Java.Thread 基本概念
本文最后更新于:2 小时前
简介
概念
Process 进程:程序执行一次的过程,是一个动态的概念。是系统资源分配的单位。
Thread 线程:一个进程中可以包含多个线程,一个进程中至少有一个线程。线程是CPU调度和执行的单位。
注意:很多多线程都是模拟出来的,真正的多线程是有多个CPU,即多核。如果是模拟的多线程,即只有一个CPU的情况下,在同一个时间点,CPU只能执行一个代码,但是由于切换得很快,就有了多线程同时执行的错觉。
核心概念:
- 线程就是独立的执行路径
- 在程序运行时,即使没有自己创建线程,后台也会有多个线程,如主线程,gc(垃圾回收)线程
- main()称之为主线程,为系统的入口,用于执行整个程序
- 在一个进程中,如果开辟了多个线程,线程的运行是由调度器安排调度的,调度器与OS紧密相关,先后顺序不可人为干预
- 操作同一份资源时,存在资源抢夺的问题,需要加入并发控制
- 线程会带来额外的开销,如CPU调度时间,并发控制开销
- 每个线程在自己的工作内存交互,内存控制不当会造成数据不一致
线程实现
线程创建
Thread(class)
package xyz.qiuqian.demo;
/**
* 创建线程方式1
* 继承Thread类
* 重写run()
* 调用start()
*
* @author qiuqian
*/
public class TestThread1 extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("run()---" + i);
}
}
public static void main(String[] args) {
TestThread1 testThread1 = new TestThread1();
// 调用start()方法启动线程
testThread1.start();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("我是main()方法---" + i);
}
}
}
sout
我是main()方法---0
run()---0
我是main()方法---1
run()---1
run()---2
run()---3
run()---4
run()---5
我是main()方法---2
我是main()方法---3
我是main()方法---4
我是main()方法---5
我是main()方法---6
我是main()方法---7
我是main()方法---8
run()---6
我是main()方法---9
run()---7
run()---8
run()---9
Process finished with exit code 0
每次执行结果不一样,两条线程交替执行。
线程开启不一定立即执行,而是由CPU调度执行。
package xyz.qiuqian.demo;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
/**
* 实现多线程同步下载图片
* @author qiuqian
*/
public class TestThread2 extends Thread {
private String url;
private String name;
public TestThread2(String url, String name) {
this.url = url;
this.name = name;
}
@Override
public void run() {
WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
webDownloader.webDownloader(url, name);
System.out.println("download success: " + name);
}
public static void main(String[] args) {
TestThread2 t1 = new TestThread2("https://picbedd.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/image-20210915230151752.png", "1--qiuqian.png");
TestThread2 t2 = new TestThread2("https://picbedd.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/image-20210915005902838.png", "2--lanqiao.png");
TestThread2 t3 = new TestThread2("https://picbedd.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/image-20210914224825674.png", "3--book.png");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class WebDownloader{
public void webDownloader(String url, String name) {
try {
FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("IO error---webDownloader()");
}
}
}
sout
Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:65426', transport: 'socket'
download success: 2--lanqiao.png
download success: 3--book.png
download success: 1--qiuqian.png
Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:65426', transport: 'socket'
Process finished with exit code 0
*Runnable(接口) * 推荐使用
package xyz.qiuqian.demo;
/**
* 创建线程方式2
* 实现runnable接口
* 重写run()
* 执行线程需要将线程类放入runnable接口实现类,调用start()方法
* @author qiuqian
*/
public class TestThread3 implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("run()---" + i);
}
}
