Java基础Day08（多线程）

多线程

1. 线程

1.1 什么是线程：

　　程序中负责执行的哪个东东就叫做线程（执行路线，进程内部的执行序列或者说是进程的子任务）

　　多线程执行时，在栈内存中，每一个执行线程都有自己所属的栈内存空间。进行方法的压栈和弹栈。

1.2 流程图：

1.3 自定义多线程：

public class MyThread extends Thread{
/*
* 利用继承中的特点
* 将线程名称传递 进行设置
*/
　　public MyThread(String name){
　　super(name);
}
/*
* 重写run方法
* 定义线程要执行的代码
*/
　　public void run(){
　　for (int i = 0; i < 20; i++) {
　　//getName()方法 来自父亲
　　System.out.println(getName()+i);
　　　　} 
　　}
}
　　　　//测试类

　　　　public class Demo {

　　　　public static void main(String[] args) {

　　　　　　System.out.println("这里是main线程");

　　　　　　MyThread mt = new MyThread("小强");

　　　　　　mt.start();//开启了一个新的线程

　　　　　　　　for (int i = 0; i < 20; i++) {

　　　　　　　　　　System.out.println("旺财:"+i);

　　　　　　　　　　}

　　　　　　　　}

　　　　　　}

　　

1.4 并发与并行

• 并发：指两个或多个事件在同一个时间段内发生。
• 并行：指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）。

　　注意：单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的，只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同

　　理,线程也是一样的，从宏观角度上理解线程是并行运行的，但是从微观角度上分析却是串行运行的，即一个

　　线程一个线程的去运行，当系统只有一个CPU时，线程会以某种顺序执行多个线程，我们把这种情况称之为

　　线程调度。

1.5 线程与进程

　　进程：是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个独立的内存空间，一个应用程序可以同时运行多

个进程；进程也是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位；系统运行一个程序即是一个进程从创

建、运行到消亡的过程。

　　线程：线程是进程中的一个执行单元，负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程

中是可以有多个线程的，这个应用程序也可以称之为多线程程序。

简而言之：一个程序运行后至少有一个进程，一个进程中可以包含多个线程

 

1.6 线程调度:

• 分时调度 : 所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间。

• 抢占式调度 : 优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个(线程随机性)，Java使用的为抢占式调度。设置线程的优先级

 

1.7 抢占式调度详解

　　大部分操作系统都支持多进程并发运行，现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。比如：现在我

们上课一边使用编辑器，一边使用录屏软件，同时还开着画图板，dos窗口等软件。此时，这些程序是

在同时运行，”感觉这些软件好像在同一时刻运行着“。

　　实际上，CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核而

言，某个时刻，只能执行一个线程，而 CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉要快，看上去就是

在同一时刻运行。 其实，多线程程序并不能提高程序的运行速度，但能够提高程序运行效率，让CPU的

使用率更高。

 

1.8  Thread类

API中该类中定义了有关线程的一些方法，具体如下：

1.9 构造方法：

• public Thread() :分配一个新的线程对象。
• public Thread(String name) :分配一个指定名字的新的线程对象。
• public Thread(Runnable target) :分配一个带有指定目标新的线程对象。
• public Thread(Runnable target,String name) :分配一个带有指定目标新的线程对象并指定名字。

1.10 常用方法：

• public String getName() :获取当前线程名称。
• public void start() :导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法。
• public void run() :此线程要执行的任务在此处定义代码。
• public static void sleep(long millis) :使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停（暂时停止执行）。
• public static Thread currentThread() :返回对当前正在执行的线程对象的引用。

1.11 创建线程类

　　Java使用 java.lang.Thread 类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。每个线程的作用是完成一定的任务，实际上就是执行一段程序流即一段顺序执行的代码。Java使用线程执行体来代表这段程序流。

Java中通过继承Thread类来创建并启动多线程的步骤如下：

　　1. 定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务,因此把run()方法称为线程执行体。

　　2. 创建Thread子类的实例，即创建了线程对象

　　3. 调用线程对象的start()方法来启动该线程

 

测试类
public class Demo01 {
 　　public static void main(String[] args) {
　　//创建自定义线程对象
　　MyThread mt = new MyThread("新的线程！");
　　//开启新线程
　　mt.start(); //在主方法中执行for循环
　　for (int i = 0; i < 10; i++) {
　　　　System.out.println("main线程！"+i);
 　　　　}
　　}
}

自定义线程类：
public class MyThread extends Thread {
　　//定义指定线程名称的构造方法 
　　public MyThread(String name) {
 　//调用父类的String参数的构造方法，指定线程的名称
 　super(name); 

　　/**

　　* 重写run方法，完成该线程执行的逻辑

　　*/

　　@Override

　　public void run() {

　　　　for (int i = 0; i < 10; i++) {

　　　　System.out.println(getName()+"：正在执行！"+i);

　　　　}

　　　}

　　}

}

1.12 创建线程方式二

步骤如下：

　　1. 定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。

　　2. 创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。

　　3. 调用线程对象的start()方法来启动线程。

 

public class MyRunnable implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
} } }
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
//创建自定义类对象 线程任务对象
MyRunnable mr = new MyRunnable();
//创建线程对象
Thread t = new Thread(mr, "小强");
t.start();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("旺财 " + i);
} } }

　　

• 通过实现Runnable接口，使得该类有了多线程类的特征。
• run()方法是多线程程序的一个执行目标。
• 所有的多线程代码都在run方法里面。
• Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。

