java多线程
2022/7/4 1:23:10
本文主要是介绍java多线程，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！
进程：程序的一次执行，是系统资源分配的单位，进程包含多个线程
真正的多线程是多个cpu，即多核，如服务器；而模拟出来的多线程只有一个cpu,一个cpu同时只能做一件事，由于切换速度非常快，人察觉不到变化，所以看上去好像是同时进行的。
如何创建线程
-
继承Thread类，这个类本身实现了Runable接口，不建议使用，避免单继承的局限性
public class threadDemo extends Thread{ @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println("wq"); } } } -
实现Runable接口,推荐使用，更加灵活
public class loader implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("王琴");
}
}
}
开启线程
start()方法
public static void main(String[] args) {
// write your code here
threadDemo th1=new threadDemo();
loader l1=new loader();
new Thread(l1).start();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("123");
}
th1.start();
}
龟兔赛跑
public class race implements Runnable{
private static String winner;
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <=100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"跑了"+i+"步");
boolean f=gameover(i);
if(f){
break;
}
}
}
public boolean gameover(int step){
if(winner!=null){
return true;
}{
if(step>=100){
winner=Thread.currentThread().getName();
System.out.println("winner is"+winner);
return true;
}
}
return false;
}
public static void main(String[] args) {
race r=new race();
new Thread(r,"兔子").start();
new Thread(r,"乌龟").start();
}
}
静态代理之婚庆公司
这是线程的底部实现原理Thread类就好比agent
//静态代理简单例子
//线程的底部实现原理
public class test02 {
public static void main(String[] args) {
you you=new you();
new agent(you).getMarried();
}
}
interface marry{
void getMarried();
}
/**
* 人间四大喜事：
* 久旱逢甘露
* 他乡遇故知
* 洞房花烛夜
* 金榜题名时
*/
class you implements marry{
@Override
public void getMarried() {
System.out.println("王琴结婚了");
}
}
class agent implements marry{
private marry marry;
public agent(marry m){
this.marry=m;
}
@Override
public void getMarried() {
before();
marry.getMarried();
after();
}
private void after() {
System.out.println("婚礼结束，收尾款");
}
private void before() {
System.out.println("婚礼开始，准备结婚");
}
}
线程停止
不建议使用stop和destroy方法
通过设立标志位让线程执行，
然后改变标志位来停止线程
public class Stopth implements Runnable{
//线程的停止不建议使用stop和destroy方法
//可以通过设立标志位，再改变标志位来停止
boolean flag=true;
@Override
public void run() {
while (flag){
System.out.println("线程执行");
}
}
public void stop(){
this.flag=false;
}
public static void main(String[] args) {
Stopth s=new Stopth();
new Thread(s).start();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("main线程"+i);
if(i==80){
s.stop();
System.out.println("线程停止-------");
}
}
}
}
线程休眠sleep
休眠过后的线程处于就绪状态
sleep可以模拟网络延时，倒计时等
每个对象都有一把锁，sleep不会释放锁
public class Sleepth {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//模拟时钟
Date date=new Date(System.currentTimeMillis());
while (true) {
System.out.println(new SimpleDateFormat("hh:dd:ss").format(date));
Thread.sleep(1000);
date=new Date(System.currentTimeMillis());
if(date.getSeconds()==00){
break;
}
}
//模拟倒计时
public static void timedown() throws InterruptedException {
int num=10;
while (true){
Thread.sleep(1000);
System.out.println(num--);
if(num==0){
break;
}
}
}
}
线程礼让yield
礼让不会阻塞
礼让不一定成功，看cpu心情
//线程礼让，礼让不一定成功，看cpu心情
public class Yieldth implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始");
Thread.yield();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止==========");
}
public static void main(String[] args) {
Yieldth t=new Yieldth();
new Thread(t,"李四").start();
new Thread(t,"王五").start();
//new Thread(t,"箱子").start();
}
}
线程插队join
join方法合并线程，让其他线程阻塞，太霸道了，强行插队~~
public class Jointh implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("我是vip线程，请你让开~~");
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Jointh t=new Jointh();
Thread th=new Thread(t);
th.start();
for (int i = 0; i <20 ; i++) {
th.join();//vip线程插队，必须执行完vip线程，main线程才能执行
System.out.println("我是main线程~~");
}
}
}
线程状态state
| NEW==== 新生状态，开启前 | ||
|---|---|---|
| RUNNABLE===运行，开启后 | ||
| BLOCKED===阻塞 | ||
| WAITING===等待，一直等 | ||
