一篇文章搞懂多线程

清疚 2022-12-12 12:27 343阅读 0赞

目录

一、基本概念

二、线程的创建

三、线程的生命周期

四、线程的编号和名称

五、常用的方法

六、线程同步机制

前言

多线程几乎是面试的必考点，重要性不言而喻。但是工作中如果没经常使用，其相关知识就会很快忘记。下面我对多线程的知识点梳理一下，以便下次需要的时候可以随时查阅（ps:文章有点长，需要耐心查看）。为方便理解，我尽量使用通俗易懂的语言表述。

一、基本概念

1、程序

　　数据结构 + 算法，主要指存放在硬盘上的可执行文件。换言之，就是编写的代码。

2、进程

　　主要指运行在内存中的可执行文件。 换言之，就是正在运行的程序，如下图所示，电脑中会有很多单独运行的程序，这些就是进程

adbd9ed7b1644f5eecac335f7b901c83.png

3、线程

线程就是进程内部的程序流，操作系统内部支持多进程，而每个进程的内部又支持多线程。换句话说，进程中的最小执行单位就是线程，并且一个进程中至少有一个线程。

4、串行

  1.   相对单条线程来说的，单线程中执行多个任务。在这个线程中，执行多任务顺序是，任务A -> 任务B ->  任务C ... 必须按照顺序来。跟跑接力赛一样，第一棒跑完，第二棒才跑，然后第三棒、第四棒。

5、并行

开启多条线程。在同一个时刻，比如任务A被同时执行，这是严格意义的时间上的重叠。跟跑接力赛一样，裁判喊123，第一棒同时出发，不差毫秒，第二棒同时接棒…（当然这是理想情况 ）。

6、并发

　 所谓并发就是指宏观并行微观串行的机制。就是肉眼看上去一个程序在同时执行，其实它在偷偷串行。

7、多线程

  1.  多线程是采用时间片轮转法来保证多个线程的并发执行。假如时间片是沙漠里的一瓶水，有几个人，就是你喝一口，我喝一口。保证大家活着走出沙漠（类比线程执行完成）就是多线程。

二、线程的创建

1、Thread类

  1.    java.lang.Thread类代表线程，任何线程对象都是Thread类（子类）的实例。

2、创建方式
（1）继承Thread类

　　定义一个类，继承Thread类并重写run方法，然后创建这个类的对象，再调用start方法。

  1.   举个例：
  3. public class SubThreadRun extends Thread {
  5.     @Override
  6.     public void run() {
  7.         // 打印1 ~ 20之间的所有整数
  8.         for (int i = 1; i <= 20; i++) {
  9.             System.out.println("run方法中：i = " + i); // 1 2 ... 20
  10.         }
  11.     }
  12. }
  14. public class SubThreadRunTest {
  16.     public static void main(String[] args) {
  18.         // 1.声明Thread类型的引用指向子类类型的对象
  19.         Thread t1 = new SubThreadRun();
  20.         // 2.调用run方法测试，本质上就是相当于对普通成员方法的调用，因此执行流程就是run方法的代码执行完毕后才能继续向下执行
  21.         //t1.run();
  22.         // 用于启动线程，Java虚拟机会自动调用该线程类中的run方法
  23.         // 相当于又启动了一个线程，加上执行main方法的线程是两个线程
  24.         t1.start();
  26.         // 打印1 ~ 20之间的所有整数
  27.         for (int i = 1; i <= 20; i++) {
  28.             System.out.println("-----------------main方法中：i = " + i); // 1 2 ... 20
  29.         }
  30.     }
  31. }

　　　其中，SubThreadRun 类继承了Thread类，并重写了run方法。这里创建了对象t1，再用 t1 调用start方法，这就开启了一个新线程啦。

  1.        运行结果如下，可以看到main方法和run方法 在交替运行，这就是多线程。

aab3f52defdb344edca95a324172e4c8.png

（2）实现Runnable接口

　　定义一个类，实现Runnable接口并重写run方法，创建这个类的对象作为实参来构造Thread类型的对象，然后使用Thread类型的对象调用start方法。
举个例：

  1. public class SubRunnableRun implements Runnable {
  2.     @Override
  3.     public void run() {
  4.         // 打印1 ~ 20之间的所有整数
  5.         for (int i = 1; i <= 20; i++) {
  6.             System.out.println("run方法中：i = " + i); // 1 2 ... 20
  7.         }
  8.     }
  9. }
  11. public class SubRunnableRunTest {
  13.     public static void main(String[] args) {
  15.         // 1.创建自定义类型的对象，也就是实现Runnable接口类的对象
  16.         SubRunnableRun srr = new SubRunnableRun();
  17.         // 2.使用该对象作为实参构造Thread类型的对象
  18.         // 由源码可知：经过构造方法的调用之后，Thread类中的成员变量target的数值为srr。
  19.         Thread t1 = new Thread(srr);
  20.         // 3.使用Thread类型的对象调用start方法
  21.         // 若使用Runnable引用构造了线程对象，调用该方法(run)时最终调用接口中的版本
  22.         // 由run方法的源码可知：if (target != null) {
  23.         //                         target.run();
  24.         //                    }
  25.         // 此时target的数值不为空这个条件成立，执行target.run()的代码，也就是srr.run()的代码
  26.         t1.start();
  27.         //srr.start();  Error
  29.         // 打印1 ~ 20之间的所有整数
  30.         for (int i = 1; i <= 20; i++) {
  31.             System.out.println("-----------------main方法中：i = " + i); // 1 2 ... 20
  32.         }
  33.     }
  34. }

其中，SubRunnableRun 类实现了Runnable接口，并重写了run方法。这里创建了对象srr，再将作为实参来构造Thread类型的对象 t1，然后t1调用 start 方法，这就开启了一个新线程啦。

