Java多线程

  • 2019-04-29
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多线程程序实现的方式一

  1. 继承Thread类
  2. 重写run方法
  3. 将要执行的代码写在run方法内部
  4. 创建子类对象,执行start方法,注意,不是 执行run方法开启线程

class MyThead extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("aaaa");
        }
    }
}

 public static void main(String[] args) {
        MyThead mt = new MyThead();
        mt.start(); // 自动调用run() }

多线程实现方式二

实现Runnable

  1. 定义类实现Runnable接口
  2. 实现run方法
  3.  把新线程要做的事写在run方法中
  4. 创建自定义的Runnable的子类对象
  5. 创建Thread对象, 传入Runnable
  6. 调用start()开启新线程, 内部会自动调用Runnable的run()方法

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            System.out.println("aaaaa");
        }
    }
}

 MyRunnable mr = new MyRunnable();
        Thread mt = new Thread(mr); // // 将其当作参数传递给Thread的构造函数
        mt.start();
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            System.out.println("bb");
        }

原理: Thread类的构造函数,传递了Runnable接口的引用 ,通过init()方法找到传递的target给成员变量的target赋值,查看run方法,发现run方法中有判断,如果target不为null就会调用Runnable接口子类对象的run方法。

两种方式的区别

继承Thread:

  • 由于子类重写了Thread类的run(), 当调用start()时, 直接找子类的run()方法
  • 好处是:可以直接使用Thread类中的方法,代码简单
  • 弊端是:如果已经有了父类,就不能用这种方法

实现Runnable接口:

  • 实现Runnable : 构造函数中传入了Runnable的引用, 成员变量记住了它, start()调用run()方法时内部判断成员变量Runnable的引用是否为空, 不为空编译时看的是Runnable的run(),运行时执行的是子类的run()方法
  • 好处是:即使自己定义的线程类有了父类也没关系,因为有了父类也可以实现接口,而且接口是可以多实现的
  • 弊端是:不能直接使用Thread中的方法需要先获取到线程对象后,才能得到Thread的方法,代码复杂

多线程实现方式三

可以有返回值可以抛出异常代码比较复杂,所以一般不用

// 创建线程池对象
		ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);

		// 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程
		Future<Integer> f1 = pool.submit(new MyCallable(100));
		Future<Integer> f2 = pool.submit(new MyCallable(200));

		// V get()
		Integer i1 = f1.get();
		Integer i2 = f2.get();

		System.out.println(i1);
		System.out.println(i2);

		// 结束
		pool.shutdown();

		public class MyCallable implements Callable<Integer> {

			private int number;
		
			public MyCallable(int number) {
				this.number = number;
			}
		
			@Override
			public Integer call() throws Exception {
				int sum = 0;
				for (int x = 1; x <= number; x++) {
					sum += x;
				}
				return sum;
			}
		
		}

匿名内部类多线程实现两种方式

简洁方便点

 // 继承Thread类
        new Thread() {													//1,new 类(){}继承这个类
            public void run() {											//2,重写run方法
                for(int i = 0; i < 3000; i++) {							//3,将要执行的代码,写在run方法中
                    System.out.println("aa");
                }
            }
        }.start();
        
        // 实现Runnable接口
        new Thread(new Runnable(){										//1,new 接口(){}实现这个接口
            public void run() {											//2,重写run方法
                for(int i = 0; i < 3000; i++) {							//3,将要执行的代码,写在run方法中
                    System.out.println("bb");
                }
            }
        }).start();


获取线程名字和设置名字

       /*
        * 1. 获取名字
        * 通过getName()方法获取线程对象的名字
        * 2.设置名字
        * 通过构造函数可以传入String类型的名字
        */
        new Thread("hello") {
            public void run() {
                for(int i = 0; i < 10; i++) {
                    System.out.println(this.getName() + "....aaa");
                }
            }
        }.start();


	    // 通过setName(String)方法可以设置线程对象的名字
        Thread t1 = new Thread() {
            public void run() {
                for(int i = 0; i < 10; i++) {
                    System.out.println(this.getName() + "....aa");
                }
            }
        };

        t1.setName("word");
        t1.start();

获取当前线程的对象

new Thread(new Runnable() {
				public void run() {
					for(int i = 0; i < 1000; i++) {
						System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "...aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa");
					}
				}
			}).start();
			
			new Thread(new Runnable() {
				public void run() {
					for(int i = 0; i < 1000; i++) {
						System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "...bb");
					}
				}
			}).start();
			Thread.currentThread().setName("我是主线程");					//获取主函数线程的引用,并改名字
			System.out.println(Thread.currentThread().getName());		//获取主函数线程的引用,并获取名字

