Java-Thread多线程的使用-阿里云开发者社区

一、线程，进程，并发，并行的概念

1.进程

进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。

程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。

进程是程序的一次执行过程，或者正在运行的程序，具有动态的生命周期，从创建，运行到消亡。

如下图：IDEA，浏览器，微信，任务管理器…都是一个进程

在这里插入图片描述

2.线程

线程（thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。

线程是由进程创建的，是进程的一个实体，一个进程中可以拥有多个线程。

单线程：同一时刻，只允许执行一个线程。

多线程：同一时刻可以执行多个线程。

3.并发和并行

并行，指的是多个事情，在同一时间点上同时发生了（并行的多个任务之间是不互相抢占资源的，只有在多CPU的情况中，才会发生并行）。

并发，指的是多个事情，在同一时间段内同时发生了（并发的多个任务之间是互相抢占资源的）。
同一时刻，多个任务交替执行，“同时拥有主机”的错觉，单核CPU实现的多任务就是并发。

二、线程的创建和使用

1.通过继承Thread类，重写run方法

class Demo extends Thread{
   
    @Override
    public void run() {
   
        super.run();
    }
}

在run方法中写入自定义的业务代码即可。

通过继承Thread类的方式实现多线程，开启多线程时需要直接调用类对象.start()即可。

Demo demo = new Demo();
demo.start();

2.实现Runnable接口，重写run方法

class Demo  implements Runnable{
   
    @Override
    public void run() {
   

    }
}

在run方法中写入自定义的业务代码即可。

通过实现Runnable接口的方式实现多线程，开启多线程时，需要将实现类对象丢给Thread类，以静态代理的模式去，然后使用线程类对象.start()启动多线程。

Demo demo = new Demo();
Thread thread = new Thread(demo);
thread.start();

3.使用案例

package com.robin;

public class ThreadInitDemo {
   


    public static void main(String[] args) {
   
        // 线程的创建 两种方式

        // 1.继承Thread 通过start方法开启线程
        TInit01 thread1 = new TInit01();
        thread1.start();
        // 2.实现Runnable接口
        TInit02 t2  = new TInit02();
        Thread thread2 = new Thread(t2);
        thread2.start();

    }
}

class TInit01 extends Thread{
   
    @Override
    public void run() {
   
        for (int i = 0; i < 60; i++) {
   
            // 休眠100毫秒
            try {
   
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
   
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程名 ==== "+Thread.currentThread().getName()+"  "+i);
        }
    }
}

class TInit02 implements Runnable{
   

    @Override
    public void run() {
   
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
   
            // 休眠100毫秒
            try {
   
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
   
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程名 ==== "+Thread.currentThread().getName()+"  "+i);
        }
    }
}

三、线程的常用方法

方法名	功能
setName	用来设置当前线程的名称
getName	用来获取当前线程的名称
start	使该线程开始执行，底层是start0()由jvm虚拟机进行调度
run	调用线程对象的run方法
setPriority	设定线程的优先级
getPriority	获取线程的优先级
sleep	使当前线程休眠指定的毫秒数
interrupt	中断线程（中断正在休眠的进程，其实就是wakeUp唤醒进程）

四、线程的退出和中断

1.线程的退出

线程退出：

当线程执行完成任务之后，会自动退出。
通过使用变量控制run（）方法退出的方式。

package com.robin;

public class ThreadExit01 {
   

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
   
        // 线程退出
        // 1.当线程执行完任务之后，会自动退出
        // 2.通过使用变量控制run()方法退出的方式  通知方式
        TExit tExit = new TExit();
        // 启动线程  
        Thread thread = new Thread(tExit);
        thread.start();
        // 原本的run()方法是无限循环，
        // 现在通过在主线程休眠10秒后，然后变量flag置为false，从而使run方法退出
        Thread.sleep(10*1000);
        tExit.setFlag(false);
    }


}
class TExit implements Runnable{
   

    // run方法中的循环控制变量
    private boolean flag = true;

    public void setFlag(boolean flag) {
   
        this.flag = flag;
    }

    @Override
    public void run() {
   
        while (flag){
   
            try {
   
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
   
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("舒克舒克~~~~~");
        }
    }
}