| TIMED_WAITING ===定时等，为期不候 | ||
| TERMINATED===终止，死亡，不能再次开启 |
public class Stateth {
public static void main(String[] args) {
Thread thread=new Thread(()->{
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程运行了");
});
thread.start();
Thread.State state = thread.getState();
System.out.println(state);
while ( state!= Thread.State.TERMINATED){
//更新线程状态
state = thread.getState();
System.out.println(state);
}
}
}
线程优先级
-
优先级值1~10
-
线程优先级设置，一定先设置优先级再开启线程
-
优先级低的不一定后执行，只是执行的概率更低
-
默认的线程优先级是5
public class Priorityth {
public static void main(String[] args) {
//默认线程优先级数---5,主线程一定最先执行
System.out.println("main线程====="+Thread.currentThread().getPriority());
myThread th=new myThread();
Thread t1=new Thread(th);
Thread t2=new Thread(th);
Thread t3=new Thread(th);
Thread t4=new Thread(th);
Thread t5=new Thread(th);
//先设置优先级再开启线程
//优先级高的不一定先执行
t1.setPriority(5);
t1.start();
System.out.println("main线程====="+Thread.currentThread().getPriority());
t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
t2.start();
t3.setPriority(7);
t3.start();
t4.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
t4.start();
t5.setPriority(9);
t5.start();
}
}
class myThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"======="+Thread.currentThread().getPriority());
}
结果：
main线程=====5
main线程=====5
Thread-4=======9
Thread-1=======10
Thread-3=======1
Thread-0=======5
Thread-2=======7
结果分析：主线程优先级不是最高的但主线程一定最先执行***
虽然设置了优先级，但并不一定优先级的高低执行，所以优先级并不是绝对的
守护线程deamon
- 线程分为用户线程和守护线程
- 守护线程守护着用户线程的，直到用户线程死亡，就自动停止
- 没有设置为守护线程的都是用户线程
public class Deamonth {
public static void main(String[] args) {
God god=new God();
You you=new You();
Thread t1=new Thread(god);
t1.setDaemon(true);//设置守护线程,默认为false
t1.start();
new Thread(you).start();//用户线程，没有设置为守护线程的都是用户线程
}
}
//守护线程：守护线程守护者用户线程，直到用户线程终止才停止
class God implements Runnable{
@Override
public void run() {
while (true){
System.out.println("每天都要开开心心的，我一直都在守护，直到你离开");
}
}
}
class You implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <=30000; i++) {
System.out.println("虽然生活艰难，但我依然坚持开心活着");
if(i==30000){
System.out.println("我要离开这个世界了");
break;
}
}
}
}
死锁
死锁的四个必要条件：
-
互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用
-
请求与保持：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放
-
不可剥夺条件：对已获得资源，在未使用完前，不可被强制剥夺
-
循环等待条件：互相持有对方的资源保持不放，导致多个进程循环等待。
注：只要想办法突破其中一个或多个条件就能避免死锁的发生。
//死锁：互相持有对方的资源，僵持着
public class DeadLock {
public static void main(String[] args) {
MakeUp girl1=new MakeUp(0,"丑小鸭");
MakeUp girl2=new MakeUp(1,"白雪公主");
girl1.start();
girl2.start();
}
}
//口红
class LipStick{ }
//镜子
class Mirror{ }
//化妆
class MakeUp extends Thread{
//化妆需要口红和镜子
LipStick lipStick=new LipStick();
Mirror mirror=new Mirror();
int choice;
public MakeUp(int choice,String name){
super(name);//传入线程名字
this.choice=choice;
}
public void makeup() throws InterruptedException {
//开始化妆
//开始 A拿了口红，B拿了镜子
//之后 A又想要镜子，B又想要口红
//最后 A拿着口红又想要镜子，B拿着镜子又想要口红
//双方僵持不下，导致死锁
if(this.choice==0){
//拿着口红还要拿镜子
synchronized (lipStick){
System.out.println(this.getName()+"获得口红");
Thread.sleep(1000);
synchronized (mirror){
System.out.println(this.getName()+"：我还想要镜子");
}
}
}else {
synchronized (mirror){
System.out.println(this.getName()+"获得镜子");
Thread.sleep(2000);
synchronized (lipStick){
System.out.println(this.getName()+"：我还想要口红");
}
}
}
}
@Override
public void run() {
super.run();
try {
makeup();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
解决办法：使用完资源后放下再去拿其他资源
if(this.choice==0){
//用完口红后释放，再去拿镜子
synchronized (lipStick){
System.out.println(this.getName()+"获得口红");
Thread.sleep(1000);
}
synchronized (mirror){
System.out.println(this.getName()+"：我还想要镜子");
}
}else {
synchronized (mirror){
System.out.println(this.getName()+"获得镜子");
Thread.sleep(2000);
}
synchronized (lipStick){
System.out.println(this.getName()+"：我还想要口红");
}
}
三大线程不安全案例使用同步机制解决
同步就是让多个线程排队使用资源，就不会出现资源抢夺。