休眠线程

Thread.sleep(毫秒,纳秒), 控制当前线程休眠若干毫秒1秒= 1000毫秒 1秒 = 1000 * 1000 * 1000纳秒 1000000000

new Thread() {
				public void run() {
					for(int i = 0; i < 10; i++) {
						System.out.println(getName() + "...aaaaaaaaa");
						try {
							Thread.sleep(10);
						} catch (InterruptedException e) {
							e.printStackTrace();
						}
					}
				}
			}.start();
			
			new Thread() {
				public void run() {
					for(int i = 0; i < 10; i++) {
						System.out.println(getName() + "...bb");
						try {
							Thread.sleep(10);
						} catch (InterruptedException e) {
							e.printStackTrace();
						}
					}
				}
			}.start();

守护线程

 setDaemon(), 设置一个线程为守护线程, 该线程不会单独执行, 当其他非守护线程都执行结束后, 自动退出

Thread t1 = new Thread() {
				public void run() {
					for(int i = 0; i < 50; i++) {
						System.out.println(getName() + "...aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa");
						try {
							Thread.sleep(10);
						} catch (InterruptedException e) {
							e.printStackTrace();
						}
					}
				}
			};
			
			Thread t2 = new Thread() {
				public void run() {
					for(int i = 0; i < 5; i++) {
						System.out.println(getName() + "...bb");
						try {
							Thread.sleep(10);
						} catch (InterruptedException e) {
							e.printStackTrace();
						}
					}
				}
			};
			
			t1.setDaemon(true);						//将t1设置为守护线程
			
			t1.start();
			t2.start();

加入线程

join(), 当前线程暂停, 等待指定的线程执行结束后, 当前线程再继续
join(int), 可以等待指定的毫秒之后继续

final Thread t1 = new Thread() {
				public void run() {
					for(int i = 0; i < 50; i++) {
						System.out.println(getName() + "...aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa");
						try {
							Thread.sleep(10);
						} catch (InterruptedException e) {
							e.printStackTrace();
						}
					}
				}
			};
			
			Thread t2 = new Thread() {
				public void run() {
					for(int i = 0; i < 50; i++) {
						if(i == 2) {
							try {
								//t1.join();						//插队,加入
								t1.join(30);						//加入,有固定的时间,过了固定时间,继续交替执行
								Thread.sleep(10);
							} catch (InterruptedException e) {
								
								e.printStackTrace();
							}
						}
						System.out.println(getName() + "...bb");
					
					}
				}
			};
			
			t1.start();
			t2.start();

礼让线程

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if ((i % 10) == 0) {
                Thread.yield();
            }
            System.out.println(getName() +"-->"+ i);
        }
    }
}

设置线程优先级

t1.setPriority(10); // 最大优先级

t2.setPriority(6);

t3.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);

t4.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);

同步代码块

  • 当多线程并发, 有多段代码同时执行时, 我们希望某一段代码执行的过程中CPU不要切换到其他线程工作. 这时就需要同步.
  •  如果两段代码是同步的, 那么同一时间只能执行一段, 在一段代码没执行结束之前, 不会执行另外一段代码.
  • 使用synchronized关键字加上一个锁对象来定义一段代码, 这就叫同步代码块
  • 多个同步代码块如果使用相同的锁对象, 那么他们就是同步的, 锁可以使任意对象,单是不能用匿名对象

class Printer {
				Demo d = new Demo();
				public static void print1() {
					synchronized(d){				//锁对象可以是任意对象,但是被锁的代码需要保证是同一把锁,不能用匿名对象
						System.out.print("H");
						System.out.print("E");
						System.out.print("L");
						System.out.print("L");
						System.out.print("O");
						System.out.print("\r\n");
					}
				}
	
				public static void print2() {	
					synchronized(d){	
						System.out.print("W");
						System.out.print("O");
						System.out.print("R");
						System.out.print("L");
                                                System.out.print("D");
						System.out.print("\r\n");
					}
				}
			}

同步方法

使用synchronized关键字修饰一个方法, 该方法中所有的代码都是同步的

class Printer {
			public static void print1() {
				synchronized(Printer.class){				//锁对象可以是任意对象,但是被锁的代码需要保证是同一把锁,不能用匿名对象
					System.out.print("H");
					System.out.print("E");
					System.out.print("L");
					System.out.print("L");
					System.out.print("O");
					System.out.print("\r\n");
				}
			}
			/*
			 * 非静态同步函数的锁是:this
			 * 静态的同步函数的锁是:字节码对象
			 */
			public static synchronized void print2() {	
				System.out.print("W");
				System.out.print("O");
				System.out.print("R");
				System.out.print("L");
										System.out.print("D");
				System.out.print("\r\n");
			}
		}

 

