Java多线程学习笔记（一）——多线程实现和安全问题

1. 线程、进程、多线程：

进程是正在执行的程序，线程是进程中的代码执行，多线程就是在一个进程中有多个线程同时执行不同的任务，就像QQ，既可以开视频，又可以同时打字聊天。

2.线程的特点：

1.运行任何一个java程序，jvm在运行时都会创建一个main线程来执行main方法。

2.一个java应用程序至少有两个线程，一个是主线程，负责main方法的执行，一个是垃圾回收器线程，负责回收垃圾。

3.我们可以利用Thread.currentThread().getName()获得当前线程名字。

3.多线程的优点：

1.可以同时处理多个任务。

2.提高资源的利用率。

缺点：

1.增加了CPU负担，因为CPU要不断的来回切换。

2.降低了一个进程中线程的执行概率。

3.存在线程安全问题。

4.会发生死锁现象。

4.如何创建一个线程：

方式一：  1.自定义一个类继承Thread类；

　　　　  2.重写Thread类中的run方法（自定义线程的任务代码就放在run方法里）；

3.创建Thread子类的对象，并且调用start方法开启线程。（run方法不能直接调用）

class Demo extends Thread{

    public void run(){    //重写run方法
        for(int i=0;i<100;i++){
            System.out.println("自定义线程"+i)

        }

    }

    public static void main(String[] args){

         Demo d = new Demo();
         d.start();   //调用start方法开启线程

         for(int i=0;i<100;i++){
            System.out.println("main线程"+i)

        }
    }

}

方式二：实现Runnable接口，Thread类中有构造方法，可以传递Runnable实例。

class Demo1 implements Runnable{

    public void run(){    //重写run方法
        for(int i=0;i<100;i++){
            System.out.println("自定义线程"+i)

        }

    }

    public static void main(String[] args){

         Demo d = new Demo();
         Thread thread = new Thread(d);
         thread .start();   //调用start方法开启线程

         for(int i=0;i<100;i++){
            System.out.println("main线程"+i)

        }
    }

}

方式三：实现Callable接口

* Callable是类似于Runnable的接口，实现Callable接口的类和实现Runnable的类都是可被其它线程执行的任务。

* Callable和Runnable有几点不同：

* （1）Callable规定的方法是call()，而Runnable规定的方法是run().

* （2）Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值的。

* （3）call()方法可抛出异常，而run()方法是不能抛出异常的。

* （4）运行Callable任务可拿到一个Future对象，

* Future 表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并检索计算的结果。

* 通过Future对象可了解任务执行情况，可取消任务的执行，还可获取任务执行的结果。

实现代码：

package xiancheng.callable;

import java.util.concurrent.Callable;

public class MyCallable implements Callable<Integer>{

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int sum = 0;
        for(int i = 0;i<10;i++){
            sum+=i;
        }
        return sum;
    }
}

public class CallableTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        /*// 第一种方式：通过线程池来获取线程
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();//创建线程池
        Future<Integer> future = executor.submit(new MyCallable());//ExecutorService中的submit方法接受一个Runnable或者Callable，然后返回一个Future来获得任务的执行结果或者取消任务。
        System.out.println("result:" + future.get());
        executor.shutdown();*/

        //第二种方式
        MyCallable mc = new MyCallable();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(mc);
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        thread.start();
        System.out.println("result:" + futureTask.get());
    }

}

结果为：result：45

Executors、ExecutorService介绍请移步Java多线程学习笔记（二）——Executor,Executors,ExecutorService比较

Future、FutureTask介绍请移步Java多线程学习笔记（三）——Future和FutureTask

5.实例变量与线程安全

场景一：数据不共享情况

public class MyThread extends Thread{
    private int i = 5;
    public MyThread(String s){
        super();
        this.setName(s);
    }

    public void run(){
        super.run();
        while(i>0){
            i--;
            System.out.println("由"+Thread.currentThread().getName()+"计算i="+i);
        }
    }
}

public class Run {

    public static void main(String[] args) {
        MyThread a = new MyThread("A");
        MyThread b = new MyThread("B");
        MyThread c = new MyThread("C");
        a.start();
        b.start();
        c.start();
    }

}

运行结果：

我们创建三个独立的线程，每个线程有自己的变量。不会出现安全问题。

场景二：五个售票员卖票

public class MyThread extends Thread{
    private int i = 5;
    public void run(){
        super.run();
        i--;
        System.out.println("由"+Thread.currentThread().getName()+"计算i="+i);
    }
}

public class Run {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread myThread = new MyThread();
        Thread a = new Thread(myThread,"A");
        Thread b = new Thread(myThread,"B");
        Thread c = new Thread(myThread,"C");
        Thread d = new Thread(myThread,"D");
        Thread e = new Thread(myThread,"E");

        a.start();
        b.start();
        c.start();
        d.start();
        e.start();
    }
}

 

运行结果：

 

线程A，C，B打印出相同的数字，说明产生了线程安全问题，我们想要的结果是递减的。

解决方法：

public class MyThread extends Thread{
    private int i = 5;
    synchronized public void run(){
        super.run();
        i--;
        System.out.println("由"+Thread.currentThread().getName()+"计算i="+i);
    }
}

运行结果：

由A计算i=4
由D计算i=3
由C计算i=2
由B计算i=1
由E计算i=0

 6.线程生命周期：

1.创建阶段：当创建线程的继承类时就实现这一阶段。new Demo();

2.可运行阶段：当调用start方法时。

3.运行状态：线程拿到CPU执行权时。当执行权被夺走时又会回到可运行阶段。

4.临时阻塞状态：是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入可运行阶段，才有机会转到运行状态。

临时阻塞状态又分为三种：

1)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。
         2)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。
        
3)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，线程重新转入可运行状态。

5.死亡状态：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。