2.线程的中断

线程的中断：

yield 线程的礼让，让出cpu,但是让出cpu的时间不确定，所以不一定成功
join 线程的插队（“中断”），插队线程插入成功后，立刻执行插入的线程，直到执行完插入的线程之后，才接着执行被中断的线程。

package com.robin;

public class ThreadInterrupt01 {
   

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
   
        // 线程的中断
        // 1.yield 线程的礼让，让出cpu,但是让出cpu的时间不确定，所以不一定成功
        // 2.join 线程的插队（“中断”），插队线程插入成功后，立刻执行插入的线程，直到执行完插入的线程之后，才接着执行被中断的线程

        InterruptT t1 = new InterruptT();
        // 开启多线程
        Thread thread = new Thread(t1);
        thread.start();

        // main 线程,当 main线程的for执行5次后，中断执行子线程thread(原本两人是交替执行的，执行中断以后，子线程执行完毕以后，主线程才会接着执行)
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
   
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("线程==>"+Thread.currentThread().getName()+"===>hi!!!!!"+i);
            if(i==5){
   
                thread.join();
            }
        }
    }
}
class InterruptT implements Runnable{
   

    @Override
    public void run() {
   
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
   
            try {
   
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
   
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程==>"+Thread.currentThread().getName()+"==>hello,"+i);
        }
    }
}

五、用户线程和守护线程

1.用户线程

用户线程，也叫工作线程，当线程的任务执行完毕后或者使用通知方式结束

2.守护线程

守护线程，为工作线程服务，当所有的用户线程结束后，守护线程自动结束。

可以通过线程对象.setDaemon()的方式来设置一个普通的用户线程为一个守护线程，然后需要注意的是，必须在线程启动之前设置否则会抛出异常 IllegalThreadStateException

package com.robin;

public class ThreadDaemon01 {
   

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

        ThreadDaemon_t threadDaemon_t = new ThreadDaemon_t();
        // 守护线程的设置可以通过，线程.setDaemon()方法来设置，且必须是在线程启动之前
        Thread thread = new Thread(threadDaemon_t);
        thread.setDaemon(true); // ture为设置守护线程
        thread.start();

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
   
            System.out.println("舒克在开飞机=========");
            // 设置休眠时间
            Thread.sleep(1000);
        }
    }


}

class ThreadDaemon_t implements Runnable{
   

    @Override
    public void run() {
   
        // 设置一个无限循环，不停的输出
        while (true){
   
            // 设置一个线程休眠时间，不然因为循环太少不好观察
            try {
   
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
   
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("贝塔在开坦克~~~~");
        }

    }


}

六、线程的生命周期和线程的状态

1.线程的生命周期

tip: 这里就直接用韩老师的图了…

在这里插入图片描述

2.线程的状态

在Java中，线程的状态一共有六种，其实也可以算作七种，因为RUNNABLE可以分为就绪态（ready）和运行态 (running)。

初始(NEW)：新创建了一个线程对象，但还没有调用start()方法。
运行(RUNNABLE)：Java线程中将就绪（ready）和运行中（running）两种状态笼统的称为“运行”。
线程对象创建后，其他线程(比如main线程）调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获取CPU的使用权，此时处于就绪状态（ready）。就绪状态的线程在获得CPU时间片后变为运行中状态（running）。
阻塞(BLOCKED)：表示线程阻塞于锁。
等待(WAITING)：进入该状态的线程需要等待其他线程做出一些特定动作（通知或中断）。
超时等待(TIMED_WAITING)：该状态不同于WAITING，它可以在指定的时间后自行返回。
终止(TERMINATED)：表示该线程已经执行完毕。

七、线程同步sync及线程的死锁

1.线程的同步 synchronized

线程同步机制，即保证数据在任何同一时刻内，只能最多被一个线程访问，以保证数据的完整性。

在Java中提供了关键字 synchronized ，用于实现线程的同步。

同步代码块

// synchronized 其实提供了一把锁
synchronized(对象){
     
// 同步执行的代码，或者共享的资源
}

同步方法

synchornized 放到方法声明中，表示该方法为同步方法

public synchornized void 方法名( 参数){
     
// 同步执行的代码，或者共享的资源
}

互斥锁

1.Java语言中，引入了对象互斥锁的概念，来保证共享数据操作的完整性。
2.每个对象都对应于一个可称为“互斥锁”的标记，这个标记用来保证在任意时刻，只能有一个线程访问该对象。
3.关键字synchronized来与对象的互斥锁联系。当某个对象用synchronized修饰时，表明该对象在任一时刻只能由一个线程访问。
4.同步的局限性：导致程序的执行效率降低
5.同步方法（非静态的)的锁可以是this，也可以是其他对象(要求是同一个对象)

