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Java多線程詳細(xì)知識(shí)總結(jié) 用實(shí)例代碼展示具體的使用

猿友 2021-08-02 11:18:28 瀏覽數(shù) (1965)
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一、基本概念:線程、進(jìn)程

1.1、進(jìn)程與線程的具體介紹

線程(thread),進(jìn)程可進(jìn)一步細(xì)化為線程,是一個(gè)程序內(nèi)部的一條執(zhí)行路徑。

  • 若一個(gè)進(jìn)程同一時(shí)間并行執(zhí)行多個(gè)線程,就是支持多線程的
  • 線程作為調(diào)度和執(zhí)行的單位,每個(gè)線程擁有獨(dú)立的運(yùn)行棧和程序計(jì)數(shù)器(pc),線程切換的開(kāi)銷小
  • 一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程共享相同的內(nèi)存單元/內(nèi)存地址空間à它們從同一堆中分配對(duì)象,可以訪問(wèn)相同的變量和對(duì)象。這就使得線程間通信更簡(jiǎn)便、高效。但多個(gè)線程操作共享的系統(tǒng)資源可能就會(huì)帶來(lái)安全的隱患。

進(jìn)程(process),是程序的一次執(zhí)行過(guò)程,或是正在運(yùn)行的一個(gè)程序。是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程:有它自身的產(chǎn)生、存在和消亡的過(guò)程?!芷?/p>

  • 運(yùn)行中的QQ,運(yùn)行中的MP3播放器
  • 程序是靜態(tài)的,進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的進(jìn)程作為資源分配的單位,系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)會(huì)為每個(gè)
  • 進(jìn)程分配不同的內(nèi)存區(qū)域

1.2、對(duì)于CPU而言的理解

單核CPU和多核CPU的理解

  • 單核CPU,其實(shí)是因?yàn)樵谝粋€(gè)時(shí)間單元內(nèi),也只能執(zhí)行一個(gè)線程的任務(wù)。例如:雖然有多車道,但是一種假的多線程,收費(fèi)站只有一個(gè)工作人員在收費(fèi),只有收了費(fèi)才能通過(guò),那么CPU就好比收費(fèi)人員。如果有某個(gè)人不想交錢,那么收費(fèi)人員可以把他“掛起”(晾著他,等他想通了,準(zhǔn)備好了錢,再去收費(fèi))。但是因?yàn)镃PU時(shí)間單元特別短,因此感覺(jué)不出來(lái)。
  • 如果是多核的話,才能更好的發(fā)揮多線程的效率。(現(xiàn)在的服務(wù)器都是多核的)
  • 一個(gè) Java 應(yīng)用程序 java.exe,其實(shí)至少有三個(gè)線程:main() 主線程,gc() 垃圾回收線程,異常處理線程。當(dāng)然如果發(fā)生異常,會(huì)影響主線程。

并行與并發(fā)

  • 并行:多個(gè) CPU 同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)。比如:多個(gè)人同時(shí)做不同的事。
  • 并發(fā):一個(gè) CPU (采用時(shí)間片)同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)。比如:秒殺、多個(gè)人做同一件事。

1.3、為什么要使用多線程

  • 背景:

以單核CPU 為例,只使用單個(gè)線程先后完成多個(gè)任務(wù)(調(diào)用多個(gè)方法),肯定比用多個(gè)線程來(lái)完成用的時(shí)間更短,為何仍需多線程呢?

多線程程序的優(yōu)點(diǎn):

  • 提高應(yīng)用程序的響應(yīng)。對(duì)圖形化界面更有意義,可增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。
  • 提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng) CPU 的利用率
  • 改善程序結(jié)構(gòu)。將既長(zhǎng)又復(fù)雜的進(jìn)程分為多個(gè)線程,獨(dú)立運(yùn)行,利于理解和修改

二、線程的創(chuàng)建與使用

2.1、如何去創(chuàng)建和啟動(dòng)一個(gè)線程

  • Java語(yǔ)言的 JVM 允許程序運(yùn)行多個(gè)線程,它通過(guò) java.lang.Thread 類來(lái)體現(xiàn)。
  • Thread 類的特性:

每個(gè)線程都是通過(guò)某個(gè)特定 Thread 對(duì)象的 run() 方法來(lái)完成操作的,經(jīng)常把 run() 方法的主體稱為線程體通過(guò)該 Thread 對(duì)象的 start() 方法來(lái)啟動(dòng)這個(gè)線程,而非直接調(diào)用 run()

