Java多线程基础-Thread类+多线程创建方法+实现线程同步

it2024-01-30  65

文章目录

1. 线程的创建和启动1.1 概述1.2 创建多线程的方式一:继承Tread类1.3 Thread类常用方法1.4 线程优先级1.5 创建多线程的方式二:实现Runnalbe1.6 比较两种创建线程的方式1.7 线程的生命周期 2. 线程同步2.1 最初的方式——synchronized2.1.1 同步方法块2.1.2 同步方法 2.2 使单例模式变为线程安全的 3. 锁——解决线程安全的方式二4. Lock与synchronized的异同5. 线程之间的通信5.1 wait()/notify()5.2 面试题:sleep( ) 与 wait()的异同 6. JDK5后新增的两种线程创建方法6.1 实现Callable接口6.1.1 Callable接口6.1.2 Future 接口

1. 线程的创建和启动

1.1 概述


Java语言的JVM允许程序运行多个线程,它通过java.lang.Thread类来体现。

Thread类的特性

每个线程都是通过某个特定Thread对象的run()方法来完成操作的,经常 把run()方法的主体称为线程体

通过该Thread对象的start()方法来启动这个线程,而非直接调用run()

1.2 创建多线程的方式一:继承Tread类


继承Thread类方式(这个在官方文档Tread类中有说明)

首先要创建一个继承于Thread类的子类

重写Thread类的run()方法 :将此线程执行的操作声明在run方法中

创建Thread类的子类的对象

通过此对象调用start()方法:它会启动一个线程,然后自动调用run()方法;不可以已经调用过start方法的线程再调用start。一个thread子类对象只能执行一次start

例子

//这也就是在主线程中创建一个线程 //例子:遍历100以内的偶数 class Mythread extends Thread { private static int share = 100; // 创建一个共享变量 @Override public void run() { for (int i = 0; i <10000; i++) {//这里的i要大一点,因为线程是轮转的, //数字太小在第一次分给这个线程的时间片内就足以把程序执行完毕,就体现不出是多线程在执行 if (i%2 == 0){ // 本来就是在这个线程之中声明的方法,这里面的方法默认就是调用this // 所以Thread.currentThread() 可以省略 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": " +i); } } } } public class ThreadTest { public static void main(String[] args) { Mythread mythread = new Mythread(); mythread.start(); //mythread.run(); 如果这样的话它不会创建线程,也就是run里面的代码就是在主线程中跑的 System.out.println("asdsad"); for (int i = 0; i <10000; i++) { if (i%2 == 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": " +i); } } } }

当我们写多了之后就可以这样的写:

public class ThreadTest { public static void main(String[] args) { new Thread(){ @Override public void run() { for (int i = 0; i <10000 ; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()); } } }.start(); }

1.3 Thread类常用方法


start() :启动当前线程,调用当前线程的run()

run(): 通常需要重写Thread类中的此方法,将创建的线程要执行的操作声明在此方法中。

currentThread(): 静态方法返回执行,当前代码的线程。

getName() : 获取当前线程的名字

setName(): 设置当前线程的名字

yield():释放当前线程的执行权 (但可能在下一个时刻又是这个线程抢到了cpu)

join(): 在线程A中调用线程B的join方法,这时线程A就会进入阻塞状态(就算CPU想给你分配资源也没有用),知道线程B完全执行完后,A才会结束阻塞状态

stop():强制执行线程生命期结束,已经被弃用了,不建议使用。

sleep(long millis): 让当前线程阻塞指定的毫秒数

isAlive():判断当前线程是否还存活

例子:

public static void main(String[] args) { new Thread(){ @Override public void run() { for (int i = 0; i <10000 ; i++) { Thread.currentThread().setName("线程0"); System.out.println(Thread.currentThread().getName()); if (i%20 == 0){ Thread.yield();// 释放当时线程cpu的执行权 //yield(); 质量不保证的,从java14开始就可能不支持了 } } } }.start(); System.out.println("asdsad"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } for (int i = 0; i <10000 ; i++) { if (i%2 == 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": " +i); } } }