  1.        运行结果如下，可以看到 main方法和 run方法 在交替运行，这就是多线程。

c0c395bd1a27fd72b9cb41c55b0a5a2d.png

（3）匿名内部类的方式

　　匿名内部类方式创建和启动线程，其实是上述两种方式的另外种写法。代码如下：

  1. public class ThreadNoNameTest {
  3.     public static void main(String[] args) {
  5.         // 匿名内部类的语法格式：父类/接口类型 引用变量名 = new 父类/接口类型() { 方法的重写 };
  6.         // 1.使用继承加匿名内部类的方式创建并启动线程
  7.         /*Thread t1 = new Thread() {
  8.             @Override
  9.             public void run() {
  10.                 System.out.println("张三说：在吗？");
  11.             }
  12.         };
  13.         t1.start();*/
  14.         new Thread() {
  15.             @Override
  16.             public void run() {
  17.                 System.out.println("张三说：在吗？");
  18.             }
  19.         }.start();
  21.         // 2.使用实现接口加匿名内部类的方式创建并启动线程
  22.         /*Runnable ra = new Runnable() {
  23.             @Override
  24.             public void run() {
  25.                 System.out.println("李四说：不在。");
  26.             }
  27.         };
  28.         Thread t2 = new Thread(ra);
  29.         t2.start();*/
  30.         /*new Thread(new Runnable() {
  31.             @Override
  32.             public void run() {
  33.                 System.out.println("李四说：不在。");
  34.             }
  35.         }).start();*/
  36.         // Java8开始支持lambda表达式： (形参列表)->{方法体；}
  37.         /*Runnable ra = ()-> System.out.println("李四说：不在。");
  38.         new Thread(ra).start();*/
  40.         new Thread(()-> System.out.println("李四说：不在。")).start();
  41.     }
  42. }

执行结果

3833ef661d3aa5512a353a3ba2957a3a.png

（4）其他方式

　　其实还有两种方式，一个是实现Callable接口，另一个是线程池方式。后续再讲解。

3、执行流程

（1）执行main方法的线程叫做主线程，执行run方法的线程叫做新线程/子线程。

（2）main方法是程序的入口，对于start方法之前的代码来说，由主线程执行一次，当start方法调用成功后线程的个数由1个变成了2个，新启动的线程去执行run方法的代码， 线程继续向下执行，两个线程各自独立运行互不影响。

（3）当run方法执行完毕后子线程结束，当main方法执行完毕后主线程结束。

（4）两个线程执行没有明确的先后执行次序，由操作系统调度算法来决定。

4、相关方法

1fa709ff9853b77dde2b0b2d32736a1f.png

5、**方式的比较**

　　继承Thread类的方式代码简单，但是若该类继承Thread类后则无法继承其它类，

　　而实现Runnable接口的方式代码复杂，但不影响该类继承其它类以及实现其它接口，因此以后的开发中推荐使用第二种方式。

三、线程的生命周期

0e4488c671af6f4aef2a2a26f94f1b4e.png

新建状态 - 使用new关键字创建之后进入的状态，此时线程并没有开始执行。 举例：生了两小孩，就是新建状态。

就绪状态 - 调用start方法后进入的状态，此时线程还是没有开始执行。 举例：两小孩坐在餐桌上，等待大人喂食，就是就绪状态。

运行状态 - 使用线程调度器调用该线程后进入的状态，此时线程开始执行，当线程的时间片执行完毕后任务没有完成时回到就绪状态。 举例：大人喂给哪个孩子食物，哪个孩子就处于运行状态。喂一口一个小孩后，再喂另外个小孩，刚喂过的这个孩子回到就绪状态。

消亡状态 - 当线程的任务执行完成后进入的状态，此时线程已经终止。 举例：其中一个孩子吃饱后，不需要吃了，就是消亡状态。

阻塞状态 - 当线程执行的过程中发生了阻塞事件进入的状态，如：sleep方法。阻塞状态解除后进入就绪状态。 举例：其中一个孩子吃的过程中，吃着吃着就睡着了，不继续吃了，这个时候就是阻塞状态。

四、线程的编号和名称

60cd21d98ec3ac7fa869dc3ec6b4d810.png

1、继承方式管理线程编号和名称

  1. public class ThreadIdNameTest extends Thread {
  3.     public ThreadIdNameTest(String name) {
  4.         super(name); // 表示调用父类的构造方法
  5.     }
  7.     @Override
  8.     public void run() {
  9.         System.out.println("子线程的编号是：" + getId() + "，名称是：" + getName()); // 14  Thread-0 guanyu
  10.         // 修改名称为"zhangfei"
  11.         setName("zhangfei");
  12.         System.out.println("修改后子线程的编号是：" + getId() + "，名称是：" + getName()); // 14  zhangfei
  13.     }
  15.     public static void main(String[] args) {
  17.         ThreadIdNameTest tint = new ThreadIdNameTest("guanyu");
  18.         tint.start();
  20.         // 获取当前正在执行线程的引用，当前正在执行的线程是主线程，也就是获取主线程的引用
  21.         Thread t1 = Thread.currentThread();
  22.         System.out.println("主线程的编号是：" + t1.getId() + ", 名称是：" + t1.getName());
  23.     }
  24. }