1.13  Thread和Runnable的区别

　　如果一个类继承Thread，则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话，则很容易的实现资源共享。

1.14  实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势：

　　1. 适合多个相同的程序代码的线程去共享同一个资源。

　　2. 可以避免java中的单继承的局限性。

　　3. 增加程序的健壮性，实现解耦操作，代码可以被多个线程共享，代码和线程独立。

　　4. 线程池只能放入实现Runable或Callable类线程，不能直接放入继承Thread的类。

　　扩充：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。因为每当使用命Java令执行一个类的时候，都会启动一个JVM，每一个JVM其实在就是在操作系统中启动了一个进程。

1.15  匿名内部类方式实现线程的创建

　　使用线程的内匿名内部类方式，可以方便的实现每个线程执行不同的线程任务操作。

　　使用匿名内部类的方式实现Runnable接口，重新Runnable接口中的run方法：

public class NoNameInnerClassThread {
public static void main(String[] args) {
// new Runnable(){
// public void run(){
// for (int i = 0; i < 20; i++) {
// System.out.println("张宇:"+i);
// }
// }
// };     //‐‐‐这个整体 相当于new MyRunnable()
Runnable r = new Runnable(){
public void run(){
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("张宇:"+i);
} }
};
new Thread(r).start();
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("费玉清:"+i);
} } }

2.1  线程安全

　　如果有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。程序每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。

 

2.2 线程同步

　　使用多个线程访问同一资源的时候，且多个线程中对资源有写的操作，就容易出现线程安全问题。

 

• 同步代码块。

  • synchronized 关键字可以用于方法中的某个区块中，表示只对这个区块的资源实行互斥访问。
    • 格式：synchronized(同步锁){需要同步操作的代码}

    • /*
      * 执行卖票操作
      */
      @Override
      public void run() {
      //每个窗口卖票的操作
      //窗口 永远开启
      while(true){
      synchronized (lock) {
      if(ticket>0){//有票 可以卖
      //出票操作
      //使用sleep模拟一下出票时间
      try {
      Thread.sleep(50);
      } catch (InterruptedException e) {
      // TODO Auto‐generated catch block
      e.printStackTrace();
      }
      //获取当前线程对象的名字
      String name = Thread.currentThread().getName();
      System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐);
      } } }
      

• 同步方法。

  • 同步方法:使用synchronized修饰的方法,就叫做同步方法,保证A线程执行该方法的时候,其他线程只能在方法外等着。
    • 格式： public synchronized void method(){可能会产生线程安全问题的代码}

    • /*
      * 执行卖票操作
      */
      @Override
      public void run() {
      //每个窗口卖票的操作
      //窗口 永远开启
      while(true){
      sellTicket();
      } }
      /*
      * 锁对象 是 谁调用这个方法 就是谁
      * 隐含 锁对象 就是 this
      *
      */
      public synchronized void sellTicket(){
      if(ticket>0){//有票 可以卖
      //出票操作
      //使用sleep模拟一下出票时间
      try {
      Thread.sleep(100);
      } catch (InterruptedException e) {
      // TODO Auto‐generated catch block
      e.printStackTrace();
      }
      //获取当前线程对象的名字
      String name = Thread.currentThread().getName();
      System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐);
      } } }
      

• 锁机制。

  • java.util.concurrent.locks.Lock 机制提供了比synchronized代码块和synchronized方法更广泛的锁定操作,同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有,除此之外更强大,更体现面向对象。Lock锁也称同步锁，加锁与释放锁方法化了。
    • public void lock() :加同步锁。
    • public void unlock() :释放同步锁　

    • Lock lock = new ReentrantLock();
      /*
      * 执行卖票操作
      */
      @Override
      public void run() {
      //每个窗口卖票的操作
      //窗口 永远开启
      while(true){
      lock.lock();
      if(ticket>0){//有票 可以卖
      //出票操作
      //使用sleep模拟一下出票时间
      try {
      Thread.sleep(50);
      } catch (InterruptedException e) {
      // TODO Auto‐generated catch block
      e.printStackTrace();
      }
      //获取当前线程对象的名字
      String name = Thread.currentThread().getName();
      System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐);
      }
      lock.unlock();
      } } }
      

      　　

2.3  线程状态

线程状态	导致状态发生条件
NEW(新建)	线程刚被创建，但是并未启动。还没调用start方法。
Runnable(可运行)	线程可以在java虚拟机中运行的状态，可能正在运行自己代码，也可能没有，这取决于操作系统处理器。
Blocked(锁阻塞)	当一个线程试图获取一个对象锁，而该对象锁被其他的线程持有，则该线程进入Blocked状态；当该线程持有锁时，该线程将变成Runnable状态。
Waiting(无限等待)	一个线程在等待另一个线程执行一个（唤醒）动作时，该线程进入Waiting状态。进入这个状态后是不能自动唤醒的，必须等待另一个线程调用notify或者notifyAll方法才能够唤醒。
TimedWaiting(计时等待)	同waiting状态，有几个方法有超时参数，调用他们将进入Timed Waiting状态。这一状态将一直保持到超时期满或者接收到唤醒通知。带有超时参数的常用方法有Thread.sleep 、Object.wait。
Teminated(被终止)	因为run方法正常退出而死亡，或者因为没有捕获的异常终止了run方法而死亡。