2.2、Thread類的具體分析

構(gòu)造器:

Thread():創(chuàng)建新的 Thread 對(duì)象
Thread(String threadname):創(chuàng)建線程并指定線程實(shí)例名
Thread(Runnable target):指定創(chuàng)建線程的目標(biāo)對(duì)象,它實(shí)現(xiàn)了 Runnable 接口中的 run 方法
Thread(Runnable target, String name):創(chuàng)建新的 Thread 對(duì)象
創(chuàng)建線程的兩種方式:
JDK1.5 之前創(chuàng)建新執(zhí)行線程有兩種方法:
繼承 Thread 類的方式
實(shí)現(xiàn) Runnable 接口的方式
方式一:繼承 Thread 類
定義子類繼承 Thread 類。
子類中重寫(xiě) Thread 類中的 run 方法。
創(chuàng)建 Thread 子類對(duì)象,即創(chuàng)建了線程對(duì)象。
調(diào)用線程對(duì)象 start 方法:?jiǎn)?dòng)線程,調(diào)用 run 方法。

代碼演示:

* 多線程的創(chuàng)建,方式一:繼承于Thread類
 * 1. 創(chuàng)建一個(gè)繼承于Thread類的子類
 * 2. 重寫(xiě)Thread類的run() --> 將此線程執(zhí)行的操作聲明在run()中
 * 3. 創(chuàng)建Thread類的子類的對(duì)象
 * 4. 通過(guò)此對(duì)象調(diào)用start()
 * 例子:遍歷100以內(nèi)的所有的偶數(shù)

//1、創(chuàng)建一個(gè)繼承于Thread類的子類
class Thread01 extends Thread {
    //2、重寫(xiě)Thread類的run()
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        //3、創(chuàng)建Thread類的子類的對(duì)象
        Thread01 thread01 = new Thread01();
        //4.通過(guò)此對(duì)象調(diào)用start()
        thread01.start();

        //創(chuàng)建第二個(gè)線程
        Thread01 thread02 = new Thread01();

        //注意:這里我們不能直接手動(dòng)調(diào)用 run()方法
        //thread01.run();

        //注意:當(dāng)我們?cè)俅握{(diào)用start()時(shí)會(huì)直接報(bào)錯(cuò):IllegalThreadStateException,所以一個(gè)線程只能用一次
        //thread01.start();

        thread02.start();


        //當(dāng)前操作仍然是在main線程中執(zhí)行
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i + "主線程被執(zhí)行了");
            }

        }
    }
}

方式二:實(shí)現(xiàn) Runnable 接口

  • 定義子類,實(shí)現(xiàn) Runnable 接口。
  • 子類中重寫(xiě) Runnable 接口中的 run 方法。
  • 通過(guò) Thread 類含參構(gòu)造器創(chuàng)建線程對(duì)象。
  • 將 Runnable 接口的子類對(duì)象作為實(shí)際參數(shù)傳遞給 Thread 類的構(gòu)造器中。
  • 調(diào)用 Thread 類的 start 方法:開(kāi)啟線程,調(diào)用 Runnable 子類接口的 run 方法。

2.3、兩種實(shí)現(xiàn)方式的聯(lián)系與區(qū)別

聯(lián)系:

Thread 內(nèi)部其實(shí)也是實(shí)現(xiàn)了 Runnable 接口

在這里插入圖片描述

區(qū)別:

  • 繼承 Thread: 線程代碼存放 Thread子類 run 方法中。
  • 實(shí)現(xiàn) Runnable: 線程代碼存在接口的子類的 run 方法。

實(shí)現(xiàn)方式的好處:

  • 避免了單繼承的局限性
  • 多個(gè)線程可以共享同一個(gè)接口實(shí)現(xiàn)類的對(duì)象,非常適合多個(gè)相同線程來(lái)處理同一份資源。

2.4、注意事項(xiàng):

  • 如果自己手動(dòng)調(diào)用 run() 方法,那么就只是普通方法,沒(méi)有啟動(dòng)多線程模式。
  • run() 方法由 JVM 調(diào)用,什么時(shí)候調(diào)用,執(zhí)行的過(guò)程控制都有操作系統(tǒng)的 CPU 調(diào)度決定。
  • 想要啟動(dòng)多線程,必須調(diào)用 start 方法。
  • 一個(gè)線程對(duì)象只能調(diào)用一次 start() 方法啟動(dòng),如果重復(fù)調(diào)用了,則將拋出以上的異常 IllegalThreadStateException。

