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多线程
1、线程的概念
? 多线程，就类似与操作系统中的多进程。简单的讲，就是可 以同时并发执行多个任务，处理多件事情。这与我们经常所 谓的边唱边跳，边说边做事一个道理。
? 线程是一个轻量级的进程，一个进程中可以分为多个线程。 比起进程，线程所耗费的系统资源更少，切换更加容易
/*
* 进程是操作系统中的一个任务，一个程序启动运行，就会创建
* 一个（或多个）进程。
* 线程是轻量级的进程。进程会有自己独立的内存空间与资源。一个进程
* 下会存在一个（或多个）线程。线程为进程的执行单元。线程本身不含有
* 独立的资源，而是共享进程中的资源。
*
* 多线程的优势：
* 1 使用多线程可以提高CPU的利用率。
* 2 使用多线程可以提供更好的动态性与交互性。
*/
package day18;
public class HelloWorld {
public static void main(String[] args) {
// 无限循环，用来查看java程序的进程。
// Java程序在运行时，就会存在一个进程。
// 一个进程至少要包含一个线程，Java线程就是
// 执行main方法的main线程（线程的名字叫做main）。
while (true)
;
}
}
2、Thread类
? Thread是Java中的线程类，我们可以通过继承Thread类来实 现多线程操作。
? 继承Thread类，重写run方法， run方法中的代码即为我们需 要线程执行的任务，然后调用对象的start方法即可启动线程。
说明：
? 不是调用run方法，而是调用start方法，否则无法实现多线 程。
? 执行main方法就会创建一个线程。
/*
* Thread类就表示线程。可以用来创建线程。
* 通过继承Thread类实现多线程。
*/
package day18;
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建线程
Mission1 m = new Mission1();
Mission2 m2 = new Mission2();
// 创建线程后，需要启动线程，线程才能够执行。
// 调用start方法来启动一个线程，是线程处于就绪
// 状态。线程处于就绪状态，不代表该线程会马上得到执行，
// 具体何时执行，要取决于操作系统的调度。线程处于就绪
// 状态，表示该线程有机会获得CPU的时间片，即有机会
// 得到执行。
m.start();
m2.start();
}
}
// run方法就是线程要执行的任务。
// 我们重写Thread类的run方法。
// 线程从run方法开始执行。
class Mission1 extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
System.out.println(i);
// 令当前线程休眠参数指定的时间（毫秒）
// 处于休眠的线程会放弃掉当前的时间片，
// 并且在整个休眠期间，不会获得CPU的时间片。
// 当线程苏醒时，线程会处于就绪状态。（不是运行状态）。
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 获取线程的名字。
System.out.println(getName());
}
}
}
class Mission2 extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 11; i <= 20; i++) {
System.out.println(i);
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
3、Runnable接口
除了继承Thread类以外，还可以通过实现Runnable接口来实现 多线程。
? 首先，我们要创建一个类，该类实现Runnable接口， Runnable接口中存在一个抽象方法run，因此，我们需要实 现（重写） run方法。
? 然后创建该类的对象，将对象作为Thread的运行目标。 （ target）。
/*
* 通过实现Runnable接口实现多线程
*/
package day18;
public class RunnableTest {
public static void main(String[] args) {
Mission m = new Mission();
// 使用实现Runnable接口的对象，作为
// 线程的目标执行体。
Thread t1 = new Thread(m);
Thread t2 = new Thread(m);
t1.start();
t2.start();
}
}
class Mission implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
System.out.println(i);
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 无法直接调用getName()，因为当前类没有继承Thread，
// 不是Thread类的子类。
// getName();
// 获取当前的执行的线程。
Thread current = Thread.currentThread();
current.getName();
}
}
4、线程的生命周期
线程的生命周期可以分为以下环节：
? 新建-创建对象
? 就绪-调用start后
? 运行-获得CPU资源
? 阻塞（挂起） -失去CPU资源
? 死亡-线程执行结束或抛出未捕获的异常
5、常用方法
public static Thread currentThread(); 获得当前执行的线程。 ? public String getName() 获得线程名称。 ? public final native boolean isAlive(); 判断线程是否存活 （在start方法调用后，并且线程没有死亡）。 ? public void join() 等待直到这个线程死亡。 ? public static void sleep(long millis) 使当前线程睡眠（暂时 停止执行） millis毫秒。如果当前程序存在其他等待的线程， 则其他线程会获得执行机会。
? public static void yield();当前运行的线程有意让出CPU资源，
由线程调度器重新选择线程调度。不过，这仅仅是一个提示
而已，线程调度器可能会忽略。
? public void setDaemon(boolean on)；设置线程是否为后台
线程。
? public void setPriority(int newPriority)设置线程的优先级。
优先级为1-10。优先级高的线程仅意味着可能获得更多执行
的机会，不表示一定会一直执行，优先级低的线程仍然有机
会执行。
6、yield方法
package day18;
public class YieldTest {
public static void main(String[] args) {
Thread2 t = new Thread2();
Thread3 t2 = new Thread3();
t.start();
t2.start();
}
}
class Thread2 extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <= 5; i++) {
System.out.println(i);
}
// 当前线程有意让出CPU资源，让其他线程得到执行。
// 但是，操作系统可能会忽略线程的这种请求。
Thread.yield();
for (int i = 6; i <= 9; i++) {
System.out.println(i);
}
}
}
class Thread3 extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 100; i < 110; i++) {
System.out.println(i);
}
}
}
7、
package day18;