执行结果

3d08ede7b16a484573e7e08f1c2272e4.png

2、实现方式管理线程编号和名称

  1. public class RunnableIdNameTest implements Runnable {
  2.     @Override
  3.     public void run() {
  4.         // 获取当前正在执行线程的引用，也就是子线程的引用
  5.         Thread t1 = Thread.currentThread();
  6.         System.out.println("子线程的编号是：" + t1.getId() + "， 名称是：" + t1.getName()); // 14 guanyu
  7.         t1.setName("zhangfei");
  8.         System.out.println("修改后子线程的编号是：" + t1.getId() + "， 名称是：" + t1.getName()); // 14 zhangfei
  9.     }
  11.     public static void main(String[] args) {
  13.         RunnableIdNameTest rint = new RunnableIdNameTest();
  14.         //Thread t2 = new Thread(rint);
  15.         Thread t2 = new Thread(rint, "guanyu");
  16.         t2.start();
  18.         // 获取当前正在执行线程的引用，当前正在执行的线程是主线程，也就是获取主线程的引用
  19.         Thread t1 = Thread.currentThread();
  20.         System.out.println("主线程的编号是：" + t1.getId() + ", 名称是：" + t1.getName());
  21.     }
  22. }

执行结果

bb4e69df36688106a6aa7077f44ac9d2.png

五、常用的方法

243c52635fb76ef75e3109f09454870f.png

1、sleep方法的使用

  1. public class ThreadSleepTest extends Thread {
  2.     // 声明一个布尔类型的变量作为循环是否执行的条件
  3.     private boolean flag = true;
  5.     // 子类中重写的方法不能抛出更大的异常
  6.     @Override
  7.     public void run() {
  8.         // 每隔一秒获取一次系统时间并打印，模拟时钟的效果
  9.         while (flag) {
  10.             // 获取当前系统时间并调整格式打印
  11. //            LocalDateTime.now();
  12.             Date d1 = new Date();
  13.             SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
  14.             System.out.println(sdf.format(d1));
  16.             // 睡眠1秒钟
  17.             try {
  18.                 Thread.sleep(1000);
  19.             } catch (InterruptedException e) {
  20.                 e.printStackTrace();
  21.             }
  22.         }
  23.     }
  25.     public static void main(String[] args) {
  27.         ThreadSleepTest tst = new ThreadSleepTest();
  28.         tst.start();
  30.         // 主线程等待5秒后结束子线程
  31.         System.out.println("主线程开始等待...");
  32.         try {
  33.             Thread.sleep(5000);
  34.         } catch (InterruptedException e) {
  35.             e.printStackTrace();
  36.         }
  37.         // 停止子线程  过时  不建议使用
  38.         //tst.stop();
  39.         tst.flag = false;
  40.         System.out.println("主线程等待结束！");
  41.     }
  42. }

执行结果

7a7039b3a372db5bd1ae156e262ef023.png

2、线程优先级的管理（getPriority方法的使用）

  1. public class ThreadPriorityTest extends Thread {
  2.     @Override
  3.     public void run() {
  4.         //System.out.println("子线程的优先级是：" + getPriority()); // 5  10  优先级越高的线程不一定先执行。
  5.         for (int i = 0; i < 20; i++) {
  6.             System.out.println("子线程中：i = " + i);
  7.         }
  8.     }
  10.     public static void main(String[] args) {
  12.         ThreadPriorityTest tpt = new ThreadPriorityTest();
  13.         // 设置子线程的优先级
  14.         tpt.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
  15.         tpt.start();
  17.         Thread t1 = Thread.currentThread();
  18.         //System.out.println("主线程的优先级是：" + t1.getPriority()); // 5 普通的优先级
  19.         for (int i = 0; i < 20; i++) {
  20.             System.out.println("--主线程中：i = " + i);
  21.         }
  22.     }
  23. }

执行结果

9d648efc2bd288e05358dd8b87dee7b4.png

3、线程的等待（join方法的使用）

  1. public class ThreadJoinTest extends Thread {
  2.     @Override
  3.     public void run() {
  4.         // 模拟倒数10个数的效果
  5.         System.out.println("倒计时开始...");
  6.         for (int i = 10; i > 0; i--) {
  7.             System.out.println(i);
  8.             try {
  9.                 Thread.sleep(1000);
  10.             } catch (InterruptedException e) {
  11.                 e.printStackTrace();
  12.             }
  13.         }
  14.         System.out.println("新年快乐！");
  15.     }
  17.     public static void main(String[] args) {
  19.         ThreadJoinTest tjt = new ThreadJoinTest();
  20.         tjt.start();
  22.         // 主线程开始等待
  23.         System.out.println("主线程开始等待...");
  24.         try {
  25.             // 表示当前正在执行的线程对象等待调用线程对象，也就是主线程等待子线程终止
  26.             //tjt.join();
  27.             tjt.join(5000); // 最多等待5秒
  28.         } catch (InterruptedException e) {
  29.             e.printStackTrace();
  30.         }
  31.         //System.out.println("终于等到你，还好没放弃！");
  32.         System.out.println("可惜不是你，陪我到最后！");
  33.     }
  34. }

执行结果

88a139a8a9981aa57be2c9c00faa4d0e.png

4、守护线程（setDaemon方法的使用）

  1. public class ThreadDaemonTest extends Thread {
  2.     @Override
  3.     public void run() {
  4.         //System.out.println(isDaemon()? "该线程是守护线程": "该线程不是守护线程"); // 默认不是守护线程
  5.         // 当子线程不是守护线程时，虽然主线程先结束了，但是子线程依然会继续执行，直到打印完毕所有数据为止
  6.         // 当子线程是守护线程时，当主线程结束后，则子线程随之结束
  7.         for (int i = 0; i < 50; i++) {
  8.             System.out.println("子线程中：i = " + i);
  9.         }
  10.     }
  12.     public static void main(String[] args) {
  14.         ThreadDaemonTest tdt = new ThreadDaemonTest();
  15.         // 必须在线程启动之前设置子线程为守护线程
  16.         tdt.setDaemon(true);
  17.         tdt.start();
  19.         for (int i = 0; i < 20; i++) {
  20.             System.out.println("-------主线程中：i = " + i);
  21.         }
  22.     }
  23. }