由于每个线程都有自己的工作内存，控制不当就容易造成数据混乱。
每个对象都有一把锁，同步就是拿到对象的锁，等线程使用完对象后，紧接着下一个线程
- 同步代码块:synchronized （object）{}
- 同步方法:public synchronized void test(){}
//不安全取钱
public class AcountTh {
public static void main(String[] args) {
Account account=new Account(200,"医保基金");
drawMoney d1=new drawMoney(account,100,"老婆");
drawMoney d2=new drawMoney(account,50,"老公");
d1.start();
d2.start();
}
}
//账户
class Account{
int money;//余额
String name;//卡号
public Account( int money,String name){
this.money=money;
this.name=name;
}
}
//模拟取款
class drawMoney extends Thread{
private Account account;
private int outMoney;//要取出的钱
private int nowMoney;//手里的钱
private String name;//谁取得钱
public drawMoney(Account account,int outMoney,String name){
super(name);
this.account=account;
this.outMoney=outMoney;
}
//取钱
@Override
public void run() {
synchronized (account) {//拿到account的锁，让线程可以排队使用
if (this.account.money - this.outMoney < 0) {
System.out.println(this.getName() + ":钱不够了");
return;
}//Thread.currentThread().getName() = this.getName()
try {
Thread.sleep(1000);//放大问题的发生
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
this.account.money = this.account.money - this.outMoney;//更新余额
this.nowMoney = this.nowMoney + this.outMoney;
System.out.println(this.getName() + ":取了" + nowMoney);
System.out.println(this.getName() + ":卡里还有" + this.account.money);
}
}
}
//不安全的买票
//线程不安全，有负数
public class BuyTicket {
public static void main(String[] args) {
Station station=new Station();
new Thread(station,"幸运的你").start();
new Thread(station,"可怜的我们").start();
new Thread(station,"可恶的黄牛党").start();
}
}
class Station implements Runnable{
//车票数
private int tickets=10;
boolean flag=true;//设置停止线程的标志位
@Override
public synchronized void run() {//synchronized默认锁的是this
while (flag){
try {
buy();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public void buy() throws InterruptedException {
if(tickets<=0){
System.out.println("票卖完了");
flag=false;
}
Thread.sleep(100);//模拟延时放大问题的发生性
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"买了第"+tickets--);
}
}
//不安全的集合----List
//会导致多个线程添加到同一个空间
public class UnSafeList {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
List<String> list=new ArrayList<String>();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
new Thread(() -> {
synchronized (list) {//如果不将list锁住，多个线程可能会被同时添加到list的同一个空间
list.add(Thread.currentThread().getName());
}
}).start();
}
Thread.sleep(1000);
System.out.println(list.size());
}
}
线程安全的集合
//juc(java.util.concurrent并发包)安全类型
public class JUCtest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//CopyOnWriteArrayList是写好的线程安全的，而list是线程不安全的
CopyOnWriteArrayList<String> list=new CopyOnWriteArrayList<String>();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
new Thread(()->{
list.add(Thread.currentThread().getName());
}).start();
}
Thread.sleep(1000);
System.out.println(list.size());
}
}
加锁的两种方式
加锁是为了拿到对象的锁，避免线程抢夺资源，实现同步
显示加锁：使用juc包下的ReentrantLock（可重入锁）创建一把锁，再使用lock()方法，最后使用unlock()关闭锁
隐式加锁：使用同步代码块或同步方法，上面已经介绍了这种方法。
//显示加锁测试
public class testLock {
public static void main(String[] args) {
buyTicket buy=new buyTicket();
new Thread(buy,"我").start();
new Thread(buy,"你").start();
new Thread(buy,"他").start();
}
}
//显示加锁，使用juc并发编程中的lock
/*
private final ReentrantLock lock=new ReentrantLock();//创建一把可重入锁
public void run() {
lock.lock();//加锁
try{
要锁的代码块
}finally {
lock.unlock();//释放锁
}
}
* */
class buyTicket implements Runnable{
private int tickets=10;
boolean flag=true;
private final ReentrantLock lock=new ReentrantLock();//创建一把可重入锁
@Override
public void run() {
while (flag) {
lock.lock();//加锁
try{
if(tickets>0){
System.out.println("抢到了第"+tickets--+"张票");
}
else {
flag=false;
}
}finally {
lock.unlock();//释放锁
}
}
}
}
synchronized与lock的对比
- lock是显示锁，需要手动开启与关闭，而synchronized是隐式锁，出了作用域后自动释放
- synchronized可以锁住方法块也能锁住代码块，而lock只能锁住代码块
- 使用lock可以减少JVM调度线程的时间
