要想了解多线程，必须先了解线程，而要想了解线程，必须先了解进程，因为线程是依赖于进程而存在。
进程
正在执行的应用程序
进程是系统进行资源分配和调用的独立单位。每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源。
线程
进程的执行单位，执行路径
在同一个进程内又可以执行多个任务，而这每一个任务我就可以看出是一个线程。
是程序的执行单元，执行路径。是程序使用CPU的最基本单位。
单线程
一个应用程序只有一条执行路径
多线程
一个应用程序有多条执行路径
多进程的意义
提高CPU的使用率
单进程的计算机只能做一件事情，而我们现在的计算机都可以做多件事情。
单CPU在某一个时间点上只能做一件事情。而我们在玩游戏，或者听音乐的时候，是CPU在做着程序间的高效切换让我们觉得是同时进行的。
多线程的意义
多线程的存在，不是提高程序的执行速度。其实是为了提高应用程序的使用率。
程序的执行其实都是在抢CPU的资源，CPU的执行权。
多个进程是在抢这个资源，而其中的某一个进程如果执行路径比较多，就会有更高的几率抢到CPU的执行权。
我们是不敢保证哪一个线程能够在哪个时刻抢到，所以线程的执行有随机性。
Java程序的运行原理及JVM启动是多线程的么
1.Java命令去启动JVM，JVM会启动一个进程，该进程会启动一个主线程。主线程去调用某个类的 main方法 。
2.是多线程的，至少有两个线程启动了，主线程和垃圾回收机制
多线程的实现
1.继承Thread类
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
}
}
}
public class MyThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
MyThread myThread = new MyThread();
myThread.setName("Threa第一个");
myThread.start();
}
}
2.实现Runnable接口
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->"+i);
}
}
}
public class MyRunnableDemo {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(myRunnable);
thread.setName("Runnable第一个");
thread.start();
}
}
问题
1.为什么要重写run()方法
run()方法里面封装的是被线程执行的代码
2.启动线程使用的是那个方法
start()
3.线程能不能多次启动
不能
4.run()和start()方法的区别
如直接调用run()方法只是普通的方法调用
start()是先启动线程，再由JVM调用run()方法
1.调度
分时调度：
所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间片
抢占式调度（Java采用这种方式）：
优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个，优先级高的线程获取的 CPU 时间片相对多一些。
2.调度优先级
public final int getPriority()
public final void setPriority(int newPriority)
优先级默认是5，范围是1-10
线程控制
1.休眠线程
public class ThreadSleep extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(getName() + ":" + x + ",日期：" + new Date());
// 睡眠
// 困了，我稍微休息1秒钟
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
2.加入线程
/*
* public final void join():等待该线程终止。
*/
public class ThreadJoinDemo {
public static void main(String[] args) {
ThreadJoin tj1 = new ThreadJoin();
ThreadJoin tj2 = new ThreadJoin();
ThreadJoin tj3 = new ThreadJoin();
tj1.setName("李渊");
tj2.setName("李世民");
tj3.setName("李元霸");
tj1.start();
try {
tj1.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
tj2.start();
tj3.start();
}
}
3.礼让线程
public class ThreadYield extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(getName() + ":" + x);
Thread.yield();
}
}
}
/*
* public static void yield():暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。
* 让多个线程的执行更和谐，但是不能靠它保证一人一次。
*/
public class ThreadYieldDemo {
public static void main(String[] args) {
ThreadYield ty1 = new ThreadYield();
ThreadYield ty2 = new ThreadYield();
ty1.setName("林青霞");
ty2.setName("刘意");
ty1.start();
ty2.start();
}
}
4.后台线程
/*
* public final void setDaemon(boolean on):将该线程标记为守护线程或用户线程。
* 当正在运行的线程都是守护线程时，Java 虚拟机退出。 该方法必须在启动线程前调用。
*/
public class ThreadDaemonDemo {
public static void main(String[] args) {
ThreadDaemon td1 = new ThreadDaemon();
ThreadDaemon td2 = new ThreadDaemon();
td1.setName("关羽");
td2.setName("张飞");
// 设置守护线程
td1.setDaemon(true);
td2.setDaemon(true);
td1.start();
td2.start();
Thread.currentThread().setName("刘备");
for (int x = 0; x < 5; x++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + x);
}
}
}
5.终止线程(掌握)
public class ThreadStop extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("开始执行：" + new Date());
// 我要休息10秒钟，亲，不要打扰我哦
try {
Thread.sleep(10000);
} catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
System.out.println("线程被终止了");
}
System.out.println("结束执行：" + new Date());
}
}
/*
* public final void stop():让线程停止，过时了，但是还可以使用。
* public void interrupt():中断线程。 把线程的状态终止，并抛出一个InterruptedException。
*/
public class ThreadStopDemo {
public static void main(String[] args) {
ThreadStop ts = new ThreadStop();
ts.start();
// 你超过三秒不醒过来，我就干死你
try {