public static void main(String[] args) {
// TestThread3 testThread3 = new TestThread3();
// Thread thread = new Thread(testThread3);
// thread.start();
// 上面的写法的等价于下面的写法
new Thread(new TestThread3()).start();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("我是main()方法---" + i);
}
}
}
sout
我是main()方法---0
我是main()方法---1
run()---0
run()---1
我是main()方法---2
run()---2
我是main()方法---3
我是main()方法---4
我是main()方法---5
我是main()方法---6
我是main()方法---7
我是main()方法---8
我是main()方法---9
run()---3
run()---4
run()---5
run()---6
run()---7
run()---8
run()---9
Process finished with exit code 0
小结
Thread
- 子类继承Thread类具备多线程能力
- 启动线程:子类对象.start()
- 不建议使用,避免OOP单继承局限性
Runnable
- 实现接口Runnable具有多线程能力
- 启动线程:传入目标对象 + Thread对象.start()
- 推荐使用,避免单继承局限性,灵活方便,方便同一个对象呗多个线程使用
多线程操作同一个资源
Eg1: 抢火车票
package xyz.qiuqian.demo;
/**
* 多个线程同时操作同一个对象
* eg:买火车票
* @author qiuqian
*/
public class TestThread4 implements Runnable{
private int ticket_num = 10;
@Override
public void run() {
while ( true ) {
if ( ticket_num <= 0 ) {
break;
}
try {
// 模拟延时
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--> 拿到了第" + ticket_num-- + "张票");
}
}
public static void main(String[] args) {
TestThread4 ticket = new TestThread4();
new Thread(ticket, "qiuqian").start();
new Thread(ticket, "liuyangzhu").start();
new Thread(ticket, "aowu").start();
}
}
sout
liuyangzhu--> 拿到了第8张票
aowu--> 拿到了第10张票
qiuqian--> 拿到了第9张票
liuyangzhu--> 拿到了第7张票
qiuqian--> 拿到了第6张票
aowu--> 拿到了第6张票
liuyangzhu--> 拿到了第5张票
qiuqian--> 拿到了第4张票
aowu--> 拿到了第4张票
liuyangzhu--> 拿到了第3张票
aowu--> 拿到了第2张票
qiuqian--> 拿到了第2张票
aowu--> 拿到了第1张票
qiuqian--> 拿到了第1张票
liuyangzhu--> 拿到了第0张票
Process finished with exit code 0
在打印的结果中可以看到,出现了同一张火车票被重复获取的情况
多线程操作同一个资源的情况下,线程不安全,数据紊乱
Eg2: 龟兔赛跑
package xyz.qiuqian.demo;
/**
* 案例:龟兔赛跑
* @author qiuqian
*/
public class Race implements Runnable{
private static String winner;
@Override
public void run() {
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
// 模拟兔子休息
if ( Thread.currentThread().getName().equals("兔子") ) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
} else {
try {
Thread.sleep(8);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
boolean gameOver = isGameOver(i);
if ( gameOver ) {
break;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->跑了" + i + "步");
}
}
boolean isGameOver(int steps) {
if ( winner != null ) {
return true;
} else {
if ( steps >= 100 ) {
winner = Thread.currentThread().getName();
System.out.println("winner is: " + winner);
return true;
}
}
return false;
}
public static void main(String[] args) {
Race race = new Race();
new Thread(race, "兔子").start();
new Thread(race, "乌龟").start();
}
}
sout
乌龟-->跑了1步
兔子-->跑了1步
乌龟-->跑了2步
兔子-->跑了2步
乌龟-->跑了3步
兔子-->跑了3步
乌龟-->跑了4步
兔子-->跑了4步
乌龟-->跑了5步
乌龟-->跑了6步
兔子-->跑了5步
乌龟-->跑了7步
兔子-->跑了6步
乌龟-->跑了8步
乌龟-->跑了9步
兔子-->跑了7步
乌龟-->跑了10步
兔子-->跑了8步
乌龟-->跑了11步
兔子-->跑了9步
乌龟-->跑了12步
乌龟-->跑了13步
兔子-->跑了10步
乌龟-->跑了14步
兔子-->跑了11步
乌龟-->跑了15步
兔子-->跑了12步
乌龟-->跑了16步
兔子-->跑了13步
乌龟-->跑了17步
兔子-->跑了14步
乌龟-->跑了18步
兔子-->跑了15步
乌龟-->跑了19步
兔子-->跑了16步
乌龟-->跑了20步
乌龟-->跑了21步
兔子-->跑了17步