//执行main方法的线程名就叫main。
public class ThreadMethod {
public static void main(String[] args) {
// 获取当前执行的线程。
Thread current = Thread.currentThread();
// 获取线程的名字。
// System.out.println(current.getName());
// 判断当前线程是否处于存活状态（调用start方法之后，
// 线程死亡之前），存活返回true，否则返回false。
// System.out.println(current.isAlive());
ThreadA ta = new ThreadA();
ta.start();
try {
// 如果在A线程中调用B线程对象的join方法（无参），则A线程
// 会一直等待B线程执行结束，A线程才会继续执行。
ta.join();
// 当前线程最多等待ta线程参数指定的时间。（毫秒）
// ta.join(500);
// 当前线程最多等待第一个参数的时间（毫秒）加上
// 第二个参数的时间（纳秒）。（时间的和）
// ta.join(500, 100);
// 令当前线程休眠参数指定的时间。
// Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("main方法输出内容");
ThreadA ta2 = new ThreadA();
// 设置当前线程是否为后台线程，true为后台线程，否则
// 为前台线程。该方法需要在线程启动之前调用。
ta2.setDaemon(true);
// 设置线程的优先级。优先级高的线程不代表会一直执行，
// 只是执行几率大于优先级低的线程。虽然Java提供了
// 1-10这十个优先级，但是，操作系统未必会存在十个优先级
// 有Java相对应。
ta2.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
}
}
class ThreadA extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(i);
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
8、中断线程
package day18;
public class InterruptTest {
public static void main(String[] args) {
Thread4 t = new Thread4();
t.start();
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 中断线程。
t.interrupt();
}
}
class Thread4 extends Thread {
@Override
public void run() {
try {
// 如果线程处于sleep，join等等待方法中，如果
// 在等待期间，线程被其他线程所中断，则会产生
// InterruptedException异常。如果没有处于
// 以上等待方法中，则线程被其他线程所终端，不会
// 产生InterruptedException异常。
Thread.sleep(10000);
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("产生了InterruptedException异常");
}
}
}
9、线程同步
当多线程并发运行时，多线程间很可能操作共享成员变量，此 时，就需要对共享成员变量的操作进行同步，避免出现多线程 的并发修改而引起的意外错误。
当多线程并发修改公共变量时，我们就需要对公共变量的修改 部分进行同步，避免出现并发修改错误。
线程同步可以使用：
? 同步块
? 同步方法
同步的代码在同一时刻，至多只会有一个线程执行。其使用线 程锁机制来保证。
/*
* 当多线程对共享变量并发进行修改时，就可能会出现
* 并发修改的不一致性。
* 对共享变量进行并发修改的区域，我们称之为共享区域。
* 对于共享区域，我们必须要实现上锁（线程的互斥访问）。
*
* 对于共享变量，要完全放在同步区域当中，否则就可能会出现
* 问题。（存在修改共享变量）
*/
package day18;
public class BuyTicket {
public static void main(String[] args) {
Ticket ticket = new Ticket();
Thread t1 = new Thread(ticket);
Thread t2 = new Thread(ticket);
Thread t3 = new Thread(ticket);
// 设置线程的名字
t1.setName("张三");
t2.setName("李四");
t3.setName("王五");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class Ticket implements Runnable {
private int num = 100;
// 任意对象都可以充当共享区域的锁。
private Object lock = new Object();
// 因为任意对象都可以充当锁的角色，因此，我们没有必要
// 单独创建一个对象锁，使用当前对象this来充当锁就
// 可以了。
@Override
public void run() {
// while (num > 0) {
// synchronized (lock) {
// String name = Thread.currentThread().getName();
// System.out.println(name + "抢到第" + num + "张票");
// num--;
// }
// }
// 虽然可以这样实现，但是这样做，完全退化成单线程。
// synchronized (lock) {
// while (num > 0) {
// String name = Thread.currentThread().getName();
// System.out.println(name + "抢到第" + num + "张票");
// num--;
// }
// }
while (true) {
synchronized (this) {
if (num > 0) {
String name = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(name + "抢到第" + num + "张票");
num--;
} else {
break;
}
}
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/*
* 声明同步方法，使用synchronized修饰。同步方法的整个 方法体都是共享区域，都是互斥的进行访问的。
* 对于实例方法，使用当前对象this充当锁。 对于静态方法，使用当前类型的Class对象充当锁。
*/
public synchronized void f() {
}
public synchronized void g() {
}
public void k() {
synchronized (this) {
}
}
public void n() {
synchronized (lock) {
}
}
}
package day18;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class BuyTicket2 {
public static void main(String[] args) {
}
}
/*
* Lock与synchronized
* Lock是JDK1.5新增的内容，更加贴近与面向对象化。
* synchronized如果使用break，或者产生了一个未捕获的异常，
* 同步区域的锁可以自动得到释放，但是Lock不能。为了确保Lock
* 能够一定被解锁，将unlock方法写在finally语句块中。