执行结果

ff53d535a1e098b6659d7a8dadbb88b0.png

六、线程同步机制

1、基本概念

　 书面语：

　　多个线程并发读写同一个临界资源时会发生线程并发安全问题。

  1.    当多个线程同时访问同一种共享资源时，可能会造成数据的覆盖等不一致性问题，此时就需要对线程之间进行通信和协调，该机制就叫做**线程的同步机制**。

　　异步操作: 多线程并发的操作，各自独立运行。

　　同步操作: 多线程串行的操作，先后执行的顺序。

　　解释下：

　　多个线程，不用说了吧。并发，上面解释过。同一个临界资源，指多个线程共享的数据，如一个类层级的成员变量，或者数据库的某条数据等。

　　假如老师叫两名班委给同学们发本子 ，规定一个同学只能有一个。结果两名班委同时发，班委A给小张发了一个后，班委B转到小张面前，并不知道小张已经得到了，就又给小张发了一个，这样小张就有两个本子，和预期不符合，这就存在线程安全问题。解决办法：就是班委A发过本子后，给B说一声：喂，我发过了哈，你不要发了 。班委B收到班委A的告知后，走到小张面前的时候就会跳过他。 这种以线程间通信的方式解决线程安全问题，就叫线程同步机制。

　　异步操作，就是最开始的状态，班委A你发你的，班委B我发我的。两个人互不打扰。

　　同步操作，就是解决问题后的状态，班委A给小张发的时候 ，说：小张是我的，我给他发就好了，你不要来哈。班委B知道了，后续就不发给小张了。

2、代码示例

  1. public class AccountRunnableTest implements Runnable {
  2.     private int balance; // 用于描述账户的余额
  4.     public AccountRunnableTest() {
  5.     }
  7.     public AccountRunnableTest(int balance) {
  8.         this.balance = balance;
  9.     }
  11.     public int getBalance() {
  12.         return balance;
  13.     }
  15.     public void setBalance(int balance) {
  16.         this.balance = balance;
  17.     }
  19.     @Override
  20.     public void run() {
  21.             // 1.模拟从后台查询账户余额的过程
  22.             int temp = getBalance();// 2.模拟取款200元的过程
  23.             if (temp >= 200) {
  24.                 System.out.println("正在出钞，请稍后...");
  25.                 temp -= 200; 
  26.                 try {
  27.                     Thread.sleep(5000);
  28.                 } catch (InterruptedException e) {
  29.                     e.printStackTrace();
  30.                 }
  31.                 System.out.println("请取走您的钞票！");
  32.             } else {
  33.                 System.out.println("余额不足，请核对您的账户余额！");
  34.             }
  35.             // 3.模拟将最新的账户余额写入到后台
  36.             setBalance(temp);
  37.     }
  39.     public static void main(String[] args) {
  41.         AccountRunnableTest account = new AccountRunnableTest(1000);
  42.         Thread t1 = new Thread(account);
  43.         Thread t2 = new Thread(account);
  44.         t1.start();
  45.         t2.start();
  47.         System.out.println("主线程开始等待...");
  48.         try {
  49.             t1.join();
  50.             t2.join();
  51.         } catch (InterruptedException e) {
  52.             e.printStackTrace();
  53.         }
  54.         System.out.println("最终的账户余额为：" + account.getBalance()); //  800
  55.     }
  56. }

执行结果

f94d3fa4dba59883c328b3c17c26a33a.png

　　可以看到：当两个线程同时对同一个账户进行取款时，导致最终的账户余额不合理。明明两个线程都取了200元，最后的余额居然是800，不是应该 1000 - 200 - 200 = 600 吗？共享资源（ balance ）的最后结果不符合预期，说明这段程序是存在线程安全问题的。

　　引发原因：线程一执行取款时还没来得及将取款后的余额写入后台，线程二就已经开始取款，此时线程二获取的余额是1000。

解决方案：让线程一执行完毕取款操作后，再让线程二执行即可，将线程的并发操作改为串行操作。也就是，我线程一在取款的时候，你线程二给我排队等着，等我执行完了再来。

3、线程同步-实现方式

　　使用synchronized关键字，有了这个关键字，就可以把有线程安全问题的代码锁起来，这样就可以达到同一时刻 仅有一个线程访问这段代码的目的。

　　方式一：使用同步代码块的方式实现部分代码的锁定，格式如下：　

  1. synchronized(类类型的引用) {
  2. 　　　　编写所有需要锁定的代码；
  3. 　　}

　　什么是类类型的引用？指的是类的对象类型的成员变量咯。

　　

　　（1）同步代码块实现线程同步的方式1( 实现Runnable接口 )