2.5、代碼測(cè)試

需求:創(chuàng)建兩個(gè)分線程,讓其中一個(gè)線程輸出1-100之間的偶數(shù),另一個(gè)線程輸出1-100之間的奇數(shù)。

public class ThreadTest01 {
    public static void main(String[] args) {

        //線程一:偶數(shù)
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 100; i++) {
                    if (i % 2 == 0) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "線程一偶數(shù)的執(zhí)行數(shù):" + i);
                    }
                }
            }
        }.start();


        //線程二:奇數(shù)
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {

                for (int i = 0; i < 100; i++) {
                    if (i % 2 != 0) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "線程二奇數(shù)的執(zhí)行數(shù):" + i);
                    }
                }
            }
        }.start();
    }
}

2.6、Thread類的相關(guān)方法

void start(): 啟動(dòng)線程,并執(zhí)行對(duì)象的 run() 方法

run(): 線程在被調(diào)度時(shí)執(zhí)行的操作String

getName(): 返回線程的名稱

void setName(String name): 設(shè)置該線程名稱

static Thread currentThread(): 返回當(dāng)前線程。在 Thread 子類中就是 this,通常用于主線程和 Runnable 實(shí)現(xiàn)類static void yield(): 線程讓步

暫停當(dāng)前正在執(zhí)行的線程,把執(zhí)行機(jī)會(huì)讓給優(yōu)先級(jí)相同或更高的線程若隊(duì)列中沒(méi)有同優(yōu)先級(jí)的線程,忽略此方法

join() : 當(dāng)某個(gè)程序執(zhí)行流中調(diào)用其他線程的 join() 方法時(shí),調(diào)用線程將被阻塞,直到 join() 方法加入的 join 線程執(zhí)行完為止

低優(yōu)先級(jí)的線程也可以獲得執(zhí)行

static void sleep(long millis):(指定時(shí)間:毫秒)

令當(dāng)前活動(dòng)線程在指定時(shí)間段內(nèi)放棄對(duì) CPU 控制,使其他線程有機(jī)會(huì)被執(zhí)行,時(shí)間到后重排隊(duì)。

拋出 InterruptedException 異常

stop(): 強(qiáng)制線程生命期結(jié)束,不推薦使用

boolean isAlive(): 返回 boolean,判斷線程是否還活著

在這里插入圖片描述

在這里插入圖片描述

2.7、測(cè)試以上方法:

* @description: 多線程具體方法的使用
 * @date 2021/4/16 18:32
 */


class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + Thread.currentThread().getPriority() + ":" + i);

                //設(shè)置線程睡眠時(shí)間
               /* try {
                    sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }*/
            }
            //當(dāng)滿足當(dāng)前條件時(shí),終止線程
            /*if (i % 20 == 0) {
                yield();
            }*/


        }

    }
}

public class ThreadMethodTest {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread thread = new MyThread();

        thread.start();
        //給主線程命名
        thread.setName("我是線程一號(hào)");
        //將分線程優(yōu)先級(jí)設(shè)置成最大
        thread.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);

        Thread.currentThread().setName("我是主線程");
        //將主線程的優(yōu)先級(jí)設(shè)置成最小
        Thread.currentThread().setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + Thread.currentThread().getPriority() + ":" + i);
            }
            //join()表示:線程A中調(diào)用線程B的join()方法,那么此時(shí)線程A進(jìn)入阻塞狀態(tài),直到線程B完全執(zhí)行完以后,線程A才
            //結(jié)束阻塞狀態(tài)。
            /*if (i == 20) {
                try {
                    thread.join();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }*/

        }
        //isAlive():判斷當(dāng)前線程是否存活
//        System.out.println("當(dāng)前線程是否存活:" + thread.isAlive());


    }
}

結(jié)果:

使用 sleep() 方法時(shí)的結(jié)果
在這里插入圖片描述
使用 Join方法時(shí)的結(jié)果
在這里插入圖片描述

三、線程的生命周期

JDK中用Thread.State類定義了線程的幾種狀態(tài):

