Java多线程基础

简介: 本文主要讲解多线程相关知识,分为两部分。第一部分涵盖多线程概念(并发与并行、进程与线程)、Java程序运行原理(JVM启动多线程特性)、实现多线程的两种方式(继承Thread类与实现Runnable接口)及其区别。第二部分涉及线程同步(同步锁的应用场景与代码示例)及线程间通信(wait()与notify()方法的使用)。通过多个Demo代码实例,深入浅出地解析多线程的核心知识点,帮助读者掌握其实现与应用技巧。

文章分两份,第一份主要内容为1-4点

  • 1.多线程的概念
  • 2.Java程序运行原理
  • 3.实现多线程的2种方式
  • 4.2种方式的区别
  • 5.线程同步(同步锁)
  • 6.同步线程之间的通讯

1.多线程的概念
(1)并发和并行
并行:多个CPU实例或是多台机器同时执行一段处理逻辑,是真正的同时
并发:通过CUP调度算法,让用户看上去同时去执行,实际上从CPU操作层面并不是真正的同时。并发往往需要公共的资源,对公共资源的处理和线程之间的协调是并发的难点。
(2)什么是进程
进程:一个应用程序就是一个进程。
多进程:在操作系统中,能同时运行多个任务程序(并发)。
(3)什么是线程
线程:是操作系统能够进行运算调度的最小单位。
多线程:一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行且独立执行不同的任务(提高程序的效率)。
多线程应用场景:服务器同时处理多个用户端请求,教学电脑控屏软件同时共享屏幕给多个电脑。

2.Java程序运行原理
Java命令会启动Java虚拟机,启动JVM,等于启动了一个应用程序,也就是启动了一个进程,该进程会自动启动一个“主线程”,然后主线程去调用某个类的main方法。
面试题:JVM的启动是多线程吗
JVM启动至少启动了垃圾回收线程和主线程,所以是多线程的。

3.实现多线程的2种方式

  • (1).继承Thread类
  • (2).实现Runnable接口

(1).继承Thread类
1.定义类继承Thread
2.重写run方法
3.把新线程要做的事情写在run方法里
4.创建线程对象
5.开启新线程
以下是四个Demo加强理解

Demo1
1.png

Demo2
2.png

Demo3
3.png

Demo4
4.png

(2)实现Runnable接口
1.定义类实现Runnable接口
2.实现run方法
3.把新线程要做的事情写在run方法里
4.创建自定义的Runnable的子类对象
5.创建Thread对象,传入Runnable
6.调用start()开启新线程

以下是两个Demo加强理解
Demo5
5.png

Demo6
6.png

4.实现多线程的2种方式的区别
继承Thread:
好处:可以直接使用Thread类中的方法,代码简单。
弊端:如果已经有了父类,就不能使用这种方法。

实现Runnable接口
好处:即使自己定义的线程类已经有了父类也没有关系,接口是可以多实现的。
弊端:不能直接使用Thread中的方法,需要先获取到线程对象后,才能得到Thread的方法,代码复杂

5.线程同步(同步锁)
什么情况下需要同步

  • 当多线程并发,有多段代码同时执行时,我们希望某一段代码执行的过程中CPU不要切换到其他线程工作,这时需要用到同步。
  • 如果两段代码是同步的,那么同一时间只能执行一段,在一段代码没有执行结束前,不会执行另外一段代码

同步代码块

  • 使用synchronized 关键字加上一个锁对象来定义一段代码,这就叫同步代码块
  • 多个同步代码块如果使用相同的锁对象,那么他们就是同步的

下面来个Demo加深理解

//多线程引发的安全问题(如果同时执行多个线程可能会出现2个线程同时具备CPU的执行资格)-->用同步来解决
//经典案例,买票系统
public class Demo4 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建4个售票窗口
        TicketThread t1=new TicketThread("A");
        TicketThread t2=new TicketThread("B");
        TicketThread t3=new TicketThread("C");
        TicketThread t4=new TicketThread("D");
        //开启线程
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        t4.start();
    }

}
class TicketThread extends Thread{
    //共享定义100张票
    static int tikets=100;//四个线程共享数据

    public TicketThread(String name) {
        super(name);
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            //synchronized:同步,参数:一把锁,锁可以是任何对象,如果有多个需要同步,注意一定要用同一把锁。
      synchronized ("nihao") {//这里不用this,没有针对性,不是唯一的
          if(tikets>0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"已售票号"+tikets--);
            }else{
                break;
            }
            }

        }
    }
}

6.同步线程之间的通讯
什么时候需要通信

  • 多个线程并发执行时,在默认情况下CPU是随机切换线程的
  • 如果我们希望他们有规律的执行,就可以使用通信,例如每个线程执行一次打印

怎么通信

  • 如果希望线程等待,就调用wait();
  • 如果希望唤醒等待的线程,就调用notify();
  • 这两个方法必须在同步代码中执行,并且使用同步锁对象来调用。

    下面来个Demo加深理解

//想看到的效果是ABABAB型输出
public class Demo1 {
   public static void main(String[] args) {
       //创建打印对象
       final Shuchu sc=new Shuchu();
    new Thread(){
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    sc.scw1();
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }

            }



        }
    }.start();
    new Thread(){
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    sc.scw2();
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }

            }

        }
    }.start();
}
}
/*等待唤醒机制
 * 在同步对象中锁对象是谁,就用哪个对象来调用wait();
 * 面试题:sleep()和wait()的区别:
 * 1.sleep()方法必须传入参数,参数就是时间,时间到了能自己醒来
 * wait()方法不是必须要传入参数,如果没有参数就等待,如果传入参数就到时间后等待
 * 2.sleep()方法在同步中不释放锁
 * wait()方法在同步中释放锁
 * 
 */
class Shuchu{
    private int flag=1;//定义一个标志位

    public void scw1() throws InterruptedException{
        synchronized (this) {
            while(flag!=1){
                this.wait();    
            }
            System.out.print("1");
            System.out.print("2");
            System.out.print("3");
            System.out.print("4");
            System.out.println("5");
            flag=2;
            this.notify();//随机唤醒另外一条线程
        }

    }
    public void scw2() throws InterruptedException{
        synchronized (this) {
            while(flag!=2){
                this.wait();
            }
            System.out.print("A");
            System.out.print("B");
            System.out.print("C");
            System.out.print("D");
            System.out.println("E");    
            flag=1;
            this.notify();//随机唤醒另外一条线程
        }
    }
}

面试题:sleep()和wait()的区别:

  • 1.sleep()方法必须传入参数,参数就是时间,时间到了能自己醒来
    wait()方法不是必须要传入参数,如果没有参数就等待,如果传入参数就到时间后等待

  • 2.sleep()方法在同步中不释放锁
    wait()方法在同步中释放锁

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