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Java多线程学习

2018-07-09  本文已影响5人  在北方玩弹子球

进程和线程的区别：

  1. 进程：每个进程都有独立的代码和数据空间（进程上下文），进程间的切换会有较大的开销，一个进程包含1–n个线程。
  2. 线程：同一类线程共享代码和数据空间，每个线程有独立的运行栈和程序计数器(PC)，线程切换开销小。
  3. 线程和进程一样分为五个阶段：创建、就绪、运行、阻塞、终止。
  4. 多进程是指操作系统能同时运行多个任务（程序）。
  5. 多线程是指在同一程序中有多个顺序流在执行。

继承java.lang.Thread类：

class Thread1 extends Thread{
    private String name;
    public Thread1(String name) {
       this.name=name;
    }
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(name + "运行  :  " + i);
            try {
                sleep((int) Math.random() * 10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

    }
}
public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Thread1 mTh1=new Thread1("A");
        Thread1 mTh2=new Thread1("B");
        mTh1.start();
        mTh2.start();

    }

}


Thread1 mTh1=new Thread1("A");
Thread1 mTh2=mTh1;
mTh1.start();
mTh2.start();

实现java.lang.Runnable接口：

class Thread2 implements Runnable{
    private String name;

    public Thread2(String name) {
        this.name=name;
    }
    @Override
    public void run() {
          for (int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println(name + "运行  :  " + i);
                try {
                    Thread.sleep((int) Math.random() * 10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Thread2("C")).start();
        new Thread(new Thread2("D")).start();
    }

}

Thread和Runnable的区别：

class Thread2 implements Runnable{
    private int count=15;
    @Override
    public void run() {
          for (int i = 0; i < 5; i++) {
              System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "运行  count= " + count--);
                try {
                    Thread.sleep((int) Math.random() * 10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

    }

}
public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        Thread2 my = new Thread2();
            new Thread(my, "C").start();//同一个mt，但是在Thread中就不可以，如果用同一个实例化对象mt，就会出现异常   
            new Thread(my, "D").start();
            new Thread(my, "E").start();
    }

}

  1. 适合多个相同的程序代码的线程去处理同一个资源.

  2. 可以避免java中的单继承的限制

  3. 增加程序的健壮性，代码可以被多个线程共享，代码和数据独立

提醒一下大家：main方法其实也是一个线程。在java中所以的线程都是同时启动的，至于什么时候，哪个先执行，完全看谁先得到CPU的资源。

在java中，每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程，一个是垃圾收集线程。因为每当使用java命令执行一个类的时候，实际上都会启动一个ＪＶＭ，每一个ｊＶＭ实习在就是在操作系统中启动了一个进程。

线程状态转换

image

线程状态转换图

  1. 新建状态（New）：新创建了一个线程对象。
  2. 就绪状态（Runnable）：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，变得可运行，等待获取CPU的使用权。
  3. 运行状态（Running）：就绪状态的线程获取了CPU，执行程序代码。
  4. 阻塞状态（Blocked）：阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种：（一）、等待阻塞：运行的线程执行wait()方法，JVM会把该线程放入等待池中。
    （二）、同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池中。
    （三）、其他阻塞：运行的线程执行sleep()或join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

5.死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

线程调度

  1. java线程的优先级用整数表示，取值是1~10，Thread类有一下三个静态常量：
    static int MAX_PRIORITY线程可以具有的最高优先级，取值为10。
static int MIN_PRIORITY线程可以具有的最高优先级，取值为1。
static int NORM_PRIORITY分配给线程的默认优先级，取值为5。
2.Thread类的setPriority()和getPriority()方法分别用来设置和获取线程的优先级。
3.线程的优先级有继承关系，比如A线程中创建了B线程，那么B将和A具有相同的优先级。

