Java知识点--多线程基础【我的1024】

╰半夏微凉° 2024-04-01 09:12 48阅读 0赞

#### 多线程基础 ####

*   *  一、线程相关概念
     *  二、线程基本使用
     *   *   *  (一) 继承Thread类，重写run方法
             *  (二) 实现Runnable接口，重写run方法
     *  三、线程终止
     *   *   *  (一)基本说明
             *  (二)操作
             *  (三)代码演示
     *  四、线程常用方法
     *   *   *  (一)第一组
             *  注意事项：
             *  代码演示：
             *  (二)第二组
             *  代码演示：
     *  五、用户线程和守护线程
     *   *   *  应用场景：
             *  代码演示：
     *  六、线程的生命周期
     *   *   *  1、JDK 中用 Thread.State 枚举表示了线程的几种状态
             *  2、线程状态转换图
     *  七、线程的同步
     *   *   *  1、应用场景：
             *  2、代码演示：
     *  八、线程的死锁
     *   *   *  1、基本介绍
             *  2、发生场景：
             *  3、代码演示：
     *  九、释放锁
     *   *   *  1、下面操作会释放锁
             *  2、 下面操作不会释放锁

### 一、线程相关概念 ###

> 1、**程序**：是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。简单的说：`就是我们写的代码`。  
> 2、**进程**：是指运行中的程序，比如我们使用QQ，就启动了一个进程，操作系统就会为 该进程分配内存空间。当我们使用迅雷，又启动了一个进程，操作系统将为迅雷分配新的内存空间。  
> 进程是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是动态过程：有它自身的产生、存在和消亡的过程。  
> 3、**线程**：是进程创建的，是进程的实体，`一个进程可以有多个线程`，例如使用迅雷下载文件，迅雷相当于进程，下载的文件相当于线程。  
> 4、**单线程**：同一时刻，`只允许执行一个线程`。  
> 5、**多线程**：同一时刻，`可以执行多个线程`。例如：使用迅雷可以同时下载多个文件。  
> 6、**并发**：同一时刻，`多个任务交替进行`。单核CPU实现的多任务就是并发。  
> 7、**并行**：同一时刻，`多个任务同时进行`。多核CPU可以实现并行，当任务较多时，并发和并行有可能同时发生。

### 二、线程基本使用 ###

> 创建线程有两种方法：  
> 1、继承`Thread`类，重写`run`方法。  
> 2、实现`Runnable`接口，重写`run`方法。  
> 注意：`Thread`类实现了`Runnable`接口。

##### (一) 继承Thread类，重写run方法 #####

public class Thread01 {
        
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            Cat cat = new Cat();
            cat.start();
            System.out.println("主线程" + Thread.currentThread().getName());
            for (int i = 1; i <= 5; i++) {
        
                System.out.println("主线程i=" + i);
                Thread.sleep(1000);
            }
        }
    }
    class Cat extends Thread{
        
        int times = 0;
        @Override
        public void run() {
        
            while (true) {
        
                System.out.println("你好" + (++times) + Thread.currentThread().getName());
                try {
        
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                if (times == 5){
        
                    break;
                }
            }
        }
    }

> 1、在继承`Thread`类，重写了`run()`方法后，在`main`方法中需要创建对象，并调用`start()`方法，启动线程。  
> 2、使用`start()`方法，会调用重写的`run()`方法。  
> 3、如果`main`方法中，`start()`方法后面还有执行语句，并且`run()`方法中也有执行语句，`main`线程中会启动一个子线程`Thread-0`，主线程不会阻塞，主线程与子线程会交替执行。  
> 注意：如果主线程执行完毕，但子线程未执行完，进程不会结束，所有线程执行完毕后，进程自动结束。  
> 4、在主线程中为什么使用`start()`方法去调用`run()`方法，而不是直接调用`run()`方法，因为`run()`方法是一个普通方法，没有真正启动线程，如果调用`run()`方法，就会将`run()`方法执行完毕后，再执行`main`方法剩余语句，主线程就会阻塞。

所以上面程序都运算结果是：

主线程main
    主线程i=1
    你好1Thread-0
    主线程i=2
    你好2Thread-0
    主线程i=3
    你好3Thread-0
    主线程i=4
    你好4Thread-0
    主线程i=5
    你好5Thread-0

##### (二) 实现Runnable接口，重写run方法 #####

public class Thread02 {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Dog dog = new Dog();
            Thread thread = new Thread(dog);
            thread.start();
        }
    }
    
    class Dog implements Runnable{
        
        @Override
        public void run() {
        
            int count = 0;
            while (true) {
        
                System.out.println("小狗汪汪叫" + (++count) + Thread.currentThread().getName());
                try {
        
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                if (count == 10){
        
                    break;
                }
            }
        }
    }

> 1、因为`Runnable`接口中没有`start()`方法，所以需要`代理`。  
> 2、先在main方法中需要创建对象，然后创建一个`Thread`对象，将之前创建的对象`传入Thread`，借助Thread，调用`start()`方法，创建线程。  
> 3、建议使用`Runnable`，因为实现Runnable接口更加适合多个线程共享一个资源的情况，避免了单继承的限制。