要想實(shí)現(xiàn)多線程,必須在主線程中創(chuàng)建新的線程對(duì)象。Java 語(yǔ)言使用 Thread 類及其子類的對(duì)象來(lái)表示線程,在它的一個(gè)完整的生命周期中通常要經(jīng)歷如下的五種狀態(tài):

新建: 當(dāng)一個(gè) Thread 類或其子類的對(duì)象被聲明并創(chuàng)建時(shí),新生的線程對(duì)象處于新建狀態(tài)

就緒: 處于新建狀態(tài)的線程被 start() 后,將進(jìn)入線程隊(duì)列等待 CPU 時(shí)間片,此時(shí)它已具備了運(yùn)行的條件,只是沒(méi)分配到 CPU 資源

運(yùn)行: 當(dāng)就緒的線程被調(diào)度并獲得 CPU 資源時(shí),便進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài), run() 方法定義了線程的操作和功能

阻塞: 在某種特殊情況下,被人為掛起或執(zhí)行輸入輸出操作時(shí),讓出 CPU 并臨時(shí)中止自己的執(zhí)行,進(jìn)入阻塞狀態(tài)

死亡: 線程完成了它的全部工作或線程被提前強(qiáng)制性地中止或出現(xiàn)異常導(dǎo)致結(jié)束

生命周期結(jié)構(gòu)圖

在這里插入圖片描述

四、線程的同步

4.1、為什么要線程同步

  • 多個(gè)線程執(zhí)行的不確定性引起執(zhí)行結(jié)果的不穩(wěn)定
  • 多個(gè)線程對(duì)賬本的共享,會(huì)造成操作的不完整性,會(huì)破壞數(shù)據(jù)

4.2、舉例說(shuō)明:

創(chuàng)建三個(gè)窗口賣票,總票數(shù)為100張.使用繼承Thread類的方式

class Window extends Thread {

    private static int ticket = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (ticket > 0) {
                System.out.println(getName() + "買票編碼號(hào)為:" + ticket);
                ticket--;
            } else {
                break;
            }
        }
    }
}

public class TicketWindowTest {
    public static void main(String[] args) {
        //創(chuàng)建線程
        Window w1 = new Window();
        Window w2 = new Window();
        Window w3 = new Window();

        //設(shè)置線程名字
        w1.setName("窗口一:");
        w2.setName("窗口二:");
        w3.setName("窗口三:");

        //開(kāi)啟線程
        w1.start();
        w2.start();
        w3.start();
    }
}

正常情況下的效果:

在這里插入圖片描述

不正常的情況下的效果:

在這里插入圖片描述

上段代碼出現(xiàn)的漏洞:

問(wèn)題: 賣票過(guò)程中,出現(xiàn)了重票、錯(cuò)票,出現(xiàn)了線程的安全問(wèn)題

原因: 當(dāng)某個(gè)線程操作車票的過(guò)程中,尚未操作完成時(shí),其他線程參與進(jìn)來(lái),也操作車票

解決: 當(dāng)一個(gè)線程 a 在操作 ticket 的時(shí)候,其他線程不能參與進(jìn)來(lái)。直到線程 a 操作完 ticket 時(shí),其他線程才可以開(kāi)始操作 ticket。這種情況即使線程a出現(xiàn)了阻塞,也不能被改變

在這里插入圖片描述

4.3、Synchronized的使用方法

Java對(duì)于多線程的安全問(wèn)題提供了專業(yè)的解決方式:同步機(jī)制

 1、同步代碼塊:
    synchronized (對(duì)象){
          // 需要被同步的代碼;
    }

2、synchronized還可以放在方法聲明中,表示整個(gè)方法為同步方法。
	例如:
    public synchronized void show (String name){ 
            ….
   }

4.3、 同步機(jī)制中的鎖

同步鎖機(jī)制:

在《Thinking in Java》中,是這么說(shuō)的: 對(duì)于并發(fā)工作,你需要某種方式來(lái)防止兩個(gè)任務(wù)訪問(wèn)相同的資源(其實(shí)就是共享資源競(jìng)爭(zhēng))。 防止這種沖突的方法就是當(dāng)資源被一個(gè)任務(wù)使用時(shí),在其上加鎖。第一個(gè)訪問(wèn)某項(xiàng)資源的任務(wù)必須鎖定這項(xiàng)資源,使其他任務(wù)在其被解鎖之前,就無(wú)法訪問(wèn)它了,而在其被解鎖之時(shí),另一個(gè)任務(wù)就可以鎖定并使用它了。

synchronized的鎖是什么?