  1. public class AccountRunnableTest implements Runnable {
  2.     private int balance; // 用于描述账户的余额
  3.     private Demo dm = new Demo();  //新建一个类类型的引用，同步锁需要
  5.     public AccountRunnableTest() {
  6.     }
  8.     public AccountRunnableTest(int balance) {
  9.         this.balance = balance;
  10.     }
  12.     public int getBalance() {
  13.         return balance;
  14.     }
  16.     public void setBalance(int balance) {
  17.         this.balance = balance;
  18.     }
  20.     @Override
  21.     public void run() {
  22.         System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "已启动...");
  23.         synchronized (dm) { // ok
  24.             //synchronized (new Demo()) { // 锁不住  要求必须是同一个对象
  25.             // 1.模拟从后台查询账户余额的过程
  26.             int temp = getBalance();// 2.模拟取款200元的过程
  27.             if (temp >= 200) {
  28.                 System.out.println("正在出钞，请稍后...");
  29.                 temp -= 200; 
  30.                 try {
  31.                     Thread.sleep(5000);
  32.                 } catch (InterruptedException e) {
  33.                     e.printStackTrace();
  34.                 }
  35.                 System.out.println("请取走您的钞票！");
  36.             } else {
  37.                 System.out.println("余额不足，请核对您的账户余额！");
  38.             }
  39.             // 3.模拟将最新的账户余额写入到后台
  40.             setBalance(temp); 
  41.         }
  42.     }
  44.     public static void main(String[] args) {
  45.         AccountRunnableTest account = new AccountRunnableTest(1000);
  46.         Thread t1 = new Thread(account);
  47.         Thread t2 = new Thread(account);
  48.         t1.start();
  49.         t2.start();
  50.         System.out.println("主线程开始等待...");
  51.         try {
  52.             t1.join();
  53.             t2.join();
  54.         } catch (InterruptedException e) {
  55.             e.printStackTrace();
  56.         }
  57.         System.out.println("最终的账户余额为：" + account.getBalance()); 
  58.     }
  59. }
  61. class Demo{}

通过运行结果得知，synchronized中的参数，必须是同一个对象才有效。这就印证了为什么synchronized 后的参数，需要类类型的引用，因为类类型的引用可以保证是同一个对象。

　　a8dab75429222c56b6ed99e145d8b7bc.png

　　（2）同步代码块实现线程同步的方式2( 继承Thread类 )

  1. public class AccountThreadTest extends Thread {
  2.     private int balance; // 用于描述账户的余额
  3.     private static final Demo dm = new Demo(); // 隶属于类层级，所有对象共享同一个
  5.     public AccountThreadTest() {
  6.     }
  8.     public AccountThreadTest(int balance) {
  9.         this.balance = balance;
  10.     }
  12.     public int getBalance() {
  13.         return balance;
  14.     }
  16.     public void setBalance(int balance) {
  17.         this.balance = balance;
  18.     }
  20.     @Override
  21.     public void run() {
  22.         System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "已启动...");
  23.         synchronized (dm) { // ok
  24.             //synchronized (new Demo()) { // 锁不住  要求必须是同一个对象
  25.             // 1.模拟从后台查询账户余额的过程
  26.             int temp = getBalance(); // temp = 1000  temp = 1000
  27.             // 2.模拟取款200元的过程
  28.             if (temp >= 200) {
  29.                 System.out.println("正在出钞，请稍后...");
  30.                 temp -= 200;  // temp = 800   temp = 800
  31.                 try {
  32.                     Thread.sleep(5000);
  33.                 } catch (InterruptedException e) {
  34.                     e.printStackTrace();
  35.                 }
  36.                 System.out.println("请取走您的钞票！");
  37.             } else {
  38.                 System.out.println("余额不足，请核对您的账户余额！");
  39.             }
  40.             // 3.模拟将最新的账户余额写入到后台
  41.             setBalance(temp); // balance = 800  balance = 800
  42.         }
  43.     }
  45.     public static void main(String[] args) {
  47.         AccountThreadTest att1 = new AccountThreadTest(1000);
  48.         att1.start();
  50.         AccountThreadTest att2 = new AccountThreadTest(1000);
  51.         att2.start();
  53.         System.out.println("主线程开始等待...");
  54.         try {
  55.             // 表示当前正在执行的线程对象等待调用线程对象，也就是主线程等待子线程终止
  56.             att1.join();
  57.             att2.join();
  58.         } catch (InterruptedException e) {
  59.             e.printStackTrace();
  60.         }
  61.         System.out.println("最终的账户余额为：" + att1.getBalance()); // 800
  62.     }
  63. }
  65. class Demo{}

执行结果

ca2d834c71aa900dac9aa97f8cfff2ff.png

这里两次创建Thread对象，balance的初始值都重新赋值为1000，所以某个线程结果是800正常。

  1.      方式二：使用**同步方法**的方式实现所有代码的锁定。直接使用synchronized关键字来修饰整个方法即可。

　　（1）普通方法，该方式等价于:　

  1. synchronized(this) { 整个方法体的代码 }

整体代码

  1. public class AccountRunnableTest implements Runnable {
  2.     private int balance; // 用于描述账户的余额
  3.     private Demo dm = new Demo();
  5.     public AccountRunnableTest() {
  6.     }
  8.     public AccountRunnableTest(int balance) {
  9.         this.balance = balance;
  10.     }
  12.     public int getBalance() {
  13.         return balance;
  14.     }
  16.     public void setBalance(int balance) {
  17.         this.balance = balance;
  18.     }
  20.     @Override
  21.     public /*synchronized*/ void run() {
  22.         // 由源码可知：最终是account对象来调用run方法，因此当前正在调用的对象就是account，也就是说this就是account
  23.         synchronized (this) { // ok
  24.             System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "已启动...");
  25.             //synchronized (dm) { // ok
  26.             //synchronized (new Demo()) { // 锁不住  要求必须是同一个对象
  27.             // 1.模拟从后台查询账户余额的过程
  28.             int temp = getBalance(); // temp = 1000  temp = 1000
  29.             // 2.模拟取款200元的过程
  30.             if (temp >= 200) {
  31.                 System.out.println("正在出钞，请稍后...");
  32.                 temp -= 200;  // temp = 800   temp = 800
  33.                 try {
  34.                     Thread.sleep(5000);
  35.                 } catch (InterruptedException e) {
  36.                     e.printStackTrace();
  37.                 }
  38.                 System.out.println("请取走您的钞票！");
  39.             } else {
  40.                 System.out.println("余额不足，请核对您的账户余额！");
  41.             }
  42.             // 3.模拟将最新的账户余额写入到后台
  43.             setBalance(temp); // balance = 800  balance = 800
  44.         }
  45.     }
  47.     public static void main(String[] args) {
  48.         AccountRunnableTest account = new AccountRunnableTest(1000);
  49.         Thread t1 = new Thread(account);
  50.         Thread t2 = new Thread(account);
  51.         t1.start();
  52.         t2.start();
  54.         System.out.println("主线程开始等待...");
  55.         try {
  56.             t1.join();
  57.             //t2.start(); // 也就是等待线程一取款操作结束后再启动线程二
  58.             t2.join();
  59.         } catch (InterruptedException e) {
  60.             e.printStackTrace();
  61.         }
  62.         System.out.println("最终的账户余额为：" + account.getBalance()); // 600  800
  63.     }
  64. }