Thread.sleep(3000);
// ts.stop();
ts.interrupt();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
线程的生命周期
多线程安全问题的原因
判断一个程序是否有线程安全问题的依据
1.是否有多线程环境
2.有共享数据
3.是否有多条语句操作共享数据
同步解决线程安全问题
把多个语句操作共享数据的代码给锁起来，让任意时刻只能有一个线程执行即可。
同步代码块
public class SellTicket implements Runnable {
// 定义100张票
private int tickets = 100;
//创建锁对象
private Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (obj) {
if (tickets > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "正在出售第" + (tickets--) + "张票");
}
}
}
}
}
同步方法
//这个锁对象是this
private synchronized void sellTicket()
if (tickets > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "正在出售第" + (tickets--) + "张票 ");
}
}
静态同步方法
//这里的锁对象是当前类的字节码文件对象
private static synchronized void sellTicket() {
if (tickets > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "正在出售第" + (tickets--) + "张票 ");
}
}
}
同步的特点
同步的前提
多个线程
多个线程使用的是同一个锁对象
同步的好处
同步的出现解决了多线程的安全问题。
同步的弊端
当线程相当多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中会降低程序的运行效率。
线程安全的类
StringBuffer
Vector
Hashtable
如何把一个线程不安全的集合类变成一个线程安全的集合类用Collections工具类的方法即可。
Lock锁
虽然我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题，但是我们并没有直接看到在哪里加上了锁，在哪里释放了锁，为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock
Lock
void lock()
void unlock()
ReentrantLock
public class SellTicket implements Runnable {
// 定义票
private int tickets = 100;
// 定义锁对象
private Lock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
// 加锁
lock.lock();
if (tickets > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "正在出售第" + (tickets--) + "张票");
}
} finally {
// 释放锁
lock.unlock();
}
}
}
}
死锁问题
同步弊端
效率低
如果出现了同步嵌套，就容易产生死锁问题
死锁问题及其代码
是指两个或者两个以上的线程在执行的过程中，因争夺资源产生的一种互相等待现象
同步代码块的嵌套案例
public class MyLock {
// 创建两把锁对象
public static final Object objA = new Object();
public static final Object objB = new Object();
}
public class DieLock extends Thread {
private boolean flag;
public DieLock(boolean flag) {
this.flag = flag;
}
@Override
public void run() {
if (flag) {
synchronized (MyLock.objA) {
System.out.println("if objA");
synchronized (MyLock.objB) {
System.out.println("if objB");
}
}
} else {
synchronized (MyLock.objB) {
System.out.println("else objB");
synchronized (MyLock.objA) {
System.out.println("else objA");
}
}
}
}
}
/*
* 举例：
* 中国人，美国人吃饭案例。
* 正常情况：
* 中国人:筷子两支
* 美国人:刀和叉
* 现在：
* 中国人：筷子1支，刀一把
* 美国人：筷子1支，叉一把
*/
public class DieLockDemo {
public static void main(String[] args) {
DieLock dl1 = new DieLock(true);
DieLock dl2 = new DieLock(false);
dl1.start();
dl2.start();
}
}
线程间通信
生产者和消费者多线程体现(线程间通信问题)
以学生作为资源来实现的
资源类：Student
设置数据类：SetThread(生产者)
获取数据类：GetThread(消费者)
测试类：StudentDemo
public class Student {
private String name;
private int age;
private boolean flag; // 默认情况是没有数据，如果是true，说明有数据
public synchronized void set(String name, int age) {
// 如果有数据，就等待
if (this.flag) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 设置数据
this.name = name;
this.age = age;
// 修改标记
this.flag = true;
this.notify();
}
public synchronized void get() {
// 如果没有数据，就等待
if (!this.flag) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 获取数据
System.out.println(this.name + "---" + this.age);
// 修改标记
this.flag = false;
this.notify();
}
}
public class SetThread implements Runnable {
private Student s;
private int x = 0;
public SetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
if (x % 2 == 0) {
s.set("林青霞", 27);
} else {
s.set("刘意", 30);
}
x++;
}
}
}
public class GetThread implements Runnable {
private Student s;
public GetThread(Student s) {
this.s = s;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
s.get();
}
}
}
*
* 分析：
* 资源类：Student
* 设置学生数据:SetThread(生产者)
* 获取学生数据：GetThread(消费者)
* 测试类:StudentDemo
*
* 问题1：按照思路写代码，发现数据每次都是:null---0
* 原因：我们在每个线程中都创建了新的资源,而我们要求的时候设置和获取线程的资源应该是同一个
* 如何实现呢?