1.4 线程优先级


java线程的优先级分十个档次,高优先级的线程,被执行的概率比低优先级的线程的概率要高,并不意味着只有当高优先级的线程执行完后,低优先级才执行

/** * The minimum priority that a thread can have. */ public static final int MIN_PRIORITY = 1; /** * The default priority that is assigned to a thread. */ public static final int NORM_PRIORITY = 5; /** * The maximum priority that a thread can have. */ public static final int MAX_PRIORITY = 10;

getPriority(): 获取线程的优先级

setPriority(int p):设置线程的优先级

1.5 创建多线程的方式二:实现Runnalbe


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步骤:

创建一个实现Runnalbe接口的类

实现Runnable中的抽象方法:run()

创建实现类的对象

将此对象传入Thread类的构造器中,创建Thread的对象

通过Thread类的对象调用start()方法

//1- 创建一个实现Runnalbe接口的类 class Mthread implements Runnable{ private int share =100; //创建一个线程共享变量 //2- 实现Runnable中的抽象方法:run() @Override public void run() { for (int i = 0; i <10000; i++) { if (i%2 == 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": " +"priority: " + Thread.currentThread().getPriority() +i); } } } } public class ThreadRunnbaleTest { public static void main(String[] args) { //3- 创建实现类的对象 Mthread mthread = new Mthread();//我么这里只造了一个对象,所以share是被这两个线程共享的 //4- 将此对象传入Thread类的构造器中,创建Thread的对象 Thread thread = new Thread(mthread); //5- 通过Thread类的对象调用start()方法 thread.start(); } }

1.6 比较两种创建线程的方式


开发中优先选择实现Runnable的方式:

java是单继承的,如果这个类继承了Thread类就不可以在继承别的类,这就会使我们这个类受到限制。而java是可以实现多个接口的, 所以使用实现Runnable接口不会出现这个问题

它更适合用来处理多线程共享数据的情况

二者的联系:

其实Thread的类也是继承了Runnable接口,Thread类也重写了Runnable接口中的run(),所以我们可以写一个类来继承Thread类,然后重写run(),本质上也就是重写了Runnable中的run()方法,或是直接写一个类来实现Runnable

两种方法都要重写run,将线程要执行的逻辑声明在run()方法中。

1.7 线程的生命周期


2. 线程同步


线程同步主要解决的就是线程安全问题。

2.1 最初的方式——synchronized

2.1.1 同步方法块


synchronized(同步监视器){ //需要被同步的代码 }

操作共享数据的代码就是需要被同步的代码

同步监视器,俗称:锁。任意一个类的对象都可以充当锁。多个线程必须使用同一把锁。 最方便地,我么可以使用当前对象this,但要确保这个对象只new一次。

注意⚠️:不要用String常量,Integer,Long等基本的数据类型当同步监视器

注意⚠️: 加锁的对象一定要记得加一个final,我们不希望这个引用指向别的对象,synchronized其实就是看这个锁定的对象的Markword,一旦这个引用指向别的对象了,原来对象的Markword都找不到了,这肯定会出问题。

class MYthread implements Runnable { private int share = 0; //创建一个线程共享变量 final Object obj = new Object();//多个线程共用一个obj,将它来充当锁 @Override public void run() { synchronized (obj) {//使用synchronized来保证线程安全 for (int i = 0; i < 1000000; i++) { share += 1; } } } }

2.1.2 同步方法


如果操作共享数据的代码块完整的声明在一个方法中,我们不妨将此方法声明为同步的。

使用了synchronized 关键字修饰的方法就成为同步方法

synchronized方法中,如果是实现Runnable方法 默认使用this来充当同步监视器;如果是继承Thread类则是用当前类(myClass.class)来充当同步监视器

class MYthread1 implements Runnable { private int share = 0; @Override public void run() { show(); } private synchronized void show() { for (int i = 0; i < 1000000; i++) { share += 1; } } } public static void main(String[] args) { //3- 创建实现类的对象 com.luca.Mthread1 mthread = new com.luca.Mthread(); //我么这里只造了一个对象,所以share是被这两个线程共享的 //4- 将此对象传入Thread类的构造器中,创建Thread的对象 Thread thread = new Thread(mthread); //5- 通过Thread类的对象调用start()方法 thread.start(); //再启动一个线程 Thread thread1 = new Thread(mthread); thread1.start(); }