乌龟-->跑了22步
兔子-->跑了18步
乌龟-->跑了23步
乌龟-->跑了24步
兔子-->跑了19步
乌龟-->跑了25步
兔子-->跑了20步
乌龟-->跑了26步
兔子-->跑了21步
乌龟-->跑了27步
兔子-->跑了22步
乌龟-->跑了28步
兔子-->跑了23步
乌龟-->跑了29步
乌龟-->跑了30步
兔子-->跑了24步
乌龟-->跑了31步
兔子-->跑了25步
乌龟-->跑了32步
兔子-->跑了26步
乌龟-->跑了33步
乌龟-->跑了34步
兔子-->跑了27步
乌龟-->跑了35步
兔子-->跑了28步
乌龟-->跑了36步
兔子-->跑了29步
乌龟-->跑了37步
兔子-->跑了30步
乌龟-->跑了38步
乌龟-->跑了39步
兔子-->跑了31步
乌龟-->跑了40步
兔子-->跑了32步
乌龟-->跑了41步
兔子-->跑了33步
乌龟-->跑了42步
兔子-->跑了34步
乌龟-->跑了43步
兔子-->跑了35步
乌龟-->跑了44步
兔子-->跑了36步
乌龟-->跑了45步
兔子-->跑了37步
乌龟-->跑了46步
乌龟-->跑了47步
兔子-->跑了38步
乌龟-->跑了48步
兔子-->跑了39步
乌龟-->跑了49步
兔子-->跑了40步
乌龟-->跑了50步
乌龟-->跑了51步
兔子-->跑了41步
乌龟-->跑了52步
兔子-->跑了42步
乌龟-->跑了53步
兔子-->跑了43步
乌龟-->跑了54步
兔子-->跑了44步
乌龟-->跑了55步
乌龟-->跑了56步
兔子-->跑了45步
乌龟-->跑了57步
兔子-->跑了46步
乌龟-->跑了58步
兔子-->跑了47步
乌龟-->跑了59步
乌龟-->跑了60步
兔子-->跑了48步
乌龟-->跑了61步
兔子-->跑了49步
乌龟-->跑了62步
兔子-->跑了50步
乌龟-->跑了63步
兔子-->跑了51步
乌龟-->跑了64步
乌龟-->跑了65步
兔子-->跑了52步
乌龟-->跑了66步
兔子-->跑了53步
乌龟-->跑了67步
兔子-->跑了54步
乌龟-->跑了68步
兔子-->跑了55步
乌龟-->跑了69步
乌龟-->跑了70步
兔子-->跑了56步
乌龟-->跑了71步
兔子-->跑了57步
乌龟-->跑了72步
兔子-->跑了58步
乌龟-->跑了73步
兔子-->跑了59步
乌龟-->跑了74步
乌龟-->跑了75步
兔子-->跑了60步
乌龟-->跑了76步
兔子-->跑了61步
乌龟-->跑了77步
兔子-->跑了62步
乌龟-->跑了78步
乌龟-->跑了79步
兔子-->跑了63步
乌龟-->跑了80步
兔子-->跑了64步
乌龟-->跑了81步
兔子-->跑了65步
乌龟-->跑了82步
兔子-->跑了66步
乌龟-->跑了83步
乌龟-->跑了84步
兔子-->跑了67步
乌龟-->跑了85步
兔子-->跑了68步
乌龟-->跑了86步
兔子-->跑了69步
乌龟-->跑了87步
兔子-->跑了70步
乌龟-->跑了88步
兔子-->跑了71步
乌龟-->跑了89步
乌龟-->跑了90步
兔子-->跑了72步
乌龟-->跑了91步
兔子-->跑了73步
乌龟-->跑了92步
兔子-->跑了74步
乌龟-->跑了93步
兔子-->跑了75步
乌龟-->跑了94步
兔子-->跑了76步
乌龟-->跑了95步
兔子-->跑了77步
乌龟-->跑了96步
兔子-->跑了78步
乌龟-->跑了97步
乌龟-->跑了98步
兔子-->跑了79步
乌龟-->跑了99步
兔子-->跑了80步
winner is: 乌龟
Process finished with exit code 0
Callable(接口) 了解即可
- 实现Callable接口,需要返回值类型
- 重写call方法,需要抛出异常
- 创建目标对象
- 执行创建服务
- 提交执行
- 获取结果
- 关闭服务
使用下载图片案例改造
package xyz.qiuqian.demo02;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;
/**
* 创建方式3:实现Callable接口
* 实现Callable接口,需要返回值类型
* 重写call方法,需要抛出异常
* 创建目标对象
* 执行创建服务
* 提交执行
* 获取结果
* 关闭服务
* @author qiuqian
*/
public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
private String url;
private String name;
public TestCallable(String url, String name) {
this.url = url;
this.name = name;
}
@Override
public Boolean call() {
WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
webDownloader.webDownloader(url, name);
System.out.println("download success: " + name);
return true;
}
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
TestCallable t1 = new TestCallable("https://picbedd.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/image-20210915230151752.png", "1--qiuqian.png");
TestCallable t2 = new TestCallable("https://picbedd.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/image-20210915005902838.png", "2--lanqiao.png");
TestCallable t3 = new TestCallable("https://picbedd.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/image-20210914224825674.png", "3--book.png");
// 创建执行服务
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);
// 提交执行
Future<Boolean> r1 = service.submit(t1);
Future<Boolean> r2 = service.submit(t2);
Future<Boolean> r3 = service.submit(t3);
