脚本宝典收集整理的这篇文章主要介绍了Java高级 | 多线程,脚本宝典觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。
概念:是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码
。
概念:程序的一次执行过程,或是正在运行的一个程序。 说明: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。
概念:进程可进一步细化为线程,是一个程序内部的一条执行路径。
说明:线程作为调度和执行的单位,每个线程拥独立的运行栈和程序计数器(pc),线程切换的开销小。
补充: 内存结构:
进程可以细化为多个线程。 每个线程,拥有自己独立的:栈、程序计数器 多个线程,共享同一个进程中的结构:方法区、堆。
/**
* 多线程的创建,方式一:继承于Thread类
* 1. 创建一个继承于Thread类的子类
* 2. 重写Thread类的run() --> 将此线程执行的操作声明在run()中
* 3. 创建Thread类的子类的对象
* 4. 通过此对象调用start()
* <p>
* 例子:遍历100以内的所有的偶数
*/
//1. 创建一个继承于Thread类的子类
class MyThread extends Thread {
//2. 重写Thread类的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. 创建Thread类的子类的对象
MyThread t1 = new MyThread();
//4.通过此对象调用start():①启动当前线程 ② 调用当前线程的run()
t1.start();
//问题一:我们不能通过直接调用run()的方式启动线程。
// t1.run();
//问题二:再启动一个线程,遍历100以内的偶数。不可以还让已经start()的线程去执行。会报IllegalThreadstateException
// t1.start();
//我们需要重新创建一个线程的对象
MyThread t2 = new MyThread();
t2.start();
//如下操作仍然是在main线程中执行的。
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if(i % 2 == 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i + "***********main()************");
}
}
}
}
说明两个问题: 问题一:我们启动一个线程,必须调用start(),不能调用run()的方式启动线程。 问题二:如果再启动一个线程,必须重新创建一个Thread子类的对象,调用此对象的start().
/**
* 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. 通过Thread类的对象调用start()
*
*
* 比较创建线程的两种方式。
* 开发中:优先选择:实现Runnable接口的方式
* 原因:1. 实现的方式没有类的单继承性的局限性
* 2. 实现的方式更适合来处理多个线程有共享数据的情况。
*
* 联系:public class Thread implements Runnable
* 相同点:两种方式都需要重写run(),将线程要执行的逻辑声明在run()中。
*/
//1. 创建一个实现了Runnable接口的类
class MThread implements Runnable{
//2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法: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 Threadtest1 {
public static void main(String[] args) {
//3. 创建实现类的对象
MThread mThread = new MThread();
//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
Thread t1 = new Thread(mThread);
t1.setName("线程1");
//5. 通过Thread类的对象调用start():① 启动线程 ②调用当前线程的run()-->调用了Runnable类型的target的run()
t1.start();
//再启动一个线程,遍历100以内的偶数
Thread t2 = new Thread(mThread);
t2.setName("线程2");
t2.start();
}
}
两种方式的对比: 开发中:优先选择 实现Runnable接口的方式
原因:
联系:public class Thread implements Runnable 相同点:两种方式都需要重写run(),将线程要执行的逻辑声明在run()中。 目前两种方式,要想启动线程,都是调用的Thread类中的start()。
Thread类中的常用的方法:
1.线程的优先级 MAX_PRIORITY:10 MIN _PRIORITY:1 NORM_PRIORITY:5 -->默认优先级
2.如何获取和设置当前线程的优先级 getPriority():获取线程的优先级 setPriority(int p):设置线程的优先级
说明:高优先级的线程要抢占低优先级线程cpu的执行权。但是只是从概率上讲,高优先级的线程高概率的情况下被执行。并不意味着只当高优先级的线程执行完以后,低优先级的线程才执行。
线程通信:wait() / notify() / notifyAll() :此三个方法定义在Object类中的。
补充:线程的分类
一种是守护线程
,一种是用户线程
。
五种状态:
说明: 1.生命周期关注两个概念:状态、相应的方法 2.关注:状态a-->状态b:哪些方法执行了(回调方法) 某个方法主动调用:状态a-->状态b 3.阻塞:临时状态,不可以作为最终状态 死亡:最终状态。
例子:创建个窗口卖票,总票数为100张.使用实现Runnable接口的方式 1.问题:卖票过程中,出现了重票、错票 -->出现了线程的安全问题 2.问题出现的原因:当某个线程操作车票的过程中,尚未操作完成时,其他线程参与进来,也操作车票。 3.如何解决:当一个线程a在操作ticket的时候,其他线程不能参与进来。直到线程a操作完ticket时,其他线程才可以开始操作ticket。这种情况即使线程a出现了阻塞,也不能被改变。