### 三、线程终止 ###

##### (一)基本说明 #####

> 1、当线程执行完任务时会自动退出。  
> 2、也可以使用变量控制`run()`方法退出终止线程。

##### (二)操作 #####

> 1、如果一个线程中的`run()`方法内部是一个`while(true){}`,即一个`无限循环`。  
> 2、我们可以在线程内部，创建一个`boolean属性loop`，让loop = true，然后`while(loop){}`。  
> 3、再提供一个`setLoop`方法，这样就可以在其他类中调用setLoop方法，改变boolean值，来控制线程终止。

##### (三)代码演示 #####

public class ThreadExit {
        
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            T t = new T();
            t.start();
            Thread.sleep(10000);
            t.setLoop(false);
        }
    }
    
    class T extends Thread{
        
        private boolean loop = true;
        private int times = 0;
        
        @Override
        public void run() {
        
            while (loop){
        
                System.out.println("hello" + (++times));
                try {
        
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    
        public void setLoop(boolean loop) {
        
            this.loop = loop;
        }
    }

### 四、线程常用方法 ###

##### (一)第一组 #####

> 1、**setName**：设置线程名称，使之与参数name相同。  
> 2、**getName**：返回该线程名称。  
> 3、**start**：使该线程开始执行，JAVA虚拟机底层调用该线程的start0方法。  
> 4、**run**：调用线程对象的run方法。  
> 5、**setPriority**：更改线程的优先级。  
> 6、**getPriority**：获取线程的优先级。  
> 7、**sleep**：在指定的毫秒数内，让当前正在执行的线程休眠。  
> 8、**interrupt**：中断线程。

##### 注意事项： #####

> 1、`start()`底层会创建新的线程，调用run()，`run()`就是一个简单的方法调用，`不会启动新线程`。  
> 2、`中断线程一般用于中断正在休眠的线程`，并没有真正的结束线程，所以如果线程中每输出内容后，会调用`Thread.sleep()`进行休眠的话，我们可以调用`interrupt()`方法将其`提前唤醒`。

##### 代码演示： #####

public class ThreadMethod01 {
        
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            T t = new T();
            t.setName("邱崇源");
            t.setPriority(1);
            t.start();
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
        
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("hi" + i);
            }
            System.out.println(t.getName() + "优先级是" + t.getPriority());
            t.interrupt();
        }
    }
    class T extends Thread{
        
        @Override
        public void run() {
        
            while (true){
        
                for (int i = 0; i < 100; i++) {
        
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在吃包子" + i);
                }
                try {
        
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "休眠中");
                    Thread.sleep(10000);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被唤醒了");
                }
            }
        }
    }

##### (二)第二组 #####

> 1、**yield**：是一个`静态方法`，表示`线程的礼让`。让出`CPU`，让其他线程执行，但是`不一定成功`，因为这取决于CPU，如果CPU认为两个线程可以一起执行，则不进行礼让，所以`如果CPU的核数多，并且线程数少，礼让就会大概率失败`。  
> 2、**join**：表示`线程的插队`，假如主线程与子线程正在交替运行，我们想`先让子线程执行`完毕，然后再让主线程执行，就可以使用线程插队，在主线程中，创建子线程对象，并调用`join`方法，可以实现线程插队，线程插队`一定会成功`，先`执行完插入线程任务后，再继续执行主线程`。

##### 代码演示： #####

public class ThreadMethod02 {
        
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            A a = new A();
            a.start();
            for (int i = 1; i <= 20; i++) {
        
                System.out.println("主线程(小弟)吃了" + i + "个包子");
                Thread.sleep(1000);
                if (i == 5) {
        
                    System.out.println("主线程(小弟)让子线程(大哥)先吃");
                    a.join();
                    //Thread.yield();
                    System.out.println("子线程(大哥)吃完了，主线程(小弟)接着吃");
                }
            }
        }
    }
    
    class A extends Thread {
        
        @Override
        public void run() {
        
            for (int i = 1; i <= 20; i++) {
        
                System.out.println("子线程(大哥)吃了" + i + "个包子");
                try {
        
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

### 五、用户线程和守护线程 ###

> 1、**用户线程**：也叫`工作线程`，线程的任务执行完或通知方式结束。  
> 2、**守护线程**：一般是`为工作线程服务`的，当`所有的用户线程结束`，`守护线程自动结束`。

##### 应用场景： #####

如果有两个线程，主线程运行结束，但子线程是无限循环。我们想让主线程结束的同时，子线程也结束，就需要让子线程变成守护线程。  
在主线程中，创建子线程对象，并调用`setDaemon（true）`，让子线程变成守护线程。  
注意：一定要放在`start方法之前`。

##### 代码演示： #####

public class ThreadMethod03 {
        
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            MyDaemonThread myDaemonThread = new MyDaemonThread();
            myDaemonThread.setDaemon(true);
            myDaemonThread.start();
            for (int i = 1; i <= 10; i++) {
        