* 在外界把这个数据创建出来，通过构造方法传递给其他的类。
*
* 问题2：为了数据的效果好一些，我加入了循环和判断，给出不同的值,这个时候产生了新的问题
* A:同一个数据出现多次
* B:姓名和年龄不匹配
* 原因：
* A:同一个数据出现多次
* CPU的一点点时间片的执行权，就足够你执行很多次。
* B:姓名和年龄不匹配
* 线程运行的随机性
* 线程安全问题：
* A:是否是多线程环境 是
* B:是否有共享数据 是
* C:是否有多条语句操作共享数据 是
* 解决方案：
* 加锁。
* 注意：
* A:不同种类的线程都要加锁。
* B:不同种类的线程加的锁必须是同一把。
*
* 问题3:虽然数据安全了，但是呢，一次一大片不好看，我就想依次的一次一个输出。
* 如何实现呢?
* 通过Java提供的等待唤醒机制解决。
*
* 等待唤醒：
* Object类中提供了三个方法：
* wait():等待
* notify():唤醒单个线程
* notifyAll():唤醒所有线程
* 为什么这些方法不定义在Thread类中呢?
* 这些方法的调用必须通过锁对象调用，而我们刚才使用的锁对象是任意锁对象。
* 所以，这些方法必须定义在Object类中。
*
* 最终版代码中：
* 把Student的成员变量给私有的了。
* 把设置和获取的操作给封装成了功能，并加了同步。
* 设置或者获取的线程里面只需要调用方法即可。
*/
public class StudentDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建资源
Student s = new Student();
//设置和获取的类
SetThread st = new SetThread(s);
GetThread gt = new GetThread(s);
//线程类
Thread t1 = new Thread(st);
Thread t2 = new Thread(gt);
//启动线程
t1.start();
t2.start();
}
}
等待唤醒机制
Object类中提供了三个方法：
wait():等待
notify():唤醒单个线程
notifyAll():唤醒所有线程
为什么这些方法不定义在Thread类中呢?
这些方法的调用必须通过锁对象调用，而我们刚才使用的锁对象是任意锁对象。所以，这些方法必须定义在Object类中。
线程状态转换图
线程组
Java中使用ThreadGroup来表示线程组，它可以对一批线程进行分类管理，
Java允许 程序直接对线程组进行控制。
默认情况下，所有的线程都属于主线程组。
public final ThreadGroup getThreadGroup()
我们也可以给线程设置分组
Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name)
/*
* 线程组： 把多个线程组合到一起。
* 它可以对一批线程进行分类管理，Java允许程序直接对线程组进行控制。
*/
public class ThreadGroupDemo {
public static void main(String[] args) {
// method1();
// 我们如何修改线程所在的组呢?