// 获取结果
boolean rs1 = r1.get();
boolean rs2 = r2.get();
boolean rs3 = r3.get();
System.out.println(rs1);
System.out.println(rs2);
System.out.println(rs3);
// 关闭服务
service.shutdownNow();
}
}
class WebDownloader{
public void webDownloader(String url, String name) {
try {
FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(name));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("IO error---webDownloader()");
}
}
}
sout
download success: 1--qiuqian.png
download success: 2--lanqiao.png
download success: 3--book.png
Process finished with exit code 0
静态代理模式
总结:
- 真是对象和代理对象都要实现同一个接口
- 代理对象要代理真实角色
好处:
- 代理对象可以做很多真实对象做不了的事
- 真实对象可以专注做自己的事
lambda表达式
函数式接口
任何接口,如果只包含唯一一个抽象方法,它就是一个函数式接口
public interface Runnable { public abstract void run(); }
对于函数式接口,可以通过lambda表达式来创建该接口的对象
package xyz.qiuqian.lambda;
/**
* 推导lambda表达式
* @author qiuqian
*/
public class TestLambda1 {
// 3.静态内部类
static class Like2 implements ILike {
@Override
public void lambda() {
System.out.println("hello, lambda2!静态内部类");
}
}
public static void main(String[] args) {
ILike iLike = new Like();
iLike.lambda();
iLike = new Like2();
iLike.lambda();
// 4.局部内部类
class Like3 implements ILike {
@Override
public void lambda() {
System.out.println("hello, lambda3!局部内部类");
}
}
iLike = new Like3();
iLike.lambda();
// 5.匿名内部类,没有类的名称,必须借助接口或夫类
iLike = new ILike() {
@Override
public void lambda() {
System.out.println("hello, lambda4!匿名内部类");
}
};
iLike.lambda();
// 6.lambda简化
iLike = () -> {
System.out.println("hello, lambda5!");
};
iLike.lambda();
}
}
// 1.定义一个函数式接口
interface ILike{
void lambda();
}
// 2.实现类
class Like implements ILike {
@Override
public void lambda() {
System.out.println("hello, lambda!");
}
}
package xyz.qiuqian.lambda;
/**
* @author qiuqian
*/
public class TestLabmda2 {
public static void main(String[] args) {
// 简化表达式
Labmda labmda = param -> {
System.out.println("hello, labmda --> " + param);
};
// 简化参数类型
labmda = param -> {
System.out.println("hello, labmda2 --> " + param);
};
// 简化{},只针对只有一行代码的情况
labmda = param -> System.out.println("hello, labmda3 --> " + param);
labmda.print("there is a param");
}
}
interface Labmda {
void print(String param);
}
小结
- lambda表达式只能有一行代码的情况下才能简化为一行,如果有多行,就用代码块包裹
- 接口必须为函数式接口
- 多个参数也可以去掉参数类型
线程状态
五大状态:
- 创建状态
- 就绪状态
- 阻塞状态
- 运行状态
- 死亡状态



停止线程 stop
- 不推荐使用JDK提供的stop(), destroy()方法,因为已废弃
- 推荐自定义方法停止线程
- 建议使用一个标识位进行终止变量,flag = false 时,停止线程
这个例子有点小问题
package xyz.qiuqian.state;
/**
* 测试线程停止
* @author qiuqian
*/
public class TestStop implements Runnable {
private boolean flag = true;
@Override
public void run() {
int i = 0;
while ( flag ) {
System.out.println("running...Thread -> " + i++);
}
}
public void stop() {
this.flag = false;
}
public static void main(String[] args) {
TestStop testStop = new TestStop();
new Thread(testStop).start();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
System.out.println("main..." + i);
if ( i == 900 ) {
testStop.stop();
System.out.println("线程停止...");
}
}
}
}
线程休眠 sleep
- sleep时间指定当前线程阻塞的毫秒数