在Java中,我们通过同步机制,来解决线程的安全问题。
多个线程共用一把锁
,这个非常重要,否则就无法保证共享资源的安全
b.一个线程类中的所有静态方法共用同一把锁(类名.class),所有非静态方法共用同一把锁(this),同步代码块(指定需谨慎)synchronized(同步监视器){
//需要被同步的代码
}
说明:1.操作共享数据的代码,即为需要被同步的代码。 -->不能包含代码多了,也不能包含代码少了。 2.共享数据:多个线程共同操作的变量。比如:ticket就是共享数据。 3.同步监视器,俗称:锁。任何一个类的对象,都可以充当锁。 要求:多个线程必须要共用同一把锁。
补充:在实现Runnable接口创建多线程的方式中,我们可以考虑使用this充当同步监视器。 在继承Thread类创建多线程的方式中,慎用this充当同步监视器,考虑使用当前类充当同步监视器。
/**
* @author shkstart
* @create 2019-02-15 上午 11:15
*/
/**
* 使用同步代码块解决继承Thread类的方式的线程安全问题
*
* 例子:创建三个窗口卖票,总票数为100张.使用继承Thread类的方式
*
* 说明:在继承Thread类创建多线程的方式中,慎用this充当同步监视器,考虑使用当前类充当同步监视器。
*/
class Window2 extends Thread{
private static int ticket = 100;
private static Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while(true){
//正确的
// synchronized (obj){
synchronized (Window2.class){//Class clazz = Window2.class,Window2.class只会加载一次
//错误的方式:this代表着t1,t2,t3三个对象
// synchronized (this){
if(ticket > 0){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(getName() + ":卖票,票号为:" + ticket);
ticket--;
}else{
break;
}
}
}
}
}
public class Windowtest2 {
public static void main(String[] args) {
Window2 t1 = new Window2();
Window2 t2 = new Window2();
Window2 t3 = new Window2();
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
如果操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中,我们不妨将此方法声明同步的。
关于同步方法的总结:
/**
* 使用同步方法解决实现Runnable接口的线程安全问题
*
* 关于同步方法的总结:
* 1. 同步方法仍然涉及到同步监视器,只是不需要我们显式的声明。
* 2. 非静态的同步方法,同步监视器是:this
* 静态的同步方法,同步监视器是:当前类本身
*/
class Window3 implements Runnable {
private int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (true) {
show();
}
}
private synchronized void show(){//同步监视器:this
//synchronized (this){
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票,票号为:" + ticket);
ticket--;
}
//}
}
}
public class WindowTest3 {
public static void main(String[] args) {
Window3 w = new Window3();
Thread t1 = new Thread(w);
Thread t2 = new Thread(w);
Thread t3 = new Thread(w);
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
* 解决线程安全问题的方式三:Lock锁 --- JDK5.0新增
*
* 1. 面试题:synchronized 与 Lock的异同?
* 相同:二者都可以解决线程安全问题
* 不同:synchronized机制在执行完相应的同步代码以后,自动的释放同步监视器
* Lock需要手动的启动同步(lock()),同时结束同步也需要手动的实现(unlock())
*
* 2.优先使用顺序:
* Lock 同步代码块(已经进入了方法体,分配了相应资源) 同步方法(在方法体之外)
*
*
* 面试题:如何解决线程安全问题?有几种方式
*/
class Window implements Runnable{
private int ticket = 100;
//1.实例化ReentrantLock
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while(true){
try{
//2.调用锁定方法lock()
lock.lock();
if(ticket > 0){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":售票,票号为:" + ticket);
ticket--;
}else{
break;
}
}finally {
//3.调用解锁方法:unlock()
lock.unlock();
}
}
}
}
public class LockTest {
public static void main(String[] args) {
Window w = new Window();
Thread t1 = new Thread(w);
Thread t2 = new Thread(w);
Thread t3 = new Thread(w);
t1.setName("窗口1");
t2.setName("窗口2");
t3.setName("窗口3");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