常用函数说明

            Thread t = new AThread(); t.start(); t.join();


class Thread1 extends Thread{
    private String name;
    public Thread1(String name) {
        super(name);
       this.name=name;
    }
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 线程运行开始!");
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println("子线程"+name + "运行 : " + i);
            try {
                sleep((int) Math.random() * 10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 线程运行结束!");
    }
}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"主线程运行开始!");
        Thread1 mTh1=new Thread1("A");
        Thread1 mTh2=new Thread1("B");
        mTh1.start();
        mTh2.start();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "主线程运行结束!");

    }

}


main主线程运行开始!
main主线程运行结束!
A 线程运行开始!
B 线程运行开始!
子线程A运行 : 0
子线程B运行 : 0
子线程A运行 : 1
子线程A运行 : 2
子线程A运行 : 3
子线程A运行 : 4
子线程B运行 : 1
子线程B运行 : 2
子线程B运行 : 3
子线程B运行 : 4
B 线程运行结束!
A 线程运行结束!


public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"主线程运行开始!");
        Thread1 mTh1=new Thread1("A");
        Thread1 mTh2=new Thread1("B");
        mTh1.start();
        mTh2.start();
        try {
            mTh1.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            mTh2.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "主线程运行结束!");
    }
}


main主线程运行开始!
A 线程运行开始!
B 线程运行开始!
子线程B运行 : 0
子线程A运行 : 0
子线程B运行 : 1
子线程B运行 : 2
子线程B运行 : 3
子线程B运行 : 4
B 线程运行结束!
子线程A运行 : 1
子线程A运行 : 2
子线程A运行 : 3
子线程A运行 : 4
A 线程运行结束!
main主线程运行结束!

yield():暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。

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

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 50; i++) {
            System.out.println("" + this.getName() + "-----" + i);
            // 当i为30时，该线程就会把CPU时间让掉，让其他或者自己的线程执行（也就是谁先抢到谁执行）
            if (i ==30) {
                this.yield();
            }
        }
}
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadYield yt1 = new ThreadYield("张三");
        ThreadYield yt2 = new ThreadYield("李四");
        yt1.start();
        yt2.start();
    }
}

运行结果：

第一种情况：李四（线程）当执行到30时会CPU时间让掉，这时张三（线程）抢到CPU时间并执行。
第二种情况：李四（线程）当执行到30时会CPU时间让掉，这时李四（线程）抢到CPU时间并执行。

sleep()和yield()的区别

setPriority(): 更改线程的优先级。

Thread4 t1 = new Thread4("t1");
Thread4 t2 = new Thread4("t2");
t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);

interrupt():

public class MyThreadPrinter2 implements Runnable {     
    private String name;   
    private Object prev;   
    private Object self;   
    private MyThreadPrinter2(String name, Object prev, Object self) {   
        this.name = name;   
        this.prev = prev;   
        this.self = self;   
    }   
    public void run() {   
        int count = 10;   
        while (count > 0) {   
            synchronized (prev) {   
                synchronized (self) {   
                    System.out.print(name);   
                    count--;  
                    self.notify();   
                }   
                try {   
                    prev.wait();   
                } catch (InterruptedException e) {   
                    e.printStackTrace();   
                }   
            }   
        }   
    }   
    public static void main(String[] args) throws Exception {   
        Object a = new Object();   
        Object b = new Object();   
        Object c = new Object();   
        MyThreadPrinter2 pa = new MyThreadPrinter2("A", c, a);   
        MyThreadPrinter2 pb = new MyThreadPrinter2("B", a, b);   
        MyThreadPrinter2 pc = new MyThreadPrinter2("C", b, c);   
        new Thread(pa).start();
        Thread.sleep(100);  //确保按顺序A、B、C执行
        new Thread(pb).start();
        Thread.sleep(100);  
        new Thread(pc).start();   
        Thread.sleep(100);  
        }   
}