// 创建一个线程组
// 创建其他线程的时候，把其他线程的组指定为我们自己新建线程组
method2();
// t1.start();
// t2.start();
}
private static void method2() {
// ThreadGroup(String name)
ThreadGroup tg = new ThreadGroup("这是一个新的组");
MyRunnable my = new MyRunnable();
// Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name)
Thread t1 = new Thread(tg, my, "林青霞");
Thread t2 = new Thread(tg, my, "刘意");
System.out.println(t1.getThreadGroup().getName());
System.out.println(t2.getThreadGroup().getName());
//通过组名称设置后台线程，表示该组的线程都是后台线程
tg.setDaemon(true);
}
private static void method1() {
MyRunnable my = new MyRunnable();
Thread t1 = new Thread(my, "林青霞");
Thread t2 = new Thread(my, "刘意");
// 我不知道他们属于那个线程组,我想知道，怎么办
// 线程类里面的方法：public final ThreadGroup getThreadGroup()
ThreadGroup tg1 = t1.getThreadGroup();
ThreadGroup tg2 = t2.getThreadGroup();
// 线程组里面的方法：public final String getName()
String name1 = tg1.getName();
String name2 = tg2.getName();
System.out.println(name1);
System.out.println(name2);
// 通过结果我们知道了：线程默认情况下属于main线程组
// 通过下面的测试，你应该能够看到，默任情况下，所有的线程都属于同一个组
System.out.println(Thread.currentThread().getThreadGroup().getName());
}
}
线程池
程序启动一个新线程成本是比较高的，因为它涉及到要与操作系统进行交互。而使用线程池可以很好的提高性能，尤其当程序中要创建大量生存期很短的线程时，更应该考虑使用线程池
1.线程池里的每一个线程代码结束后，并不会死亡，而是再次回到线程池中成为空闲状态，等待下一个对象来使用
2.在JDK5之前，我们必须手动实现自己的线程池，从JDK5开始，Java内置支持线程池
线程池实现
JDK5新增了一个Executors工厂类来产生线程池，有如下几个方法
public static ExecutorService newCachedThreadPool()
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()
这些方法的返回值是ExecutorService对象，该对象表示一个线程池，可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程。它提供了如下方法
Future<?> submit(Runnable task)
<T> Future<T> submit(Callable<T> task)
案例演示
创建线程池对象
创建Runnable实例
提交Runnable实例
关闭线程池
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + x);
}
}
}
/*
* 线程池的好处：线程池里的每一个线程代码结束后，并不会死亡，而是再次回到线程池中成为空闲状态，等待下一个对象来使用。
*
* 如何实现线程的代码呢?
* A:创建一个线程池对象，控制要创建几个线程对象。
* public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
* B:这种线程池的线程可以执行：
* 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程
* 做一个类实现Runnable接口。
* C:调用如下方法即可
* Future<?> submit(Runnable task)
* <T> Future<T> submit(Callable<T> task)
* D:我就要结束，可以吗?
* 可以。
*/
public class ExecutorsDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个线程池对象，控制要创建几个线程对象。
// public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
// 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程
pool.submit(new MyRunnable());
pool.submit(new MyRunnable());
//结束线程池
pool.shutdown();
}
}
多线程实现方案三
实现Callable接口
步骤和刚才演示线程池执行Runnable对象的差不多。
但是还可以更好玩一些，求和案例演示
好处：
可以有返回值
可以抛出异常
弊端：
代码比较复杂，所以一般不用
不带泛型
mport java.util.concurrent.Callable;
//Callable:是带泛型的接口。
//这里指定的泛型其实是call()方法的返回值类型。
public class MyCallable implements Callable {
@Override
public Object call() throws Exception {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + x);
}
return null;
}
}
/*
* 多线程实现的方式3：
* A:创建一个线程池对象，控制要创建几个线程对象。
* public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
* B:这种线程池的线程可以执行：
* 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程
* 做一个类实现Runnable接口。
* C:调用如下方法即可
* Future<?> submit(Runnable task)
* <T> Future<T> submit(Callable<T> task)
* D:我就要结束，可以吗?
* 可以。
*/
public class CallableDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建线程池对象
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
//可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程
pool.submit(new MyCallable());
pool.submit(new MyCallable());
//结束
pool.shutdown();
}
}
带泛型
/*
* 线程求和案例
*/
public class MyCallable implements Callable<Integer> {
private int number;
public MyCallable(int number) {
this.number = number;
}
@Override
public Integer call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int x = 1; x <= number; x++) {
sum += x;
}
return sum;
}
}
/*
* 多线程实现的方式3：
* A:创建一个线程池对象，控制要创建几个线程对象。
* public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)
* B:这种线程池的线程可以执行：
* 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程
* 做一个类实现Runnable接口。
* C:调用如下方法即可
* Future<?> submit(Runnable task)
* <T> Future<T> submit(Callable<T> task)
* D:我就要结束，可以吗?