执行结果

501c12335a266bb4dee2c56f0af2399e.png

　　（2）静态方法，该方式等价于

  1. synchronized (AccountThreadTest.class) {//整个方法体的代码
  2. }

核心代码

  1. public /*synchronized*/ static void test() {
  2.         synchronized (AccountThreadTest.class) { // 该类型对应的Class对象，由于类型是固定的，因此Class对象也是唯一的，因此可以实现同步
  3.             //整个方法体的代码
  4.         }
  5.     }

tips：该方法锁的对象是类对象。每个类都有唯一的一个类对象。获取类对象的方式:类名.class核心代码

　　可以看到，虽然都是 synchronized关键字修饰方法，但是，静态方法锁的是 类对象，而普通方法锁的是 当前方法所属对象

4、注意事项

　　使用synchronized保证线程同步应当注意:

　　多个需要同步的线程在访问同步块时，看到的应该是同一个锁对象引用。
　　在使用同步块时应当尽量减少同步范围以提高并发的执行效率。就相当于明明只锁一个厕所的坑位就可以，你却把整栋大楼都锁起来，那效率肯定低啦。

5、 线程安全类和不安全类

　　 可以总结得出：当多个线程访问某个方法时，不管这些线程如何交替执行，这个类的结果行为都是我们设想的正确行为，我们就可以说这个类是线程安全类。

　　那么，java类库中哪些类是线程安全类，哪些类是线程不安全类呢？

　　 线程安全类：StringBuffer类、 Vector类、Hashtable类；

　　 线程不安全类：StringBuilder、LinkedList类、ArrayList类、HashMap类等；

　　 集合类线程不安全的解决办法：采用Collections.synchronizedList() 和 Collections.synchronizedMap()方法，

　　 如：private List synchronizedList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

6、死锁 **　**

  1. 线程一执行的代码：
  2. public void run(){
  3. 　　synchronized(a){ //持有对象锁a，等待对象锁b
  4. 　　　　synchronized(b){
  5. 　　　　　　编写锁定的代码;
  6. 　　　　　　}
  7. 　　　　}
  8. }
  9. 线程二执行的代码：
  10. public void run(){
  11. 　　　synchronized(b){ //持有对象锁b，等待对象锁a
  12. 　　　　　　synchronized(a){
  13. 　　　　　　　　编写锁定的代码;
  14. 　　　　　　　　}
  15. 　　　　}
  16. }

　　从上面的示例可以看到，死锁一般是同步代码块的嵌套引起的，两个线程各自拿着自己的对象锁不放，造成一个一直僵持的局势，这就是死锁。

96b54a691e75043973c78857108a4a02.png

注意：为避免死锁，在以后的开发中尽量减少同步的资源，减少同步代码块的嵌套结构的使用！

7、使用Lock（锁）实现线程同步　　

Java5开始，可使用java.util.concurrent.locks.Lock 接口显示定义同步锁对象实现同步机制，主要实现类是ReentrantLock类。可使用 ReentrantLock 类显式加锁和释放锁。达到与synchronized的效果。如：lock.lock(); lock.unlock();

因此同步代码可以这样写

  1. public class AccountRunnableTest implements Runnable {
  2.     private int balance; // 用于描述账户的余额
  3.     private Demo dm = new Demo();
  4.     private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();  // 准备了一把锁
  6.     public AccountRunnableTest() {
  7.     }
  9.     public AccountRunnableTest(int balance) {
  10.         this.balance = balance;
  11.     }
  13.     public int getBalance() {
  14.         return balance;
  15.     }
  17.     public void setBalance(int balance) {
  18.         this.balance = balance;
  19.     }
  21.     @Override
  22.     public /*synchronized*/ void run() {
  23.         // 开始加锁
  24.         lock.lock();
  26.         System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "已启动...");
  27.         // 1.模拟从后台查询账户余额的过程
  28.         int temp = getBalance();
  29.         // 2.模拟取款200元的过程
  30.         if (temp >= 200) {
  31.             System.out.println("正在出钞，请稍后...");
  32.             temp -= 200;
  33.             try {
  34.                 Thread.sleep(5000);
  35.             } catch (InterruptedException e) {
  36.                 e.printStackTrace();
  37.             }
  38.             System.out.println("请取走您的钞票！");
  39.         } else {
  40.             System.out.println("余额不足，请核对您的账户余额！");
  41.         }
  42.         // 3.模拟将最新的账户余额写入到后台
  43.         setBalance(temp);
  45.         lock.unlock(); // 实现解锁
  46.     }
  48.     public static void main(String[] args) {
  49.         AccountRunnableTest account = new AccountRunnableTest(1000);
  50.         Thread t1 = new Thread(account);
  51.         Thread t2 = new Thread(account);
  52.         t1.start();
  53.         t2.start();
  55.         System.out.println("主线程开始等待...");
  56.         try {
  57.             t1.join();
  58.             t2.join();
  59.         } catch (InterruptedException e) {
  60.             e.printStackTrace();
  61.         }
  62.         System.out.println("最终的账户余额为：" + account.getBalance()); // 600  800
  63.     }
  64. }
  66. class Demo{}

