java多线程--多线程基础小结

什么是线程?

   在同一个进程中可以执行多个任务,每一个任务可以看做一个线程.

  线程是程序的执行单元,执行路径,使程序使用cpu的最基本单位

  一个进程如果只有一条执行路径,那么就是单线程的

一个进程如果有多个执行路径,那么就是多线程的

多线程的意义:

   多进程的存在是为了提高CPU的利用率,多线程的存在,不是为了提高程序的执行速度,而是为了提高应用程序的使用率.

   程序的执行其实都是在抢CPU的资源,即CPU的执行权.

   多个进程在抢这个资源,而其中一个进程如果有多个执行路径,即多个线程,那么就有更高的几率抢到CPU的执行权

JVM的启动是单线程的还是多线程的?

  是多线程的,启动jvm是就相当于启动了一个进程,接着该进程会创建一个主线程来调用main方法,而同时还有启动其他的线程,比如说垃圾回收的线程.

两种方式实现多线程,一种是继承Thread类,一种是实现Runnable接口.以第一种为例:

package com.wang.reflect;

class MyThread extends Thread{

    @Override

    public void run() {

        for(int i=0;i<10;i++){

            //获取当前正在执行的线程的名称,相当于this.getName();

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"::"+i);

        }

    }

}

public class TestReflect {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        MyThread mThread1=new MyThread();

        MyThread mThread2=new MyThread();

        //设置线程的名字,也可以直接通过带参构造函数设置线程名称

        mThread1.setName("张无忌:");

        mThread2.setName("赵敏:");

        mThread1.start();

        mThread2.start();

        for(int i=0;i<10;i++){

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"::"+i);

        }

    }

}

一般我们使用第二种方式实现多线程,实现Runnable接口的方式相比较继承Thread类的方式有两个好处:

    1.避免由于java单继承带来的局限性.

   2.适合多个相同程序的代码去处理同一个资源的情况,把线程同程序的代码,数据,有效分离,较好地体现了面向对象的思想.

线程调度:

线程有两种调度模型:

    1.分式调度模型,所有的线程轮流使用CPU的使用权,平均分配每个线程占用的CPU时间片.

    2.抢占式调度模型,优先让优先级高的线程先执行,如果优先级相同,那么随机选择一个线程,优先级高的线程获得CPU的执行权的几率大一些,并不是严格按照优先级由高到低执行.

java使用的是抢占式调度模型.

方法介绍:

获取当前线程对象的优先级,默认优先级为5,范围是1~10	int  getPriority()
设置当前线程的优先级,范围1~10	void  setPriority()
在指定毫秒内让正在运行的线程休眠(暂停执行)	static void sleep(1000)
-----------------------------------------------------	-----------------------------------
等待当前线程执行结束,该方法一般紧随start()方法之后	final void join()
暂停当前正在执行的对象,执行其他线程,(礼让线程)	static void yield()
将该线程标记为守护线程或用户线程。 当正在运行的线程都是守护线程时，Java 虚拟机退出。 该方法必须在启动线程前调用。	final void setDaemon(true)

看这张图,来更好的理解守护线程:

假设现在有三个线程分别叫关羽,刘备,张飞.将关羽,张飞设置为守护线程,一旦刘备这个线程执行完毕(死掉),那么关羽,张飞也就没有活着的意义了(不再执行,退出).

中断线程,把线程状态终止,并抛出一个InterruptedException

void interrupt()

线程的生命周期:

案例练习:

电影院卖票,假设有三个窗口同时卖票,共有100张票,用多线程模拟这个过程(要解决的关键问题是:线程同步).

package com.wang.reflect;

class SellTicket implements Runnable {

    // 共享变量

    private int tickets = 100;

    // 创建锁对象

    private Object obj = new Object();

    @Override

    public void run() {

        while (true) {

            /**

             * 解决线程同步问题的 方案:

             *     synchronized(锁对象){

             *        //操作共享变量的代码

             *  }

             * 

             */

            synchronized (obj) {

                if (tickets > 0) {

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()

                            + "正在出售第" + (tickets--) + "张票");

                }

                try {

                    Thread.sleep(100);

                } catch (InterruptedException e) {

                    // TODO Auto-generated catch block

                    e.printStackTrace();

                }

            }

        }

    }

}

public class SellTicketDemo {

    public static void main(String[] args) {

        SellTicket st = new SellTicket();

        Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");

        Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");

        Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");

        t1.start();

        t2.start();

        t3.start();

    }

}

打印结果如下:

synchronized是一个关键字.可以加在一段代码外部,也可以放在一个方法前.它的锁对象可以是任意对象,当然也可以写成当前类的对象this.

• 同步代码块的锁对象:任意对象
• 同步方法的锁对象:当前对象this
• 同步静态方法的锁对象:当前类的字节码对象,类名.class;

java类库中线程安全的类有:StringBuffer,HashTable,Vector.

注意Vector是线程安全的,但是当我们需要一个线程安全的集合的时候,我们一般也不用它,在Collections类中获取线程安全的list集合的方法,假设我们现在需要获得一个线程安全的List<String>集合,可以这样写:

List<String> list=Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>());

     虽然说我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题,但我们并没有直接看到在哪儿加上锁又在哪儿释放锁,为了更清晰的表达如何加锁和释放锁,JDK1.5以后提供了一个新的锁对象Lock.下面通过Lock锁实现上述卖票的过程.

package com.wang.reflect;

import java.util.ArrayList;

import java.util.Collections;

import java.util.concurrent.locks.Lock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

class SellTicket implements Runnable {

    // 共享变量

    private int tickets = 100;

    // Lock是一个接口,ReentrantLock是他的一个实现类

    private Lock lock=new ReentrantLock();

    @Override

    public void run() {

        while (true) {

            lock.lock();//加锁

            if (tickets > 0) {

                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第"

                        + (tickets--) + "张票");

            }

            lock.unlock();//释放锁

            try {

                Thread.sleep(100);

            } catch (InterruptedException e) {

                e.printStackTrace();

            }

        }

    }

}

public class SellTicketDemo {

    public static void main(String[] args) {

        SellTicket st = new SellTicket();

        Thread t1 = new Thread(st, "窗口1");

        Thread t2 = new Thread(st, "窗口2");

        Thread t3 = new Thread(st, "窗口3");

        t1.start();

        t2.start();

        t3.start();

    }

}

线程同步有两个很明显的弊:一是效率低,二是容易产生死锁.