  • 任意對(duì)象都可以作為同步鎖,所有對(duì)象都自動(dòng)含有單一的鎖(監(jiān)視器)
  • 同步方法的鎖: 靜態(tài)方法(類名.class)、非靜態(tài)方法(this)
  • 同步代碼塊: 自己指定,很多時(shí)候也是指定為this或類名.class

注意:

  • 必須確保使用同一個(gè)資源的多個(gè)線程共用一把鎖,這個(gè)非常重要,否則就無(wú)法保證共享資源的安全
  • 一個(gè)線程類中的所有靜態(tài)方法共用同一把鎖(類名.class),所有非靜態(tài)方法共用同一把鎖(this),同步代碼塊(指定需謹(jǐn)慎)

4.4、同步的范圍

如何找問(wèn)題,即代碼是否存在線程安全?(非常重要)

  • 明確哪些代碼是多線程運(yùn)行的代碼
  • 明確多個(gè)線程是否有共享數(shù)據(jù)
  • 明確多線程運(yùn)行代碼中是否有多條語(yǔ)句操作共享數(shù)據(jù)

如何解決呢?(非常重要)

對(duì)多條操作共享數(shù)據(jù)的語(yǔ)句,只能讓一個(gè)線程都執(zhí)行完,在執(zhí)行過(guò)程中,其他線程不可以參與執(zhí)行。即所有操作共享數(shù)據(jù)的這些語(yǔ)句都要放在同步范圍中

注意:

  • 范圍太?。?沒(méi)鎖住所有有安全問(wèn)題的代碼
  • 范圍太大: 沒(méi)發(fā)揮多線程的功能。

對(duì)于購(gòu)票代碼的 bug 改進(jìn)

class Windows02 implements Runnable {

    private int ticke = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            //使用同步代碼方式來(lái)解決線程安全問(wèn)題,this:表示當(dāng)前對(duì)象:【W(wǎng)indows02】
//            synchronized (this) {
//                if (ticke > 0) {
//                    try {
//                        Thread.sleep(100);
//                    } catch (InterruptedException e) {
//                        e.printStackTrace();
//                    }
//                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "購(gòu)票號(hào)碼為:" + ticke);
//                    ticke--;
//                } else {
//                    break;
//                }
//            }

            show();
        }
    }

    //這里我們直接使用【同步方法】的方式來(lái)處理線程安全問(wèn)題
    //在方法中加入:synchronized的效果等同上面的this,因?yàn)橹复亩际钱?dāng)前對(duì)象,只是在同步方法中幫我們做了隱試操作。
    private synchronized void show() {
        if (ticke > 0) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "購(gòu)票號(hào)碼為:" + ticke);
            ticke--;
        }
    }
}

public class TickeWindowTest02 {
    public static void main(String[] args) {
        Windows02 windows = new Windows02();

        Thread thread = new Thread(windows);
        Thread thread01 = new Thread(windows);
        Thread thread02 = new Thread(windows);

        thread.setName("窗口一:");
        thread01.setName("窗口二:");
        thread02.setName("窗口三:");

        thread.start();
        thread01.start();
        thread02.start();


    }
}

測(cè)試結(jié)果:

在這里插入圖片描述

4.5、釋放鎖的操作

  • 當(dāng)前線程的同步方法、同步代碼塊執(zhí)行結(jié)束。
  • 當(dāng)前線程在同步代碼塊、同步方法中遇到 break、return 終止了該代碼塊、該方法的繼續(xù)執(zhí)行。
  • 當(dāng)前線程在同步代碼塊、同步方法中出現(xiàn)了未處理的 Error 或 Exception,導(dǎo)致異常結(jié)束。
  • 當(dāng)前線程在同步代碼塊、同步方法中執(zhí)行了線程對(duì)象的 wait() 方法,當(dāng)前線程暫停,并釋放鎖。

4.6、不釋放鎖的操作

  • 線程執(zhí)行同步代碼塊或同步方法時(shí),程序調(diào)用 Thread.sleep()、Thread.yield() 方法暫停當(dāng)前線程的執(zhí)行
  • 線程執(zhí)行同步代碼塊時(shí),其他線程調(diào)用了該線程的 suspend() 方法將該線程掛起,該線程不會(huì)釋放鎖(同步監(jiān)視器)。