与synchronized方式的比较

　　Lock是显式锁，需要手动实现开启和关闭操作，而synchronized是隐式锁，执行锁定代码后自动释放。

　　Lock只有同步代码块方式的锁，而synchronized有同步代码块方式和同步方法两种锁。

　　使用Lock锁方式时，Java虚拟机将花费较少的时间来调度线程，因此性能更好。

8、Object类常用的方法　　

　　我们都知道，Object是所有类的父类，那么，Object有哪些和线程相关的方法呢？请看下面：

183322e229812de1de75ee49f5e572d9.png

例子：

1、线程之间的通信实现　　

  1. public class ThreadCommunicateTest implements Runnable {
  2.     private int cnt = 1;
  4.     @Override
  5.     public void run() {
  6.         while (true) {
  7.             synchronized (this) {
  8.                 // 每当有一个线程进来后先大喊一声，调用notify方法
  9.                 notify();
  10.                 if (cnt <= 10) {
  11.                     System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "中：cnt = " + cnt);
  12.                     try {
  13.                         Thread.sleep(100);
  14.                     } catch (InterruptedException e) {
  15.                         e.printStackTrace();
  16.                     }
  17.                     cnt++;
  18.                     // 当前线程打印完毕一个整数后，为了防止继续打印下一个数据，则调用wait方法
  19.                     try {
  20.                         wait(); // 当前线程进入阻塞状态，自动释放对象锁，必须在锁定的代码中调用
  21.                     } catch (InterruptedException e) {
  22.                         e.printStackTrace();
  23.                     }
  24.                 } else {
  25.                     break;
  26.                 }
  27.             }
  28.         }
  29.     }
  31.     public static void main(String[] args) {
  33.         ThreadCommunicateTest tct = new ThreadCommunicateTest();
  34.         Thread t1 = new Thread(tct);
  35.         t1.start();
  37.         Thread t2 = new Thread(tct);
  38.         t2.start();
  39.     }
  40. }

执行结果

316f49f10a448ce81318bae2ef2e5a36.png

2、生产者消费者模型的实现

f1ba27e31e06b8962374e037392d8d1e.png

　仓库类

  1. public class StoreHouse {
  2.     private int cnt = 0; // 用于记录产品的数量
  4.     public synchronized void produceProduct() {
  5.         notify();
  6.         if (cnt < 10) {
  7.             System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "正在生产第" + (cnt+1) + "个产品...");
  8.             cnt++;
  9.         } else {
  10.             try {
  11.                 wait();
  12.             } catch (InterruptedException e) {
  13.                 e.printStackTrace();
  14.             }
  15.         }
  16.     }
  18.     public synchronized void consumerProduct() {
  19.         notify();
  20.         if (cnt > 0) {
  21.             System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "消费第" + cnt + "个产品");
  22.             cnt--;
  23.         } else {
  24.             try {
  25.                 wait();
  26.             } catch (InterruptedException e) {
  27.                 e.printStackTrace();
  28.             }
  29.         }
  30.     }
  31. }
  35. 生产者线程类
  39. public class ProduceThread extends Thread {
  40.     // 声明一个仓库类型的引用作为成员变量，是为了能调用调用仓库类中的生产方法   合成复用原则
  41.     private StoreHouse storeHouse;
  42.     // 为了确保两个线程共用同一个仓库
  43.     public ProduceThread(StoreHouse storeHouse) {
  44.         this.storeHouse = storeHouse;
  45.     }
  47.     @Override
  48.     public void run() {
  49.         while (true) {
  50.             storeHouse.produceProduct();
  51.             try {
  52.                 Thread.sleep(100);
  53.             } catch (InterruptedException e) {
  54.                 e.printStackTrace();
  55.             }
  56.         }
  57.     }
  58. }

消费者线程类

  1. public class ConsumerThread extends Thread {
  2.     // 声明一个仓库类型的引用作为成员变量，是为了能调用调用仓库类中的生产方法   合成复用原则
  3.     private StoreHouse storeHouse;
  4.     // 为了确保两个线程共用同一个仓库
  5.     public ConsumerThread(StoreHouse storeHouse) {
  6.         this.storeHouse = storeHouse;
  7.     }
  9.     @Override
  10.     public void run() {
  11.         while (true) {
  12.             storeHouse.consumerProduct();
  13.             try {
  14.                 Thread.sleep(1000);
  15.             } catch (InterruptedException e) {
  16.                 e.printStackTrace();
  17.             }
  18.         }
  19.     }
  20. }

测试类

  1. public class StoreHouseTest {
  3.     public static void main(String[] args) {
  4.         // 创建仓库类的对象
  5.         StoreHouse storeHouse = new StoreHouse();
  6.         // 创建线程类对象并启动
  7.         ProduceThread t1 = new ProduceThread(storeHouse);
  8.         ConsumerThread t2 = new ConsumerThread(storeHouse);
  9.         t1.start();
  10.         t2.start();
  11.     }
  12. }

执行结果

834e0860011dd7930e056e08b59ada32.png

　　tips：要想生产得快还是消费得快，只需要更改消费者线程类或者生产者线程类的sleep参数就行了。

9、线程池

（1）实现Callable接口创建线程

　　上面讲线程的创建的时候，提到过，线程还有这一种创建方式（实现java.util.concurrent.Callable接口），这是Java5开始新增的线程第三种创建方式。