                System.out.println("宝强正在辛苦工作...");
                Thread.sleep(1000);
            }
            System.out.println("宝强回家了，宋喆仓惶跑路...");
        }
    }
    class MyDaemonThread extends Thread{
        
        @Override
        public void run() {
        
            while (true){
        
                System.out.println("马蓉与宋喆正在爽歪歪...");
                try {
        
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

### 六、线程的生命周期 ###

##### 1、JDK 中用 Thread.State 枚举表示了线程的几种状态 #####

![在这里插入图片描述][889178902e864ad29cb30d766239ba86.png_pic_center]

##### 2、线程状态转换图 #####

![在这里插入图片描述][812f88cf021b467dbeb1c83cd2c0ea0a.png_pic_center]

### 七、线程的同步 ###

##### 1、应用场景： #####

> 假如有100张票，有三个线程同时进入该方法买票，票就有可能超卖。所以我们需要线程同步机制，保证数据在同一时刻，最多有一个线程访问。  
> 可以采取同步方法，在方法中加入`synchronized`关键字。  
> 也可以采用同步代码块，`synchronized（对象）{}`。  
> 注意：`synchronized是非公平锁`，如果这次第一个线程访问了数据，那么下一次第一个线程也有可能访问到数据。  
> 如果同步方法是`非静态`的，那么锁可以是this，也可以是其他对象，但要求是同一个对象。  
> 例：`synchronized（this）`。  
> 如果同步方法是`静态`的，锁为当前类本身。  
> 例：`synchronized（类名：class）`。

##### 2、代码演示： #####

public class SellTicket {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            SellTicket02 sellTicket04 = new SellTicket02();
            Thread thread1 = new Thread(sellTicket04);
            Thread thread2 = new Thread(sellTicket04);
            Thread thread3 = new Thread(sellTicket04);
            thread1.start();
            thread2.start();
            thread3.start();
        }
    }
    
    class SellTicket02 implements Runnable {
        
        public static int ticket = 100;
        private boolean loop = true;
    
        public synchronized void sell() {
        
            if (ticket <= 0) {
        
                loop = false;
                return;
            }
            System.out.println("卖出了一张票,还剩" + (--ticket) + "张");
            try {
        
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        @Override
        public void run() {
        
            while (loop) {
        
                sell();
            }
        }
    }

### 八、线程的死锁 ###

##### 1、基本介绍 #####

多个线程都占用了对方的锁资源，但不肯相让，就导致了死锁，在编程中，一定要避免死锁的发生。

##### 2、发生场景： #####

> 例如：A和B的面前都各有两道门，A的第一道门是o1，第二道门是o2。B的第一道门是o2，第二道门是o1。他们的面前有两把锁，一个是o1锁，一个是o2锁，假如A抢到了o1锁，B抢到了o2锁，但是他们只可打开各自的第一道门，第二道门都没有打开，那么他们都无法释放自己的锁资源，又不可能相让，因此发生了死锁。

##### 3、代码演示： #####

public class DeadLock_ {
        
    	public static void main(String[] args) {
         //模拟死锁现象 
    		DeadLockDemo A = new DeadLockDemo(true); 
    		A.setName("A 线程"); 
    		DeadLockDemo B = new DeadLockDemo(false); 
    		B.setName("B 线程");
    		A.start(); 
    		B.start(); 
    	} 
    }
    
    class DeadLockDemo extends Thread {
         
    	static Object o1 = new Object();// 保证多线程，共享一个对象,这里使用 static 
    	static Object o2 = new Object(); 
    	boolean flag; 
    	
    	public DeadLockDemo(boolean flag) {
        //构造器 
    		this.flag = flag; 
    	}
    	
    	@Override 
    	public void run() {
          
    		if (flag) {
         
    			synchronized (o1) {
         
    				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入 1"); 
    				synchronized (o2) {
         
    					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入 2"); 
    				} 
    			} 
    		} else {
        
    			synchronized (o2) {
         
    				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入 3"); 
    				synchronized (o1) {
          
    					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入 4"); 
    				} 
    			} 
    		} 
    	} 
    }

### 九、释放锁 ###

##### 1、下面操作会释放锁 #####

> 当前线程的同步方法，同步代码块执行结束。  
> 当前线程在同步代码块，同步方法中遇到`break，return`。  
> 当前线程在同步代码块，同步方法中出现了未处理的`错误或异常`，导致异常结束。  
> 当前线程在同步代码块，同步方法中执行的线程对象的`wait方法`，当前线程暂停，并释放锁。

##### 2、 下面操作不会释放锁 #####

> 线程执行同步代码块和同步方法时，程序调用`Thread.sleep()，Thread.yield()`方法暂停当前线程的执行，不会释放锁。  
> 线程执行同步代码块时，其他线程调用了该线程的`suspend()`方法将该线程挂起，该线程不会释放锁。

[889178902e864ad29cb30d766239ba86.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/1179b1eb6c494d2e9bc286181b689d62.png
[812f88cf021b467dbeb1c83cd2c0ea0a.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/23424706ec654bc1bb4d02313b0faec2.png