1. 面试题:synchronized 与 Lock的异同? a.相同:二者都可以解决线程安全问题 b.不同:synchronized机制在执行完相应的同步代码以后,自动的释放同步监视器。Lock需要手动的启动同步(lock(),同时结束同步也需要手动的实现(unlock())
使用的优先顺序:
Lock ---> 同步代码块(已经进入了方法体,分配了相应资源 ) --->同步方法(在方法体之外)
3.利弊 同步的方式,解决了线程的安全问题。---好处 操作同步代码时,只能一个线程参与,其他线程等待。相当于是一个单线程的过程,效率低。
4.面试题:Java是如何解决线程安全问题的,有几种方式?并对比几种方式的不同
面试题:synchronized和Lock方式解决线程安全问题的对比
/**
* 使用同步机制将单例模式中的懒汉式改写为线程安全的
*/
public class BankTest {
}
class Bank{
private Bank(){}
private static Bank instance = null;
public static Bank getInstance(){
//方式一:效率稍差
// synchronized (Bank.class) {
// if(instance == null){
//
// instance = new Bank();
// }
// return instance;
// }
//方式二:效率更高
if(instance == null){
synchronized (Bank.class) {
if(instance == null){
instance = new Bank();
}
}
}
return instance;
}
}
1.死锁的理解: 不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃,都在等待对方放弃自己需要的同步资源,就形成了线程的死锁
2.说明: a.出现死锁后,不会出现异常,不会出现提示,只是所的线程都处于阻塞状态,无法继续 b.我们使用同步时,要避免出现死锁。 3.举例:
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
StringBuffer s1 = new StringBuffer();
StringBuffer s2 = new StringBuffer();
new Thread(){
@Override
public void run() {
synchronized (s1){
s1.apPEnd("a");
s2.append("1");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (s2){
s1.append("b");
s2.append("2");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}.start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (s2){
s1.append("c");
s2.append("3");
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (s1){
s1.append("d");
s2.append("4");
System.out.println(s1);
System.out.println(s2);
}
}
}
}).start();
}
}
银行有一个账户。有两个储户分别向同一个账户存3000元,每次存1000,存3次。每次存完打印账户余额。
分析: 1.是否是多线程问题? 是,两个储户线程 2.是否有共享数据? 有,账户(或账户余额) 3.是否有线程安全问题?有 4.需要考虑如何解决线程安全问题?同步机制:有三种方式。
class Account{
private double balance;
public Account(double balance) {
this.balance = balance;
}
//存钱
public synchronized void deposit(double amt){
if(amt > 0){
balance += amt;
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":存钱成功。余额为:" + balance);
}
}
}
class Customer extends Thread{
private Account acct;
public Customer(Account acct) {
this.acct = acct;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 3; i++) {
acct.deposit(1000);
}
}
}
public class AccountTest {
public static void main(String[] args) {
Account acct = new Account(0);
Customer c1 = new Customer(acct);
Customer c2 = new Customer(acct);
c1.setName("甲");
c2.setName("乙");
c1.start();
c2.start();
}
}
* 线程通信的例子:使用两个线程打印 1-100。线程1, 线程2 交替打印
*
* 涉及到的三个方法:
* wait():一旦执行此方法,当前线程就进入阻塞状态,并释放同步监视器。
* notify():一旦执行此方法,就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait,就唤醒优先级高的那个。
* notifyAll():一旦执行此方法,就会唤醒所有被wait的线程。
*
* 说明:
* 1.wait(),notify(),notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。
* 2.wait(),notify(),notifyAll()三个方法的调用者必须是同步代码块或同步方法中的同步监视器。
* 否则,会出现IllegalMonitorStateException异常
* 3.wait(),notify(),notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。
*
* 面试题:sleep() 和 wait()的异同?