68cb3018ce477c593b88aeb69b59c70c.png

　　讲到这种方式，就不得不提到 FutureTask类 ，线程的创建需要借助于它。java.util.concurrent.FutureTask类 是 Future接口的实现类，实现的方法有：启动和取消计算、查询计算是否完成、以及检索计算结果的方法，也可以获取方法调用后的返回结果。

常用的方法如下：

c9bb98163028aab874a89f0844c0679c.png

　　讲得再多，还不如看一个例子

  1. public class ThreadCallableTest implements Callable {
  3.     //call： 计算结果并返回
  4.     @Override
  5.     public Object call() throws Exception {
  6.         // 计算1 ~ 10000之间的累加和并打印返回
  7.         int sum = 0;
  8.         for (int i = 1; i <= 10000; i++) {
  9.             sum +=i;
  10.         }
  11.         System.out.println("计算的累加和是：" + sum); // 50005000
  12.         return sum;
  13.     }
  15.     public static void main(String[] args) {
  17.         ThreadCallableTest tct = new ThreadCallableTest();  //1、创建一个Callable接口实现类的实例
  18.         FutureTask ft = new FutureTask(tct);  //2、根据参数Callable接口实例，创建一个未来任务
  19.         Thread t1 = new Thread(ft);  // 3、将FutureTask对象ft作为参数传入线程
  20.         t1.start();
  21.         Object obj = null;
  22.         try {
  23.             obj = ft.get();  // FutureTask -> get() -> 获取Callable接口实现类的 call() 方法计算的结果
  24.         } catch (InterruptedException e) {
  25.             e.printStackTrace();
  26.         } catch (ExecutionException e) {
  27.             e.printStackTrace();
  28.         }
  29.         System.out.println("线程处理方法的返回值是：" + obj); // 50005000
  30.     }
  31. }

执行结果

15b5c95379074fe53403cbe2bbc21cc0.png

（2）线程池的由来

在服务器编程模型的原理，每一个客户端连接用一个单独的线程为之服务，当与客户端的会话结束时，线程也就结束了，即每来一个客户端连接，服务器端就要创建一个新线程。如果访问服务器的客户端很多，那么服务器要不断地创建和销毁线程，这将严重影响服务器的性能。

（3）概念和原理

线程池的概念：首先创建一些线程，它们的集合称为线程池，当服务器接受到一个客户请求后，就从线程池中取出一个空闲的线程为之服务，服务完后不关闭该线程，而是将该线程还回到线程池中。

举个例：相当于一个池塘，我在里面放了一些小船，你需要借个船渡个河，我看到池中哪个船是空的，就借哪个船给你，你用完后给我还回来。这样你就不用自己造船了。

tips：在线程池的编程模式下，任务是提交给整个线程池，而不是直接交给某个线程，线程池在拿到任务后，它就在内部找有无空闲的线程，再把任务交给内部某个空闲的线程，任务·　　是提交给整个线程池，一个线程同时只能执行一个任务，但可以同时向一个线程池提交多个任务。

（4）相关类和方法

　　从Java5开始提供了线程池的相关类和接口：java.util.concurrent.Executors类 和 java.util.concurrent.ExecutorService接口。

　 其中Executors是个工具类和线程池的工厂类，可以创建并返回不同类型的线程池，常用方法如下：

a7cd6ecfd36cf030bfb3ce36b1188956.png

其中ExecutorService接口是真正的线程池接口，主要实现类是ThreadPoolExecutor，常用方法如下：

36257b288b0c58e90fa920c072eae3f8.png

（5）线程池使用示例

ThreadCallableTest.java

  1. public class ThreadCallableTest implements Callable {
  3.     @Override
  4.     public Object call() throws Exception {
  5.         // 计算1 ~ 10000之间的累加和并打印返回
  6.         int sum = 0;
  7.         for (int i = 1; i <= 10000; i++) {
  8.             sum +=i;
  9.         }
  10.         System.out.println("计算的累加和是：" + sum); // 50005000
  11.         return sum;
  12.     }
  13. }
  17. import java.util.concurrent.ExecutorService;
  18. import java.util.concurrent.Executors;
  20. public class ThreadPoolTest {
  22.     public static void main(String[] args) {
  24.         // 1.创建一个线程池
  25.         ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
  26.         // 2.向线程池中布置任务
  27.         executorService.submit(new ThreadCallableTest());
  28.         // 3.关闭线程池
  29.         executorService.shutdown();
  30.     }
  31. }

如代码所示，创建了一个固定10个线程数的线程池，然后向线程池布置任务（这里采用Callable方式），线程池就会去找空闲线程来执行，在程序结尾再关闭线程池

执行结果

ae09a6e4f737fa143450b23d98095360.png

　　OK,That’s all.

发表评论

表情：
评论列表 （有 0 条评论，343人围观）

还没有评论，来说两句吧...

相关阅读

    相关 一篇文章搞懂MVCC

    事务 什么是事务？当事务对数据库进行多个更改时，要么在事务提交时所有更改都成功，要么在事务回滚时所有更改都被撤销。 在 MySQL 中，事务支持是在引擎层实现的。MySQ

    浅浅的花香味﹌浅浅的花香味﹌/ 0 赞/ 241 阅读

    相关 一篇文章搞懂多线程

    目录 一、基本概念 二、线程的创建 三、线程的生命周期 四、线程的编号和名称 五、常用的方法 六、线程同步机制 -------------------- 前言

    清疚清疚/ 0 赞/ 344 阅读

    相关 一篇文章搞懂JVM

    （一）jvm基础知识 （1）Java 是如何实现跨平台的？ 注意：跨平台的是 Java 程序，而不是 JVM。JVM 是用 C/C++ 开发的，是编译后的机器码，不

    Dear 丶Dear 丶/ 0 赞/ 521 阅读