應(yīng)盡量避免使用 suspend() 和 resume() 來(lái)控制線程

4.7、線程的死鎖的問(wèn)題

1、 什么事死鎖

不同的線程分別占用對(duì)方需要的同步資源不放棄,都在等待對(duì)方放棄自己需要的同步資源,就形成了線程的死鎖
出現(xiàn)死鎖后,不會(huì)出現(xiàn)異常,不會(huì)出現(xiàn)提示,只是所有的線程都處于阻塞狀態(tài),無(wú)法繼續(xù)。

代碼演示:

//死鎖的演示
class A {
    public synchronized void foo(B b) { //同步監(jiān)視器:A類的對(duì)象:a
        System.out.println("當(dāng)前線程名: " + Thread.currentThread().getName()
                + " 進(jìn)入了A實(shí)例的foo方法"); // ①
//		try {
//			Thread.sleep(200);
//		} catch (InterruptedException ex) {
//			ex.printStackTrace();
//		}
        System.out.println("當(dāng)前線程名: " + Thread.currentThread().getName()
                + " 企圖調(diào)用B實(shí)例的last方法"); // ③
        b.last();
    }

    public synchronized void last() {//同步監(jiān)視器:A類的對(duì)象:a
        System.out.println("進(jìn)入了A類的last方法內(nèi)部");
    }
}

class B {
    public synchronized void bar(A a) {//同步監(jiān)視器:b
        System.out.println("當(dāng)前線程名: " + Thread.currentThread().getName()
                + " 進(jìn)入了B實(shí)例的bar方法"); // ②
//		try {
//			Thread.sleep(200);
//		} catch (InterruptedException ex) {
//			ex.printStackTrace();
//		}
        System.out.println("當(dāng)前線程名: " + Thread.currentThread().getName()
                + " 企圖調(diào)用A實(shí)例的last方法"); // ④
        a.last();
    }

    public synchronized void last() {//同步監(jiān)視器:b
        System.out.println("進(jìn)入了B類的last方法內(nèi)部");
    }
}

public class DeadLock implements Runnable {
    A a = new A();
    B b = new B();

    public void init() {
        Thread.currentThread().setName("主線程");
        // 調(diào)用a對(duì)象的foo方法
        a.foo(b);
        System.out.println("進(jìn)入了主線程之后");
    }

    public void run() {
        Thread.currentThread().setName("副線程");
        // 調(diào)用b對(duì)象的bar方法
        b.bar(a);
        System.out.println("進(jìn)入了副線程之后");
    }

    public static void main(String[] args) {
        DeadLock dl = new DeadLock();
        new Thread(dl).start();
        dl.init();
    }
}

測(cè)試結(jié)果:概率性的出現(xiàn)

在這里插入圖片描述

2、解決方法

  • 專門(mén)的算法、原則
  • 盡量減少同步資源的定義盡量
  • 避免嵌套同步

3、什么是Lock鎖

  • 從 JDK 5.0 開(kāi)始,Java 提供了更強(qiáng)大的線程同步機(jī)制——通過(guò)顯式定義同步鎖對(duì)象來(lái)實(shí)現(xiàn)同步。同步鎖使用 Lock 對(duì)象充當(dāng)。
  • java.util.concurrent.locks.Lock 接口是控制多個(gè)線程對(duì)共享資源進(jìn)行訪問(wèn)的工具。鎖提供了對(duì)共享資源的獨(dú)占訪問(wèn),每次只能有一個(gè)線程對(duì) Lock 對(duì)象加鎖,線程開(kāi)始訪問(wèn)共享資源之前應(yīng)先獲得 Lock 對(duì)象。
  • ReentrantLock 類實(shí)現(xiàn)了 Lock ,它擁有與 synchronized 相同的并發(fā)性和內(nèi)存語(yǔ)義,在實(shí)現(xiàn)線程安全的控制中,比較常用的是 ReentrantLock,可以顯式加鎖、釋放鎖。

4、具體如何使用:

在這里插入圖片描述

5、synchronized 與 Lock 鎖有何區(qū)別

Lock 是顯式鎖(手動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉鎖,別忘記關(guān)閉鎖),synchronized 是隱式鎖,出了作用域自動(dòng)釋放

Lock 只有代碼塊鎖,synchronized 有代碼塊鎖和方法鎖

使用 Lock 鎖,JVM將花費(fèi)較少的時(shí)間來(lái)調(diào)度線程,性能更好。并且具有更好的擴(kuò)展性(提供更多的子類)