* 可以。
*/
public class CallableDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
// 创建线程池对象
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
// 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程
Future<Integer> f1 = pool.submit(new MyCallable(100));
Future<Integer> f2 = pool.submit(new MyCallable(200));
// V get()
Integer i1 = f1.get();
Integer i2 = f2.get();
System.out.println(i1);
System.out.println(i2);
// 结束
pool.shutdown();
}
}
匿名内部类实现多线程
/*
* 匿名内部类的格式：
* new 类名或者接口名() {
* 重写方法;
* };
* 本质：是该类或者接口的子类对象。
*/
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
// 继承Thread类来实现多线程
new Thread() {
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":"
+ x);
}
}
}.start();
// 实现Runnable接口来实现多线程
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":"
+ x);
}
}
}) {
}.start();
// 更有难度的
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println("hello" + ":" + x);
}
}
}) {
public void run() {
for (int x = 0; x < 100; x++) {
System.out.println("world" + ":" + x);
}
}
}.start();
}
}
定时器
定时器是一个应用十分广泛的线程工具，可用于调度多个定时任务以后台线程的方式执行。在Java中，可以通过Timer和TimerTask类来实现定义调度的功能
Timer
public Timer()
public void schedule(TimerTask task, long delay)
public void schedule(TimerTask task,long delay,long period)
TimerTask
public abstract void run()
public boolean cancel()
/*
* 定时器：可以让我们在指定的时间做某件事情，还可以重复的做某件事情。
* 依赖Timer和TimerTask这两个类：
* Timer:定时
* public Timer()
* public void schedule(TimerTask task,long delay)
* public void schedule(TimerTask task,long delay,long period)
* public void cancel()
* TimerTask:任务
*/
public class TimerDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建定时器对象
Timer t = new Timer();
// 3秒后执行爆炸任务
// t.schedule(new MyTask(), 3000);
//结束任务
t.schedule(new MyTask(t), 3000);
}
}
// 做一个任务
class MyTask extends TimerTask {
private Timer t;
public MyTask(){}
public MyTask(Timer t){
this.t = t;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("beng,爆炸了");
t.cancel();
}
}
/*
* 定时器：可以让我们在指定的时间做某件事情，还可以重复的做某件事情。
* 依赖Timer和TimerTask这两个类：
* Timer:定时
* public Timer()
* public void schedule(TimerTask task,long delay)
* public void schedule(TimerTask task,long delay,long period)
* public void cancel()
* TimerTask:任务
*/
public class TimerDemo2 {
public static void main(String[] args) {
// 创建定时器对象
Timer t = new Timer();
// 3秒后执行爆炸任务第一次，每隔2秒再继续炸
t.schedule(new MyTask2(), 3000, 2000);
}
}
// 做一个任务
class MyTask2 extends TimerTask {
@Override
public void run() {
System.out.println("beng,爆炸了");
}
}
/*
* 需求：在指定的时间删除我们的指定目录(你可以指定c盘，但是我不建议，我使用项目路径下的demo)
*/
class DeleteFolder extends TimerTask {
@Override
public void run() {
File srcFolder = new File("demo");
deleteFolder(srcFolder);
}
// 递归删除目录
public void deleteFolder(File srcFolder) {
File[] fileArray = srcFolder.listFiles();
if (fileArray != null) {
for (File file : fileArray) {
if (file.isDirectory()) {
deleteFolder(file);
} else {
System.out.println(file.getName() + ":" + file.delete());
}
}
System.out.println(srcFolder.getName() + ":" + srcFolder.delete());
}
}
}
public class TimerTest {
public static void main(String[] args) throws ParseException {
Timer t = new Timer();
String s = "2014-11-27 15:45:00";
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
Date d = sdf.parse(s);
t.schedule(new DeleteFolder(), d);
}
}
