

JDK15之前创建新执行线程有两种方法:

​ 继承Thread类的方式
​ 实现Runnable接口的方式

方式一:继承Thread类

1)定义子类继承Thread类
2)子类中重写Thread类中的run方法。
3)创建Thread子类对象，即创建了线程对象。
4)调用线程对象start方法:启动线程，调用run方法。

package com.example.www.d4;

/**
 * @ClassName ThreadTest
 * @Description 多线程的实践
 * @Author Jack
 * @Date 2021/11/21 20:58
 * @Version 1.0
 */

/**
 * 多线程的创建：方式一：继承于Thread类
 * 1、创建一个继承Thread类的子类
 * 2、重写Tread类的run（）方法 -->将此线程执行的操作声明在方法体中
 * 3、创建Thread类的子类的对象
 * 4、通过此对象调用start（）
 * <p>
 * 实例：遍历100以内的所有偶数
 */

//1.创建一个继承Thread类的子类
class MyThread extends Thread {
    //2.重写run方法
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 101; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建Thread类的子类的对象
        MyThread t1 = new MyThread();
        //4.通过此对象调用start（）
        t1.start();//导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法。
        //问题一：我们不能通过调用run的方法启动线程
//        myThread.run(); //不会开启新的线程
        //问题二：再启动一个线程，遍历100以内的偶数，不可以让已经start（）的线程去执行，会报illegalThread异常


        //我们需要重新创建一个线程的对象，也就是说重新创建一个Thread子类的对象

        MyThread t2 = new MyThread();
        t2.start();


        //如下操作仍是在main线程中执行
        for (int i = 0; i < 101; i++) {
            if (i % 2 != 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "" + "**********hello********");
            }
        }

    }
}

实现流传如下：

注意点

1.如果自己手动调用run()方法， 那么就只是普通方法，没有启动多线程模式。

2.run()方法 由JVM调，什么时候调用，执行的过程控制都有操作系统的CPU调度决定。

3.想要启动多线程，必须调用start方法。

4.一个线程对象只能调用一次start()方法启动，如果重复调用了，则将抛出以上的异常“lllgalThreadStateException”

方式二:实现Runnable接口

1）定义Runnable接口的实现类

2）重现接口的run方法

3）创建子类的对象

4）将子类对象传入Thread类的构造器中

5）通过Thread调用start方法开启线程，调用Runnable实现类中的run方法

package com.example.www.d4;

/**
 * @ClassName ThreadTest1
 * @Description 创建多线程的方式二：实现Runnable接口
 * 1.创建一个实现了Runnable接口的类
 * 2.实现类去实现Runnable中的抽象方法：run（）
 * 3.创建实现类的对象
 * 4.将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
 * 5.调用start（）启动当前线程，调用当前线程的run（）
 * @Author Jack
 * @Date 2021/11/22 7:27
 * @Version 1.0
 */

//1.创建实现类
class MyThread3 implements Runnable{
    //2.实现Runnable中的抽象方法
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
        }
    }
}

public class ThreadTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建实现类的对象
        MyThread3 t3 = new MyThread3();
        //4.将此对象作为参数传递到Thread的构造方法中
        Thread t = new Thread(t3);
        //5.通过Thread类的对象调用start 启动线程，调用当前线程的run-->调用了Runnable类型的target
        t.start();
    }
}

4.继承方式和实现方式的联系与区别

public class Thread extends Object implements Runnable

区别

​ ➢继承Thread:线程代码存放Thread子类run方法中。
​ ➢实现Runnable:线程代码存在接口的实现类的run方法。

实现方式的好处

​ ➢避免了单继承的局限性
​ ➢多个线程可以共享同一个接口实现类的对象，非常适合多个相同线程来处理同一份资源。

5.Thread类的有关方法

void start():启动线程，并执行对象的run()方法

run():线程在被调度时执行的操作

String getName():返回线程的名称

void setName(String name):设置该线程名称

static Thread currentThread():返回当前线程。在Thread子类中就是this，通常用于主线程和Runnable实现类

static void yield(): 线程让步

​ 暂停当前正在执行的线程，把执行机会让给优先级相同或更高的线程

​ 若队列中没有同优先级的线程，忽略此方法

**join()