優(yōu)先使用順序:

Lock →同步代碼塊(已經(jīng)進(jìn)入了方法體,分配了相應(yīng)資源) → 同步方法(在方法體之外)

五、線程的通信

5.1、方法介紹與注意事項(xiàng):

wait() 與 notify() 和 notifyAll()

wait(): 令當(dāng)前線程掛起并放棄 CPU、同步資源并等待,使別的線程可訪問(wèn)并修改共享資源,而當(dāng)前線程排隊(duì)等候其他線程調(diào)用 notify()或notifyAll() 方法喚醒,喚醒后等待重新獲得對(duì)監(jiān)視器的所有權(quán)后才能繼續(xù)執(zhí)行。

notify(): 喚醒正在排隊(duì)等待同步資源的線程中優(yōu)先級(jí)最高者結(jié)束等待

notifyAll (): 喚醒正在排隊(duì)等待資源的所有線程結(jié)束等待.

注意事項(xiàng):

這三個(gè)方法只有在 synchronized 方法或 synchronized 代碼塊中才能使用,否則會(huì)報(bào) java.lang.IllegalMonitorStateException 異常。

因?yàn)檫@三個(gè)方法必須有鎖對(duì)象調(diào)用,而任意對(duì)象都可以作為 synchronized 的同步鎖,因此這三個(gè)方法只能在 Object 類中聲明。

sleep() 和 wait() 有何不同之處:

相同點(diǎn): 一旦執(zhí)行方法,都可以使得當(dāng)前的線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)。

不同點(diǎn):

兩個(gè)方法聲明的位置不同: Thread 類中聲明 sleep() , Object 類中聲明 wait()

調(diào)用的要求不同: sleep() 可以在任何需要的場(chǎng)景下調(diào)用。 wait() 必須使用在同步代碼塊或同步方法中

關(guān)于是否釋放同步監(jiān)視器: 如果兩個(gè)方法都使用在同步代碼塊或同步方法中,sleep() 不會(huì)釋放鎖,wait()會(huì)釋放鎖。

案例一:

使用兩個(gè)線程打印 1-100。線程1, 線程2 交替打印

class Number implements Runnable {
    private int number = 1;
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (this) {
                //因?yàn)楝F(xiàn)在使用的是當(dāng)前對(duì)象,所以前面省略this.
                //如果使用的是其他對(duì)象,那么就用對(duì)象.的方式去調(diào)用該方法
                notify();
                if (number <= 100) {
                    try {
                        Thread.sleep(10);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " :" + "打印數(shù)為" + number);
                    number++;
                    try {
                        //調(diào)用該方法時(shí),線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)
                        wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                } else {
                    break;
                }
            }
        }
    }
}
public class CommunicationTest {
    public static void main(String[] args) {
        Number number = new Number();
        Thread thread = new Thread(number);
        Thread thread01 = new Thread(number);
        thread.setName("線程一");
        thread01.setName("線程二");

        thread.start();
        thread01.start();
    }
}

執(zhí)行結(jié)果:

在這里插入圖片描述

六、JDK5.0新增的線程創(chuàng)建方式

新增方式一:實(shí)現(xiàn)Callable接口

與使用 Runnable 相比, Callable 功能更強(qiáng)大些

相比 run() 方法,可以有返回值

方法可以拋出異常

支持泛型的返回值需要

借助 FutureTask 類,比如獲取返回結(jié)果

  • Future 接口

可以對(duì)具體 Runnable、Callable 任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行取消、查詢是否完成、獲取結(jié)果等。
FutrueTask 是 Futrue 接口的唯一的實(shí)現(xiàn)類
FutureTask 同時(shí)實(shí)現(xiàn)了 Runnable, Future 接口。它既可以作為 Runnable 被線程執(zhí)行,又可以作為 Future 得到 Callable 的返回值

  • 新增方式二:使用線程池

沒(méi)使用線程池: 經(jīng)常創(chuàng)建和銷毀、使用量特別大的資源,比如并發(fā)情況下的線程,對(duì)性能影響很大。
使用線程池后: 提前創(chuàng)建好多個(gè)線程,放入線程池中,使用時(shí)直接獲取,使用完放回池中??梢员苊忸l繁創(chuàng)建銷毀、實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用,類似生活中的公共交通工具。

  • 好處:

提高響應(yīng)速度(減少了創(chuàng)建新線程的時(shí)間)
降低資源消耗(重復(fù)利用線程池中線程,不需要每次都創(chuàng)建)
便于線程管理
corePoolSize: 核心池的大小
maximumPoolSize: 最大線程數(shù)
keepAliveTime: 線程沒(méi)有任務(wù)時(shí)最多保持多長(zhǎng)時(shí)間后會(huì)終止

  • 線程池相關(guān)的API

JDK 5.0 起提供了線程池相關(guān) API:ExecutorService 和 Executors
ExecutorService: 真正的線程池接口。常見(jiàn)子類 ThreadPoolExecutor
void execute(Runnable command) : 執(zhí)行任務(wù)命令,沒(méi)有返回值,一般用來(lái)執(zhí)行 Runnable
Future submit(Callable task): 執(zhí)行任務(wù),有返回值,一般又來(lái)執(zhí)行 Callable

  • void shutdown() : 關(guān)閉連接池

Executors: 工具類、線程池的工廠類,用于創(chuàng)建并返回不同類型的線程池
Executors.newCachedThreadPool(): 創(chuàng)建一個(gè)可根據(jù)需要?jiǎng)?chuàng)建新線程的線程池
Executors.newFixedThreadPool(n): 創(chuàng)建一個(gè)可重用固定線程數(shù)的線程池
Executors.newSingleThreadExecutor() : 創(chuàng)建一個(gè)只有一個(gè)線程的線程池
Executors.newScheduledThreadPool(n): 創(chuàng)建一個(gè)線程池,它可安排在給定延遲后運(yùn)行命令或者定期地執(zhí)行。

  • 代碼演示:

創(chuàng)建線程的方式三:使用 Callable 接口

//1.創(chuàng)建一個(gè)實(shí)現(xiàn)Callable的實(shí)現(xiàn)類
class NumThread implements Callable<Integer> {
    //2.實(shí)現(xiàn)call方法,將此線程需要執(zhí)行的操作聲明在call()中
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int sum = 0;
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(i);
                sum += i;
            }
        }
        return sum;
    }
}


public class ThreadNew {
    public static void main(String[] args) {
        //3.創(chuàng)建Callable接口實(shí)現(xiàn)類的對(duì)象
        NumThread numThread = new NumThread();
        //4.將此Callable接口實(shí)現(xiàn)類的對(duì)象作為傳遞到FutureTask構(gòu)造器中,創(chuàng)建FutureTask的對(duì)象
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(numThread);
        //5.將FutureTask的對(duì)象作為參數(shù)傳遞到Thread類的構(gòu)造器中,創(chuàng)建Thread對(duì)象,并調(diào)用start()
        new Thread(futureTask).start();

        try {
            //6.獲取Callable中call方法的返回值
            //get()返回值即為FutureTask構(gòu)造器參數(shù)Callable實(shí)現(xiàn)類重寫(xiě)的call()的返回值。
            Integer sum = futureTask.get();
            System.out.println("總和為:" + sum);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

創(chuàng)建線程方式四:使用線程池技術(shù)

class NumberThread implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for(int i = 0;i <= 100;i++){
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
            }
        }
    }
}

class NumberThread1 implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for(int i = 0;i <= 100;i++){
            if(i % 2 != 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
            }
        }
    }
}

public class ThreadPool {

    public static void main(String[] args) {
        //1. 提供指定線程數(shù)量的線程池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
        ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service;
        //設(shè)置線程池的屬性
//        System.out.println(service.getClass());
//        service1.setCorePoolSize(15);
//        service1.setKeepAliveTime();


        //2.執(zhí)行指定的線程的操作。需要提供實(shí)現(xiàn)Runnable接口或Callable接口實(shí)現(xiàn)類的對(duì)象
        service.execute(new NumberThread());//適合適用于Runnable
        service.execute(new NumberThread1());//適合適用于Runnable

//        service.submit(Callable callable);//適合使用于Callable
        //3.關(guān)閉連接池
        service.shutdown();
    }

}

本篇關(guān)于 Java 多線程詳細(xì)內(nèi)容總結(jié)以及多線程的創(chuàng)建和使用的文章就介紹到此結(jié)束了,想要了解更多相關(guān) Java 多線程的內(nèi)容,請(qǐng)搜索W3Cschool以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章,希望大家以后多多支持!


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