- sleep存在异常需要抛出
- sleep时间达到后线程进入就绪状态
- sleep可以模拟网络延时,倒计时等
- 每一个对象都有一个所,sleep不会释放锁
package xyz.qiuqian.state;
import xyz.qiuqian.demo.demo01.TestThread4;
/**
* 模拟网络延时
* 放大问题的发生性
*
* @author qiuqian
*/
public class TestSleep implements Runnable {
private int ticket_num = 10;
@Override
public void run() {
while (true) {
if (ticket_num <= 0) {
break;
}
try {
// 模拟延时
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--> 拿到了第" + ticket_num-- + "张票");
}
}
public static void main(String[] args) {
TestThread4 ticket = new TestThread4();
new Thread(ticket, "qiuqian").start();
new Thread(ticket, "liuyangzhu").start();
new Thread(ticket, "aowu").start();
}
}
package xyz.qiuqian.state;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
/**
* 模拟倒计时
*
* @author qiuqian
*/
public class TestSleep2 {
public static void main(String[] args) {
// 打印当前时间
Date start_time = new Date(System.currentTimeMillis());
while (true) {
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(start_time));
start_time = new Date(System.currentTimeMillis());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/**
* 模拟倒计时
*
* @throws InterruptedException
*/
public static void tenDown() throws InterruptedException {
int num = 10;
while (true) {
Thread.sleep(1000);
System.out.println(num--);
if (num <= 0) {
break;
}
}
}
}
线程礼让 yield
- 礼让线程,让当前正在执行的线程暂停,但不阻塞
- 将线程从运行状态转为就绪状态
- 让CPU重新调度,礼让不一定成功
package xyz.qiuqian.state;
/**
* 测试线程礼让
* @author qiuqian
*/
public class TestYield {
public static void main(String[] args) {
MyYield myYield = new MyYield();
new Thread(myYield, "A").start();
new Thread(myYield, "B").start();
}
}
class MyYield implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "..线程开始执行");
// 礼让
Thread.yield();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "..线程停止执行");
}
}
sout
礼让成功
A..线程开始执行
B..线程开始执行
A..线程停止执行
B..线程停止执行
Process finished with exit code 0
强制执行 join
- join合并线程,待次线程执行完成后,再执行其他线程,其他线程阻塞
package xyz.qiuqian.state;
/**
* 测试强制执行
* @author qiuqian
*/
public class TestJoin implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
System.out.println("线程vip.." + i);
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 启动线程
TestJoin testJoin = new TestJoin();
Thread thread = new Thread(testJoin);
thread.start();
// 主线程
for (int i = 0; i < 500; i++) {
if ( i == 200 ) {
// 插队
Thread.sleep(10);
thread.join();
}
System.out.println("main.." + i);
}
}
}
线程状态观测 getState
package xyz.qiuqian.state;
/**
* 观察测试线程状态
* @author qiuqian
*/
public class TestState {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread = new Thread( () -> {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("--------------");
} );
// 观察状态
Thread.State state = thread.getState();
// NEW
System.out.println(state);
// 观察启动后
thread.start();
state = thread.getState();
// RUN
System.out.println(state);
// 只要线程不终止,一直输出状态
while ( state != Thread.State.TERMINATED ) {
Thread.sleep(100);
// 更新线程状态
state = thread.getState();
System.out.println(state);
}
// 停止后不能再运行!测试:
thread.start();