死锁问题:

两个或两个以上的线程,在争夺资源的过程中,发生的一种相互等待的过程.下面通过代码演示死锁问题的存在:

package com.wang.reflect;

class DieLock extends Thread{

    private boolean flag;

    public DieLock(boolean flag){

        this.flag=flag;

    }

    public static final Object o1=new Object();

    public static final Object o2=new Object();

    @Override

    public void run() {

        if(flag){

            synchronized(o1){

                System.out.println("if o1");

                synchronized (o2) {

                    System.out.println("if o2");

                }

            }

        }else{

            synchronized (o2) {

                System.out.println("else o2");

                synchronized (o1) {

                    System.out.println("else o1");

                }

            }

        }

    }

}

public class DieLockDemo {

    public static void main(String[] args) {

        DieLock dl1=new DieLock(true);

        DieLock dl2=new DieLock(false);

        dl1.start();

        dl2.start();

    }

}

细读代码,可以发现,理想状态下,应该会打印:

if o1

if o2

else o2

else o1

但是运行之后,发现打印结果大多为:

if o1             或者     else o2

else o2                    if  o1

其实这里就发生了线程互相等待,也就是死锁问题.

生产者-消费者模式描述:

package com.wang.reflect;

//学生实体类作为共享资源

class Student{

    String name;//姓名

    int age;//年龄

    boolean flag;//标记变量,判断当前学生对象是否已创建赋值好

}

//模拟生产者线程类

class SetStudent implements Runnable{

    //共享资源s

    private Student s;

    private int x=0;

    public SetStudent(Student s) {

        this.s=s;

    }

    @Override

    public void run() {

        while(true){

            synchronized (s) {

                if(s.flag){

                    try {

                        s.wait();

                    } catch (InterruptedException e) {

                        e.printStackTrace();

                    }

                }

                if(x%2==0){

                s.name="郭靖";

                s.age=24;

                }else{

                    s.name="黄蓉";

                    s.age=18;

                }

                x++;

                //生产完之后,将标记置为true,通知消费者来消费

                s.flag=true;

                //唤醒线程

                s.notify();

            }

        }

    }

}

//模拟消费者线程类

class GetStudent implements Runnable{

        //共享资源s

        private Student s;

        public GetStudent(Student s) {

            this.s=s;

        }

    @Override

    public void run() {

        while(true){

            synchronized (s) {

                if(!s.flag){

                    try {

                        s.wait();

                    } catch (InterruptedException e) {

                        e.printStackTrace();

                    }

                }

                System.out.println(s.name+":::"+s.age);

                //消费完以后将标记之置于false,通知生产者来生产

                s.flag=false;

                //唤醒线程

                s.notify();

            }

        }

    }

}

//测试类

public class StudentDemo {

    public static void main(String[] args) {

        Student s =new Student();

        SetStudent ss=new SetStudent(s);

        GetStudent gs=new GetStudent(s);

        Thread t1=new Thread(ss, "生产者");

        Thread t2=new Thread(gs, "消费者");

        t1.start();

        t2.start();

    }

}

在上面的代码中,生产者就是代表对Student属性进行赋值,消费者就是代表对Studnet属性进行打印,代码设置了等待唤醒机制.

上述代码可以优化的,可以讲生产者的赋值行为,和消费者的打印行为,封装到Student类中,写成两个同步方法.实现这两个功能.代码如下:

package com.wang.reflect;

//学生实体类作为共享资源

class Student {

    private String name;// 姓名

    private int age;// 年龄

    boolean flag;// 标记变量,判断当前学生对象是否已创建赋值好

    public synchronized void set(String name, int age) {

        if (this.flag) {

            try {

                this.wait();

            } catch (InterruptedException e) {

                e.printStackTrace();

            }

        }

        this.name = name;

        this.age = age;

        this.flag = true;

        this.notify();

    }

    public synchronized void get() {

        if (!this.flag) {

            try {

                this.wait();

            } catch (InterruptedException e) {

                e.printStackTrace();

            }

        }

        System.out.println(name + ":::" + age);

        this.flag = false;

        this.notify();

    }

}

// 模拟生产者线程类

class SetStudent implements Runnable {

    // 共享资源s

    private Student s;

    private int x = 0;

    public SetStudent(Student s) {

        this.s = s;

    }

    @Override

    public void run() {

        while (true) {

            if (x % 2 == 0) {

                s.set("郭靖", 27);

            } else {

                s.set("黄蓉", 18);

            }

            x++;

        }

    }

}

// 模拟消费者线程类

class GetStudent implements Runnable {

    // 共享资源s

    private Student s;

    public GetStudent(Student s) {

        this.s = s;

    }

    @Override

    public void run() {

        while (true) {

            s.get();

        }

    }

}

// 测试类

public class StudentDemo {

    public static void main(String[] args) {

        Student s = new Student();

        SetStudent ss = new SetStudent(s);

        GetStudent gs = new GetStudent(s);

        Thread t1 = new Thread(ss, "生产者");

        Thread t2 = new Thread(gs, "消费者");

        t1.start();

        t2.start();

    }

}