* 1.相同点:一旦执行方法,都可以使得当前的线程进入阻塞状态。
* 2.不同点:1)两个方法声明的位置不同:Thread类中声明sleep() , Object类中声明wait()
* 2)调用的要求不同:sleep()可以在任何需要的场景下调用。 wait()必须使用在同步代码块或同步方法中
* 3)关于是否释放同步监视器:如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中,sleep()不会释放锁,wait()会释放锁。
// 线程通信的例子:使用两个线程打印 1-100。线程1, 线程2 交替打印
class Number implements Runnable{
private int number = 1;
private Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while(true){
synchronized (obj) {
obj.notify();
if(number <= 100){
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + number);
number++;
try {
//使得调用如下wait()方法的线程进入阻塞状态
obj.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}else{
break;
}
}
}
}
}
public class CommunicationTest {
public static void main(String[] args) {
Number number = new Number();
Thread t1 = new Thread(number);
Thread t2 = new Thread(number);
t1.setName("线程1");
t2.setName("线程2");
t1.start();
t2.start();
}
}
小结 释放锁的操作: a.当前线程的同步方法、同步代码块执行结束。 b.当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return终止了该代码块、该方法的继续执行。 c.当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception,导致异常结束。 d.当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法,当前线程暂停,并释放锁。
不会释放锁的操作: a.线程执行同步代码块或同步方法时,程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行 b.线程执行同步代码块时,其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起,该线程不会释放锁(同步监视器)。应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程
经典例题:生产者/消费者问题 生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk),而消费者(Customer)从店员处取走产品,店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20),如果生产者试图生产更多的产品,店员会叫生产者停一下,如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产;如果店中没有产品了,店员会告诉消费者等一下,如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。 这里可能出现两个问题:
生产者比消费者快时,消费者会漏掉一些数据没有取到。 消费者比生产者快时,消费者会取相同的数据。
/**
* 线程通信的应用:经典例题:生产者/消费者问题
*
* 生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk),而消费者(Customer)从店员处取走产品,
* 店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20),如果生产者试图生产更多的产品,店员
* 会叫生产者停一下,如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产;如果店中没有产品
* 了,店员会告诉消费者等一下,如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。
*
* 分析:
* 1. 是否是多线程问题?是,生产者线程,消费者线程
* 2. 是否有共享数据?是,店员(或产品)
* 3. 如何解决线程的安全问题?同步机制,有三种方法
* 4. 是否涉及线程的通信?是
*/
class Clerk{
private int productCount = 0;
//生产产品
public synchronized void produceProduct() {
if(productCount < 20){
productCount++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":开始生产第" + productCount + "个产品");
notify();
}else{
//等待
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
//消费产品
public synchronized void consumeProduct() {
if(productCount > 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":开始消费第" + productCount + "个产品");
productCount--;
notify();
}else{
//等待
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
class Producer extends Thread{//生产者
private Clerk clerk;
public Producer(Clerk clerk) {
this.clerk = clerk;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(getName() + ":开始生产产品.....");
while(true){
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
clerk.produceProduct();
}
}
}
class Consumer extends Thread{//消费者
private Clerk clerk;
public Consumer(Clerk clerk) {
this.clerk = clerk;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(getName() + ":开始消费产品.....");
while(true){
try {
Thread.sleep(20);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
clerk.consumeProduct();
}
}
}
public class ProductTest {
public static void main(String[] args) {
Clerk clerk = new Clerk();
Producer p1 = new Producer(clerk);
p1.setName("生产者1");
Consumer c1 = new Consumer(clerk);
c1.setName("消费者1");
Consumer c2 = new Consumer(clerk);
c2.setName("消费者2");
p1.start();
c1.start();
c2.start();
}
}
如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口创建多线程方式强大?
//1.创建一个实现Callable的实现类
class NumThread implements Callable{
//2.实现call方法,将此线程需要执行的操作声明在call()中
@Override
public Object 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.创建Callable接口实现类的对象
NumThread numThread = new NumThread();
//4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中,创建FutureTask的对象
FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread);
//5.将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中,创建Thread对象,并调用start()
new Thread(futureTask).start();
try {
//6.获取Callable中call方法的返回值
//get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值。
Object sum = futureTask.get();
System.out.println("总和为:" + sum);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
背景: 经常创建和销毁、使用量特别大的资源,比如并发情况下的线程,对性能影响很大。
思路:提前 创建好多个线程,放入线程池中,使用时直接获取,使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。
好处: 1.提高响应速度(减少了创建新线程的时间) 2.降低资源消耗(重复利用线程池中线程,不需要每次都创建) 3.便于线程管理 corePoolSize:核心池的大小 maximumPoolSize:最大线程数 keepAliveTime:线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
面试题:创建多线程有几种方式?四种!
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. 提供指定线程数量的线程池
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service;
//设置线程池的属性
// System.out.println(service.getClass());
// service1.setCorePoolSize(15);
// service1.setKeepAliveTime();
//2.执行指定的线程的操作。需要提供实现Runnable接口或Callable接口实现类的对象
service.execute(new NumberThread());//适合适用于Runnable
service.execute(new NumberThread1());//适合适用于Runnable
// service.submit(Callable callable);//适合使用于Callable
//3.关闭连接池
service.shutdown();
}
}
以上是脚本宝典为你收集整理的Java高级 | 多线程全部内容,希望文章能够帮你解决Java高级 | 多线程所遇到的问题。
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