*/
class Ticket2 implements Runnable {
private int num = 100;
private Lock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
// 加锁
lock.lock();
if (num > 0) {
// 输出一大堆
num--;
} else {
break;
}
} finally {
// 解锁，在finally中调用，确保锁能够
// 被解开。
lock.unlock();
}
}
}
}
10、死锁
? 当两个或多个线程同时拥有自己的资源，而相互等待获得对 方资源，导致程序永远陷入僵持状态，这就是死锁。
? 当多线程并发访问共享数据时，使用同步操作可以避免多线 程并发修改带来的危害，但同时有可能会产生死锁。
/*
* 死锁
* 死锁就是两个线程分别拥有自己的资源，而想要获得对方的资源，
* 从而处于无限的僵持与等待之中。
*/
package day18;
public class DeadLock {
public static void main(String[] args) {
Fighter f1 = new Fighter("张三");
Fighter f2 = new Fighter("李四");
Thread t1 = new Thread(() -> {
f1.hold(f2);
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
f2.hold(f1);
});
t1.start();
t2.start();
}
}
class Fighter {
private String name;
public Fighter(String name) {
this.name = name;
}
public synchronized void hold(Fighter f) {
System.out.println(name + "抓住了" + f.name);
System.out.println(name + "等待" + f.name + "的放手");
// 等待着对方先放开自己
f.loose(this);
// 然后自己再放开对方
this.loose(f);
}
public synchronized void loose(Fighter f) {
System.out.println(name + "放开了" + f.name);
}
}
11、等待与唤醒
? 在多线程通信时，在某些特定条件下，我们需要线程做出一 定的“让步”，否则就很容易造成双方（或多方）进行僵持 状态，进而形成死锁。
sleep方法虽然能使当前线程阻塞，但是sleep方法不会释放其 所占有的任何“锁”。而且，也不能保证线程苏醒后，条件就 一定会得到满足。
我们可以使用以下方法实现线程的阻塞，并且令线程暂时释放 “锁”资源。以下方法都是在Object类中声明的（这意味着什
么？）。
? wait 令当前线程等待，直到另一个线程调用为该对象调用 notify或notifyAll方法。当前线程必要拥有该对象的锁。当调 用wait方法后，线程会释放掉其占有的锁，并处于等待队列中。
? notify 唤醒等待该对象锁的一个线程，如果有多个线程处于 等待中，仅唤醒一个。具体哪一个，取决于底层的实现（这
又意味着什么？）。
? notifyAll唤醒等待该对象锁的所有线程。
说明： wait， notify与notifyAll方法调用时，当前线程一定要拥 有对象的锁。否则将会引发IllegalMonitorStateException异常。
package day18;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Product {
public static void main(String[] args) {
Worker w = new Worker();
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
w.product();
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
w.consume();
}
});
t1.start();
t2.start();
}
}
class Worker {
private List<String> list = new ArrayList<>();
public synchronized void product() {
if (list.size() == 3) {
System.out.println("仓库已满，生产阻塞。");
try {
// 释放掉当前占用的锁资源，使自身处于阻塞队里当中。
// 调用该方法的线程必须要具有锁资源，否则就会产生异常
// (IllegalMonitorStateException)。
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
} else {
list.add("");
// 通知（唤醒）之前处于阻塞队列的线程。
notifyAll();
}
}
public synchronized void consume() {
if (list.size() == 0) {
System.out.println("仓库已空，消费阻塞。");
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
} else {
list.remove(0);
notifyAll();
}
}
}
package day18;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class Product2 {
public static void main(String[] args) {
Worker2 w = new Worker2();
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
w.product();
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
w.consume();
}
});
t1.start();
t2.start();
}
}
/*
* Condition与Lock联合使用。
*/
class Worker2 {
private List<String> list = new ArrayList<>();
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition = lock.newCondition();
public void product() {
try {
lock.lock();
if (list.size() == 3) {
System.out.println("仓库已满，生产阻塞。");
try {
condition.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
} else {
list.add("");
// condition.signal();
condition.signalAll();
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
public void consume() {
try {
lock.lock();
if (list.size() == 0) {
System.out.println("仓库已空，消费阻塞。");
try {
condition.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
} else {
list.remove(0);
condition.signalAll();
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
多线程
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