ABCABCABCABCABCABCABCABCABCABC

wait和sleep区别

  1. 他们都是在多线程的环境下，都可以在程序的调用处阻塞指定的毫秒数，并返回。
  2. wait()和sleep()都可以通过interrupt()方法 打断线程的暂停状态 ，从而使线程立刻抛出InterruptedException。
  1. Thread类的方法：sleep(),yield()等
  2. Object的方法：wait()和notify()等
  3. 每个对象都有一个锁来控制同步访问。Synchronized关键字可以和对象的锁交互，来实现线程的同步。 sleep方法没有释放锁，而wait方法释放了锁，使得其他线程可以使用同步控制块或者方法。
  4. wait，notify和notifyAll只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用，而sleep可以在任何地方使用
  5. sleep必须捕获异常，而wait，notify和notifyAll不需要捕获异常

常见线程名词解释

线程同步

  1. 是某个对象实例内，synchronized aMethod(){}可以防止多个线程同时访问这个对象的synchronized方法（如果一个对象有多个synchronized方法，只要一个线程访问了其中的一个synchronized方法，其它线程不能同时访问这个对象中任何一个synchronized方法）。这时，不同的对象实例的synchronized方法是不相干扰的。也就是说，其它线程照样可以同时访问相同类的另一个对象实例中的synchronized方法；
  2. 是某个类的范围，synchronized static aStaticMethod{}防止多个线程同时访问这个类中的synchronized static 方法。它可以对类的所有对象实例起作用。
  1. synchronized关键字可以作为函数的修饰符，也可作为函数内的语句，也就是平时说的同步方法和同步语句块。
  2. 无论synchronized关键字加在方法上还是对象上，它取得的锁都是对象，而不是把一段代码或函数当作锁――而且同步方法很可能还会被其他线程的对象访问。
  3. 每个对象只有一个锁（lock）与之相关联。
  4. 实现同步是要很大的系统开销作为代价的，甚至可能造成死锁，所以尽量避免无谓的同步控制。
Class Foo

{
public synchronized static void methodAAA()   // 同步的static 函数
{
//….
}

public void methodBBB()
{
       synchronized(Foo.class)   //  class literal(类名称字面常量)
}
       }

1. 线程同步的目的是为了保护多个线程反问一个资源时对资源的破坏。
2. 线程同步方法是通过锁来实现，每个对象都有切仅有一个锁，这个锁与一个特定的对象关联。
3. 对于静态同步方法，锁是针对这个类的，锁对象是该类的Class对象。静态和非静态方法的锁互不干预。
4. 对于同步，要时刻清醒在哪个对象上同步，这是关键。
5. 编写线程安全的类，需要时刻注意对多个线程竞争访问资源的逻辑和安全做出正确的判断
6. 当多个线程等待一个对象锁时，没有获取到锁的线程将发生阻塞。
7. 死锁是线程间相互等待锁锁造成的，在实际中发生的概率非常的小。

线程数据传递

在创建线程时，必须要建立一个Thread类的或其子类的实例。因此，我们不难想到在调用start方法之前通过线程类的构造方法将数据传入线程。并将传入的数据使用类变量保存起来，以便线程使用(其实就是在run方法中使用)。

向对象中传入数据一般有两次机会，第一次机会是在建立对象时通过构造方法将数据传入，另外一次机会就是在类中定义一系列的public的方法或变量（也可称之为字段）。然后在建立完对象后，通过对象实例逐个赋值。

class Data 
{ 
public int value = 0; 
} 
class Work 
{ 
public void process(Data data, Integer numbers) 
{ 
for (int n : numbers) 
{ 
data.value += n; 
} 
} 
} 
public class MyThread3 extends Thread 
{ 
private Work work; 
public MyThread3(Work work) 
{ 
this.work = work; 
} 
public void run() 
{ 
java.util.Random random = new java.util.Random(); 
Data data = new Data(); 
int n1 = random.nextInt(1000); 
int n2 = random.nextInt(2000); 
int n3 = random.nextInt(3000); 
work.process(data, n1, n2, n3); // 使用回调函数 
System.out.println(String.valueOf(n1) + "+" + String.valueOf(n2) + "+" 
+ String.valueOf(n3) + "=" + data.value); 
} 
public static void main(String[] args) 
{ 
Thread thread = new MyThread3(new Work()); 
thread.start(); 
} 
}

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