线程安全问题

多线程并发操作同一数据时, 就有可能出现线程安全问题 使用同步技术可以解决这种问题, 把操作数据的代码进行同步, 不要多个线程一起操作

	public class Demo2_Synchronized {

				/**
				 * @param args
				 * 需求:铁路售票,一共100张,通过四个窗口卖完.
				 */
				public static void main(String[] args) {
					TicketsSeller t1 = new TicketsSeller();
					TicketsSeller t2 = new TicketsSeller();
					TicketsSeller t3 = new TicketsSeller();
					TicketsSeller t4 = new TicketsSeller();
					
					t1.setName("窗口1");
					t2.setName("窗口2");
					t3.setName("窗口3");
					t4.setName("窗口4");
					t1.start();
					t2.start();
					t3.start();
					t4.start();
				}
			
			}
			
			class TicketsSeller extends Thread {
				private static int tickets = 100;
				static Object obj = new Object();
				public TicketsSeller() {
					super();
					
				}
				public TicketsSeller(String name) {
					super(name);
				}
				public void run() {
					while(true) {
						synchronized(obj) { // 放obj 需要静态,因为进程共享一个锁,不然每一个进程都有一个成员变量obj, 还是用xxx.class字节码方便
							if(tickets <= 0) 
								break;
							try {
								Thread.sleep(10);//线程1睡,线程2睡,线程3睡,线程4睡
							} catch (InterruptedException e) {
								
								e.printStackTrace();
							}
							System.out.println(getName() + "...这是第" + tickets-- + "号票");
						}
					}
				}
			}

死锁

线程同步的时候, 如果同步代码嵌套, 使用相同锁, 就有可能出现死锁,尽量不要嵌套使用

private static String s1 = "筷子左";
			private static String s2 = "筷子右";
			public static void main(String[] args) {
				new Thread() {
					public void run() {
						while(true) {
							synchronized(s1) {
								System.out.println(getName() + "...拿到" + s1 + "等待" + s2);
								synchronized(s2) {
									System.out.println(getName() + "...拿到" + s2 + "开吃");
								}
							}
						}
					}
				}.start();
				
				new Thread() {
					public void run() {
						while(true) {
							synchronized(s2) {
								System.out.println(getName() + "...拿到" + s2 + "等待" + s1);
								synchronized(s1) {
									System.out.println(getName() + "...拿到" + s1 + "开吃");
								}
							}
						}
					}
				}.start();
			}

Timer计时器

public class Demo5_Timer {
				/**
				 * @param args
				 * 计时器
				 * @throws InterruptedException 
				 */
				public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
					Timer t = new Timer();
					t.schedule(new MyTimerTask(), new Date(114,9,15,10,54,20),3000);//指定时间去做指定的事情
					
					while(true) {
						System.out.println(new Date());
						Thread.sleep(1000);
					}
				}
			}
			class MyTimerTask extends TimerTask {
				@Override
				public void run() {
					System.out.println("起床背英语单词");
				}
				
			}


两个线程间通信

// 等待唤醒机制
class Printer {
    private int flag = 1;
    public void print1() throws InterruptedException {
        synchronized (this) {
            if (flag != 1)
                this.wait();
            System.out.println("你");
            System.out.println("好");
            System.out.println("\r\n");
            flag = 2;
            this.notify();  // 随机唤醒单个等待的线程 Object类的方法
        }
    }

    public void print2() throws InterruptedException {
        synchronized (this) {
            if (flag != 2)
                this.wait();
            System.out.println("哦");
            System.out.println("耶");
            System.out.println("\r\n");
            flag = 1;
            this.notify();  // 随机唤醒单个等待的线程
        }
    }
}


 public static void main(String[] args) {
        final Printer p = new Printer();
        new Thread() {
            @Override
            public void run()  {
                while (true) {
                    try {
                        p.print1();
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();

        new Thread() {
            @Override
            public void run()  {
                while (true) {
                    try {
                        p.print2();
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();

三个或以上线程间通信

public void print1() throws InterruptedException {
        synchronized (this) {
//            if (flag != 1)
//                this.wait();
            while (flag != 1) {  // if语句在哪里等待,就在哪里起来,这样判断就会失效,while循环每次都会判断条件
                this.wait();
            }
            System.out.println("你");
            System.out.println("好");
            System.out.println("\r\n");
            flag = 2;
//            this.notify();  // 随机唤醒单个等待的线程 Object类的方法
            this.notifyAll();  // 唤醒所有等待线程
        }
    }

需要注意的是

  1. 在同步代码块中,用什么对象锁,就用该对象调用wait
  2. 锁对象可以使任意对象,所以wait和notify定义在基类
  3. sleep必须传入时间参数,时间到了自动醒来;wait可以传可以不传,传入时间参数就是时间结束后等待,不传直接等待,sleep在同步函数或代码块中不释放锁,wait释放锁。