2.2 使单例模式变为线程安全的


//使单例模式变为线程安全的 class Bank{ private Bank(){} private static Bank instance = null; public static synchronized Bank getInstance(){//只要加一个synchronized 就变成了线程安全的 if (instance == null){// 在一开始 instance是null,但是可能多个线程同时进来。 //比如 我在这里睡眠10秒,在一开始 instance是null,线程一已经进入的if语句,但是还在睡觉,没有给instance赋值 //这时,线程二也可以进来,到时候就会new多个对象,所以这里是线程不安全的. try { Thread.sleep(10000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } instance = new Bank(); } return instance; } }

上面的例子效率就会比较低:就算如果instance已经不为空了,但是大家还是要执行线程安全的代码,这样的效率就比较低。

public static Bank getInstanceFaster(){ if (instance == null) { if (instance == null) { if (instance == null) { instance = new Bank(); } } } return instance; }

3. 锁——解决线程安全的方式二


从JDK 5.0开始,Java提供了更强大的线程同步机制一 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.utiLconcurrent.locks.Lock接口是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先获得Lock对象。

ReentrantLock 类实现了 Lock ,它拥有与 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ReentrantLock,可以显式加锁、释放锁。

例子

class mythread implements Runnable { private int share = 100; private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); @Override public void run() { try { lock.lock(); for (int i = 0; i < 10000; i++) { if (i % 2 == 0) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + "priority: " + Thread.currentThread().getPriority() + i); } } } finally { lock.unlock(); } } }

4. Lock与synchronized的异同


同:都是用来解决线程安全的

异:synchronized在执行完相应的同步代码后会自动的释放同步监视器;Lock则需要手动启动Lock,使用完毕后要手动释放锁。Lock它放置的位置比较灵活

5. 线程之间的通信

5.1 wait()/notify()


wait(): wait会使调用该方法的线程进入阻塞状态,并且会使该线程释放同步监视器

notify(): 唤醒被wait()方法阻塞的线程。如果有多个wait() 阻塞的线程,则唤醒优先级高的,总之它只会唤醒一个线程。但是调用notify的线程不会释放锁的,所以如果唤醒的线程与调用notify的线程用的是同一把锁,其实这个这个被唤醒的线程还是需要等这该线程执行完才能去抢锁。除非在notify后马上调用wait,把这个锁让出来给被唤醒的线程。

notifyAll(): 唤醒全部被wait()方法阻塞的线程;

说明:

上述三个方法必须使用在synchronized中,Lock中有其他的方法。

这三个方法的调用者是同步监视器。

上述三个方法是定义在Object类中

5.2 面试题:sleep( ) 与 wait()的异同

同:都会使调用这两个方法的线程进入阻塞状态

异:

因为wait() 涉及到线程之间的通信,所以必须由同步监视器来调用,所以它 必须在synchronized的代码快中调用。而sleep()没有相关的限制

sleep() 定义在thread类中,因为wait()是由同步监视器调用,而任何一个类都可以作为同步监视器,所以wait()得定义在Object中

wait()方法在阻塞线程后会释放线程的锁,而sleep()不会

6. JDK5后新增的两种线程创建方法

6.1 实现Callable接口

6.1.1 Callable接口


与实现Runnable相比,Callable接口下定义的call() 的功能更加强大

相比run()方法,call()可以有返回值

call()方法可以抛出异常

Callable支持泛型

call()需要借助FutureTask类,来执行一些操作,比如获取返回结果

6.1.2 Future 接口


可以对具体Runnable、Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果等。

FutrueTask是Futrue接口的唯一的实现类

FutureTask 同时实现了Runnable, Future接口。它婚可以作为Runnable被线程执行,又可以作为Future得到Callable的返回值

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