}
}
sout
NEW
RUNNABLE
TIMED_WAITING
TIMED_WAITING
TIMED_WAITING
# 省略...
TIMED_WAITING
TIMED_WAITING
TIMED_WAITING
--------------
TERMINATED
Exception in thread "main" java.lang.IllegalThreadStateException
at java.lang.Thread.start(Thread.java:708)
at xyz.qiuqian.state.TestState.main(TestState.java:40)
Process finished with exit code 1
dead: 线程中断或者结束,一旦进入死亡状态,就不能再次启动
线程优先级 Priority
- Java提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程,线程调度器按照优先级决定应该调度那个线程来执行。但线程执行取决于CPU调度,优先级越高并不会绝对优先调用,只是权重越高
- 线程的优先级用数字表示,范围1~10
- Thread.MIN_PRIORITY = 1;
- Thread.MAX_PRIORITY = 10;
- Thread.NORM_PRIORITY = 5;
- 改变优先级: setPriority(int xxx),优先级的设定在star()调度前
- 获取优先级:getPriority()
优先级低只是意味着获得调度的概率低,并不是优先级低就不会被调用了,这都取决于CPU的调度
package xyz.qiuqian.state;
/**
* 测试线程的优先级
* @author qiuqian
*/
public class TestPriority {
public static void main(String[] args) {
// 主线程默认优先级
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + Thread.currentThread().getPriority());
MyPriority myPriority = new MyPriority();
Thread t1 = new Thread(myPriority);
Thread t2 = new Thread(myPriority);
Thread t3 = new Thread(myPriority);
Thread t4 = new Thread(myPriority);
Thread t5 = new Thread(myPriority);
Thread t6 = new Thread(myPriority);
// 先设置优先级,再启动
t1.start();
t2.setPriority(1);
t2.start();
t3.setPriority(4);
t3.start();
t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
t4.start();
t5.setPriority(8);
t5.start();
t6.setPriority(7);
t6.start();
}
}
class MyPriority implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + Thread.currentThread().getPriority());
}
}
守护线程 deamon
- 线程分为用户线程和守护线程
- 虚拟机必须确保用户线程执行完毕
- 虚拟机不用等待守护线程执行完毕
- 如:后台记录操作日志,监控内存,垃圾回收等待…
package xyz.qiuqian.state;
/**
* 测试守护线程
* @author qiuqian
*/
public class TestDaemon {
public static void main(String[] args) {
God god = new God();
Human human = new Human();
Thread thread = new Thread(god);
// 默认为false, 表示为用户线程, 正常的线程都是用户线程
thread.setDaemon(true);
// 守护线程启动(vm不用等待守护线程进行完毕)
thread.start();
// 用户线程启动
new Thread(human).start();
}
}
class God implements Runnable {
@Override
public void run() {
while (true) {
System.out.println("god bless you...");
}
}
}
class Human implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 36500; i++) {
System.out.println("live happy~");
}
System.out.println("=============good bye, world=============");
}
}
线程同步
多个线程操作同一个资源
- 并发: 同一个对象被多个线程同时操作
- 上万人同时抢100张票
- 对同一个账户同时取钱
- 处理多线程问题时,多个线程访问同一个对象,并且某些线程还想修改这个对象,这个时候就需要线程同步。线程同步时一种等待机制,多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列,等待前面线程使用完毕,下一个线程再使用
- 形成条件:队列和锁
- 由于同一进程的多个线程共享同一快存储空间,在带来方便的同时,也带来了访问冲突问题,为了保证数据在方法中被访问时的正确性,在访问时加入锁机制synchronized,当一个线程获得对象的排它锁,独占资源,其他线程必须等待,使用后释放锁即可,存在以下问题:
- 一个线程持有锁会导致其他所有需要次锁的线程挂起
- 在多线程竞争下,加锁和释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时,引起性能问题
- 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁,会导致优先级倒置,引起性能问题
package xyz.qiuqian.syn;
/**
* 不安全取钱
*
* @author qiuqian
*/
public class UnsafeBank {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account(100, "qiuqian's Funding");
Drawing you = new Drawing(account, 50, "你");
Drawing friend = new Drawing(account, 100, "friend");
you.start();
friend.start();
}
}
class Account {
int money;
String name;
public Account(int money, String name) {
this.money = money;
this.name = name;
}
}
class Drawing extends Thread {
Account account;
int drawing_money;
int deposit;
public Drawing(Account account, int drawing_money, String name) {
super(name);
this.account = account;
this.drawing_money = drawing_money;
}
@Override