- 使用建议：lock>synchronized代码块>synchronized方法
线程通信之生产者，消费者问题
生产者生产了产品，消费者才能消费产品，但是如何让消费者知道有产品可以消费了。
又如何让生产者知道产品消费完了，需要生产产品了呢？
这就要线程之间相互通信，涉及两个重要方法：wait()和notify All（）
-
第一种解决方案：管程法------使用缓冲池作为容器存放产品
-
第二种解决方案：信号灯法------使用标志位
话不多说上代码
//生产者消费者模型-----线程通信之管程法：使用缓冲区
//模型分析：生产者、消费者、缓冲区、产品
//生产者将产品放入缓冲区后，通知消费者取
//消费者取完产品后，通知生产者生产产品
public class testPC {
public static void main(String[] args) {
ProContainer container=new ProContainer();
Productor productor=new Productor(container,"母鸡生产鸡场");
Customer customer=new Customer(container,"肯德基");
productor.start();
customer.start();
}
}
//生产者
class Productor extends Thread{
ProContainer container;
public Productor(ProContainer container,String name){
super(name);//传入生产者姓名
this.container=container;
}
@Override
public void run() {
super.run();
//生产产品
for (int i = 0; i < 100; i++) {
try {
container.push(new Chicken(i));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(this.getName()+"生产了第"+i+"号鸡");
}
}
}
//消费者
class Customer extends Thread{
ProContainer container;
public Customer(ProContainer container,String name){
super(name);
this.container=container;
}
@Override
public void run() {
super.run();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
try {
Chicken chicken = container.pop();
System.out.println(this.getName()+"拿到了第"+chicken.id+"号鸡");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
//产品，假设生产鸡
class Chicken{
int id;
public Chicken(int id){
this.id=id;
}
}
//缓冲区
class ProContainer{
//容器大小，缓冲池最多放10个产品
Chicken[]chickens=new Chicken[10];
int count=0;//计数
//生产者生产鸡
public synchronized void push(Chicken chicken) throws InterruptedException {
//如果容器已满，生产者等待
if(count==chickens.length){
this.wait();
}//否则就通知消费者，已经做好了一个产品
this.notifyAll();
chickens[count]=chicken;
count++;
}
//消费者消费
public synchronized Chicken pop() throws InterruptedException {
//如果没有产品就通知消费者等待
if(count==0){
this.wait();
}
//如果容器有产品，就通知生产者已经消费了一个产品
count--;
Chicken chicken = chickens[count];
this.notifyAll();//唤醒其他处于等待的线程
return chicken;
}
}
//生产者消费者模型-----线程通信之信号灯法：使用标志位
public class testPC2 {
public static void main(String[] args) {
TV tv=new TV("闪光的乐队");
Actor actor=new Actor(tv);
Watcher watcher=new Watcher(tv);
actor.start();
watcher.start();
}
}
//生产者--演员
class Actor extends Thread{
TV tv;
public Actor(TV tv){
this.tv=tv;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
try {
tv.perform();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if(i%2==0){
System.out.println("抖音：记录美好生活");//广告植入
}
}
}
}
//消费者--观众
class Watcher extends Thread{
TV tv;
public Watcher(TV tv){
this.tv=tv;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
try {
tv.wathch();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
//产品--电视
class TV{
String performName;//电视名
boolean flag=false;//true:有节目播放，false:没有节目播放
public TV(String performName){
this.performName=performName;
}
//演员表演节目
public synchronized void perform() throws InterruptedException {
//有节目播放，就演员等待
if(!flag){
this.wait();
}
//没有节目就通知演员表演节目
this.notifyAll();
System.out.println("表演了"+performName);
this.flag=!this.flag;
}
//观众给观看节目
public synchronized void wathch() throws InterruptedException {
//没有节目播放，就观众等待
if(flag){
this.wait();
}
//有节目就通知观众观看
this.notifyAll();
System.out.println("播放了"+performName);
this.flag=!this.flag;
}
}
线程池
作用：避免频繁的创建和销毁，实现重复利用，好比共享单车
资源消耗低，提高响应速度，方便线程的管理
通过Executors创建ExecutorService,使用excute方法开启线程
public class testPool {
public static void main(String[] args) {
//创建线程池---通过Executors创建ExecutorService,使用excute方法开启线程
ExecutorService pool= Executors.newFixedThreadPool(10);//线程池数量
//执行线程
pool.execute(new myTh());
pool.execute(new myTh());
pool.execute(new myTh());
pool.execute(new myTh());
pool.execute(new myTh());
pool.execute(new myTh());
//关闭连接
pool.shutdown();
}
}
class myTh implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
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