互斥锁

同步

  • 使用ReentrantLock类的lock()和unlock()方法进行同步

通信

  • 使用ReentrantLock类的newCondition()方法可以获取Condition对象
  • 需要等待的时候使用Condition的await()方法, 唤醒的时候用signal()方法
  • 不同的线程使用不同的Condition, 这样就能区分唤醒的时候找哪个线程了
public class ReentrantLock{
    public static void main(String[] args) {
        final Printer p = new Printer();
        new Thread() {
            @Override
            public void run()  {
                try {
                    p.print1();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }.start();

        new Thread() {
            @Override
            public void run()  {
                try {
                    p.print2();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }.start();

        new Thread() {
            @Override
            public void run()  {
                try {
                    p.print3();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }.start();

    }
}

// 等待唤醒机制
class Printer {
    private int flag = 1;
    private ReentrantLock r = new ReentrantLock();
    private Condition c1 = r.newCondition();
    private Condition c2 = r.newCondition();
    private Condition c3 = r.newCondition();
    public void print1() throws InterruptedException {
            r.lock();
            if (flag != 1) {
                c1.await();
            }
            System.out.println("你");
            System.out.println("好");
            System.out.println("\r\n");
            flag = 2;
            c2.signal();  // 把c2唤醒
            r.unlock();
    }

    public void print2() throws InterruptedException {
        r.lock();
        if (flag != 2) {
            c2.await();
        }
        System.out.println("好 ");
        System.out.println("好");
        System.out.println("\r\n");
        flag = 3;
        c3.signal();  // 把c3唤醒
        r.unlock();
    }

    public void print3() throws InterruptedException {
        r.lock();
        if (flag != 3) {
            c3.await();
        }
        System.out.println("嗯");
        System.out.println("哼");
        System.out.println("\r\n");
        flag = 1;
        c3.signal();
        r.unlock();
    }
}

线程组

Java中使用ThreadGroup来表示线程组,它可以对一批线程进行分类管理,Java允许程序直接对线程组进行控制。默认情况下,所有的线程都属于主线程组。
public final ThreadGroup getThreadGroup()//通过线程对象获取他所属于的组
 public final String getName()//通过线程组对象获取他组的名字
 我们也可以给线程设置分组

  1. ThreadGroup(String name) 创建线程组对象并给其赋值名字
  2. 创建线程对象
  3. Thread(ThreadGroup?group, Runnable?target, String?name) 
  4. 设置整组的优先级或者守护线程
MyRunnable mr = new MyRunnable();
		Thread t1 = new Thread(mr, "张三");
		Thread t2 = new Thread(mr, "李四");
		//获取线程组
		// 线程类里面的方法:public final ThreadGroup getThreadGroup()
		ThreadGroup tg1 = t1.getThreadGroup();
		ThreadGroup tg2 = t2.getThreadGroup();
		// 线程组里面的方法:public final String getName()
		String name1 = tg1.getName();
		String name2 = tg2.getName();
		System.out.println(name1);
		System.out.println(name2);
		// 通过结果我们知道了:线程默认情况下属于main线程组
		// 通过下面的测试,你应该能够看到,默任情况下,所有的线程都属于同一个组
		System.out.println(Thread.currentThread().getThreadGroup().getName());

	* 自己设定线程组
* 			
		// ThreadGroup(String name)
		ThreadGroup tg = new ThreadGroup("这是一个新的组");

		MyRunnable mr = new MyRunnable();
		// Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name)
		Thread t1 = new Thread(tg, mr, "张三");
		Thread t2 = new Thread(tg, mr, "李四");
		
		System.out.println(t1.getThreadGroup().getName());
		System.out.println(t2.getThreadGroup().getName());
		
		//通过组名称设置后台线程,表示该组的线程都是后台线程
		tg.setDaemon(true);

线程池

程序启动一个新线程成本是比较高的,因为它涉及到要与操作系统进行交互。而使用线程池可以很好的提高性能,尤其是当程序中要创建大量生存期很短的线程时,更应该考虑使用线程池。线程池里的每一个线程代码结束后,并不会死亡,而是再次回到线程池中成为空闲状态,等待下一个对象来使用。在JDK5之前,我们必须手动实现自己的线程池,从JDK5开始,Java内置支持线程池

内置线程池的使用概述
JDK5新增了一个Executors工厂类来产生线程池,有如下几个方法
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
这些方法的返回值是ExecutorService对象,该对象表示一个线程池,可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程。它提供了如下方法
 Future<?> submit(Runnable task)
<T> Future<T> submit(Callable<T> task)

  // 创建线程池
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
        // 将线程放入线程池并执行
        pool.submit(new MyRunnable());
        pool.submit(new MyRunnable());
        // 关闭线程池
        pool.shutdown(); 

总结

Collections.synchroinzed(xxx) 转换成线程安全的
Vector是线程安全的,ArrayList是线程不安全的
StringBuffer是线程安全的,StringBuilder是线程不安全的
Hashtable是线程安全的,HashMap是线程不安全的

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