public void run() {
if ( account.money - drawing_money < 0 ) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "钱不够,取不了");
return;
}
// 模拟延时,放大问题发生
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
account.money -= drawing_money;
deposit += drawing_money;
System.out.println(account.name + "余额为:" + account.money);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "手里的钱:" + deposit);
}
}
package xyz.qiuqian.syn;
/**
* 不安全的买票
* 线程不安全,有负数
* @author qiuqian
*/
public class UnsafeByuTicket {
public static void main(String[] args) {
BuyTicket station = new BuyTicket();
new Thread(station, "Java").start();
new Thread(station, "Golang").start();
new Thread(station, "C++").start();
}
}
class BuyTicket implements Runnable {
private int ticket_nums = 10;
private boolean flag = true;
private void buy() throws InterruptedException {
if ( ticket_nums <= 0 ) {
flag = false;
return;
}
// 模拟延时
Thread.sleep(100);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到" + ticket_nums--);
}
@Override
public void run() {
// 买票
while (flag) {
try {
buy();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
package xyz.qiuqian.syn;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* 线程不安全的集合
* @author qiuqian
*/
public class UnsafeList {
public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<String>();
for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
new Thread(() -> {
list.add(Thread.currentThread().getName());
}).start();
}
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(list.size());
}
}
同步方法
- 可以通过 private 关键字来保证数据对象只能被方法访问,所以我们只需要针对方法提出一套机制–
synchronized
关键字,包含两种用法,synchronized 方法和 synchronized 块 - synchronized 方法控制对“对象的访问,每个对象对应一把锁,每个 synchronized 方法都必须获得调度改方法的对象的锁才能执行,否则线程阻塞。方法一旦执行,就独占该锁,知道改方法返回才释放锁,后面被阻塞的线程才能获得这个锁。
- 方法内需要修改的内容才需要锁,锁太多造成浪费资源。
同步快 synchronized(Obg){}
锁的对象是变化的量!需要增删改的量
- Obj 称之为同步监视器
- Obj可以是任何对象,但是推荐使用共享资源作为同步监视器
- 同步方法中无需指定同步监视器,因为同步方法的同步监视器就是this,是这个对象本身或者class
- 同步监视器的执行过程
- 第一个线程访问,锁定同步监视器,执行其中代码
- 第二个线程访问,发现同步监视器被锁定,无法访问
- 第一个线程访问完毕,解锁同步监视器
- 第二个线程访问,发现同步监视器没有锁,然后锁定并访问
死锁
多个线程个字占有一些共享资源,并且互相等待其他线程占有的资源才能运行,而导致两个韩国多个线程在等待对方释放资源,都停止执行的情形。某一个同步块同时拥有两个以上对象的锁时,就会发生死锁的问题。
死锁的四个必要条件
- 持有并等待:一个进程因资源请求而被阻塞,对已获得的资源保持不放
- 互斥:一个资源每次只能被一个进程使用
- 成环:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系
- 不可剥夺:进程已获得的资源,在未使用完成之前,不能强行剥夺
Lock
- 从 JDK5.0 开始, Java 提供了更强大的线程同步机制–通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用 Lock 对象充当。
- java.util.concurrent.locks.Lock 接口时控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问,每次只能有一个线程对Lock对象加锁,线程开始访问共享资源之前应该先获得Lock对象。
- ReentranLock (可重入锁)类实现了 Lock,它拥有余 synchronized 相同的并发性和内存语义,在实现线程安全的控制中,比较常用的是 ReentranLock,可以显式加锁、释放锁。
package xyz.qiuqian.lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
// 显式定义锁
public class TestLock {
public static void main(String[] args) {
TestLock2 testLock2 = new TestLock2();
new Thread(testLock2).start();
new Thread(testLock2).start();
new Thread(testLock2).start();
}
}
class TestLock2 implements Runnable {
int ticketNum = 10;
// 定义lock锁
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while ( true ) {
try {
lock.lock(); // 加锁
if ( ticketNum >= 0 ) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(ticketNum--);
} else {
break;
}
} finally {
lock.unlock(); // 解锁
}
}
}
}
synchronized 和 Lock 对比
- Lock 是显式锁(手动开启和关闭),synchronized 是隐式锁,出作用域自动释放。
- Lock 只有代码块锁, synchronized 有代码块锁和方法锁
- 使用 Lock 锁, JVM 将花费较少的时间来调度线程,性能更好。并且具有更好的扩展性(提供更多子类)。
- 优先使用顺序: Lock > 同步代码块(已经入方法体,分配了相应资源) > 同步方法(在方法体之外)
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