注意事项：

1.如果同步方法没有使用static修饰，那么默认的锁对象为this
2.如果同步方法有static修饰，那么默认的锁对象为：当前类.class

售票问题（超卖产生的原因以及互斥锁解决超卖）

某车站售卖车票，分4个窗口，同时进行售卖，一共有两百张票：

package com.robin;

public class SellTicketSync {
   

    public static void main(String[] args) {
   
        // 利用线程同步来解决之前的多线程售卖票数超卖的问题
        SellT sellT = new SellT();


        // 开启线程
        new Thread(sellT).start();
        new Thread(sellT).start();
        new Thread(sellT).start();
        new Thread(sellT).start();

    }


}

class SellT implements Runnable{
   

    private int ticketNums = 200;

    @Override
    public void run() {
   
        while (true){
   
            if(ticketNums<=0){
   
                System.out.println("票卖光了");
                break;
            }
            try {
   
                Thread.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
   
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"窗口"+"售卖了一张票，还剩余"+(--ticketNums));
        }
    }
}

运行结果：出现了票是负数的情况。

原因是，在票数为1的时候，四个线程可以同时进入，因为它们当前的访问到的票数都是大于0的，然后4个线程进行票数减减操作，所以会出现负数。

在这里插入图片描述

利用互斥锁，解决上面票数超卖的问题：

package com.robin;

public class SellTicketSync {
   

    public static void main(String[] args) {
   
        // 利用线程同步来解决之前的多线程售卖票数超卖的问题
        SellT sellT = new SellT();

        // 开启线程
        new Thread(sellT).start();
        new Thread(sellT).start();
        new Thread(sellT).start();
        new Thread(sellT).start();

    }


}

class SellT implements Runnable{
   

    private int ticketNums = 200;
    private boolean flag = true;

    // 使用 synchronized 使sell()方法成为一个同步方法块儿
    public synchronized void sell(){
   
        if(ticketNums<=0){
   
            System.out.println("票卖光了");
            flag = false;
            return;
        }
        try {
   
            Thread.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
   
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"窗口"+"售卖了一张票，还剩余"+(--ticketNums));
    }

    @Override
    public void run() {
   
        while (flag){
   
            sell();
        }
    }
}

在这里插入图片描述

2.线程的死锁

死锁产生的原因，就是同时竞争同一个共享资源,多个线程都占用了对方的锁资源，谁都不想让谁先获取，导致了死锁，

比如最常见的，线程A占有资源1，同时想占有资源2，线程B占有资源2，也想占有资源1，但是资源1和资源2都只有一份便形成了死锁。
在这里插入图片描述

产生死锁的片段：

 if (flag){
   
            synchronized (o1){
   
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了 o1 ");
                synchronized (o2){
   
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了 o2 ");
                }
            }

        }else{
   
            synchronized (o2){
   
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了 o2 ");
                synchronized (o1){
   
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了 o1 ");
                }
            }
        }

完整的死锁demo:

package com.robin;

public class DeadLock01 {
   

    public static void main(String[] args) {
   
        // 模拟死锁,就是同时对共享资源的争夺
        DeadT t1 = new DeadT(true);
        DeadT t2 = new DeadT(false);
        //开启多线程
        new Thread(t1).start();
        new Thread(t2).start();
        // 产生死锁 ,打印下面两句后无法继续执行
        //Thread-0拿到了 o1
        //Thread-1拿到了 o2
    }
}

class DeadT implements Runnable{
   

    // 定义两个资源,必须用static，否则资源就不是这两个了
    static Object o1 = new Object();
    static Object o2 = new Object();

    // 循环标志
    private boolean flag ;

    public DeadT(boolean flag) {
   
        this.flag = flag;
    }

    @Override
    public void run() {
   
        if (flag){
   
            synchronized (o1){
   
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了 o1 ");
                synchronized (o2){
   
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了 o2 ");
                }
            }

        }else{
   
            synchronized (o2){
   
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了 o2 ");
                synchronized (o1){
   
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了 o1 ");
                }
            }
        }
    }
}