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Java实现多线程有两种方式
1.继承Thread类
public class MyThread extends Thread{
private String name;
public MyThread(String name) {
this.name = name;
}
public void run() {
for(int i=0;i<5;i++){
System.out.println(name+"运行，i="+i);
}
}
public static void main(String[] args) {
MyThread mt1 = new MyThread("线程A");
MyThread mt2 = new MyThread("线程B");
mt1.run();
mt2.run();
}
}
上面程序运行完A再运行B，并没有交替运行，此时线程并没有启动，启动线程需要调用Thread的start方法：
public class MyThread extends Thread{
private String name;
public MyThread(String name) {
this.name = name;
}
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(name+"运行，i="+i);
}
}
public static void main(String[] args) {
MyThread mt1 = new MyThread("线程A");
MyThread mt2 = new MyThread("线程B");
mt1.start();
mt2.start();
}
}
在启动多线程的时候为什么必须调用start(),而不能调用run()呢？
start()方法在Thread中的定义
public synchronized void start() {
if (threadStatus != 0)
throw new IllegalThreadStateException();
...
start0();
...
}
private native void start0();
以上代码可以发现start()方法被重复调用会报异常。此方法调用了start0(); 此方法是调用了操作系统函数，多线程的实现需要依靠底层操作系统支持。
2.实现Runnable接口
和Thread类构造方法结合，来启动线程
class MyThread implements Runnable{
private String name;
public MyThread(String name) {
this.name = name;
}
public void run() {
for (int i = 0; i < 50; i++) {
System.out.println(name+"运行，"+i);
}
}
public static void main(String[] args) {
MyThread mt1 = new MyThread("线程A");
MyThread mt2 = new MyThread("线程B");
Thread t1 = new Thread(mt1);
Thread t2 = new Thread(mt2);
t1.start();
t2.start();
}
}
Thread类和Runnable接口
Thread类是Runnable接口的子类，但他没有完全实现Runnable接口中的run()方法，而是调用了Runnable接口的run方法，也就是说此方法是由Runnable接口的子类完成的，所以如果要通过继承Thread类完成多线程，则必须复写run()方法，以下为部分定义
private Runnable target;
public Thread(ThreadGroup group, String name) {
init(group, null, name, 0);
}
private void init(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
long stackSize, AccessControlContext acc){
...
this.target = target;
...
}
public void run() {
if (target != null) {
target.run();
}
}
Thread类和Runnable接口的子类同时继承Runnable接口，之后将Runnable接口的子类实例放入Thread类中，这种操作模式和代理设计类似
两者区别
1.继承Thread类不能资源共享
class MyThread extends Thread{
private int ticket = 5;
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if(ticket > 0){
System.out.println("卖票：ticket="+ticket--);
}
}
}
public static void main(String[] args) {
MyThread mt1 = new MyThread();
MyThread mt2 = new MyThread();
mt1.start();
mt2.start();
}
}
两个线程分别卖了各自的5张票
class MyThread implements Runnable{
private int ticket = 5;
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if(ticket > 0){
System.out.println("卖票：ticket="+ticket--);
}
}
}
public static void main(String[] args) {
MyThread mt = new MyThread();
new Thread(mt).start();
new Thread(mt).start();
}
两个线程共卖了5张票
总结：1.使用Runnable接口可以使多个线程共享同一资源
2. 避免单继承带来的局限
线程的状态
1.创建状态
程序中使用构造方法创建了一个线程对象后，就有了相应的内存空间和其他资源，但还处于不可运行状态。
2.就绪状态
调用start()启动线程后就进入就绪状态，进入线程队列排队，等待cpu服务，已经具备运行条件
3.运行状态
当就绪状态的线程获得处理器资源时就进入了运行状态，自动调用run(),run()定义了线程的操作和功能
4.阻塞状态
当正在执行的线程，被人为挂起suspend(),sleep(),wait()或执行了耗时的I/O操作，会让出cpu并中止自己的执行，进入阻塞状态，不能进入排队队列，只有当引起阻塞的原因解除后，才能转入就绪状态
5.死亡状态
当调用stop()方法时和run()方法执行结束后，线程进入死亡状态，此时不具有继续运行的能力。
线程操作的相关方法
创建线程如果没有为线程指定一个名称，会自动为线程分配一个名称格式为：Thread-x。Thread类中有一个static类型的属性为线程自动命名。
class MyThread implements Runnable{ // 实现Runnable接口
public void run(){ // 覆写run()方法
for(int i=0;i<3;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "运行，i = " + i) ; // 取得当前线程的名字
}
}
};
public class CurrentThreadDemo{
public static void main(String args[]){
MyThread mt = new MyThread() ; // 实例化Runnable子类对象
new Thread(mt,"线程").start() ; // 启动线程
mt.run() ; // 直接调用run()方法
}
};
运行结果
main运行，i = 0
线程运行，i = 0
main运行，i = 1
线程运行，i = 1
main运行，i = 2
线程运行，i = 2
以上程序中，主方法直接通过Runnable接口的子类对象调用其中的run()，主方法也是一个线程，java中所有线程都是同时启动的，哪个线程先抢占到cpu资源，哪个就先执行。
java程序每次运行至少执行2个进程，一个main进程，一个垃圾收集进程。
判断线程是否启动
class MyThread implements Runnable{ // 实现Runnable接口
public void run(){ // 覆写run()方法
for(int i=0;i<3;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "运行，i = " + i) ; // 取得当前线程的名字
}
}
};
public class ThreadAliveDemo{
public static void main(String args[]){
MyThread mt = new MyThread() ; // 实例化Runnable子类对象
Thread t = new Thread(mt,"线程"); // 实例化Thread对象
System.out.println("线程开始执行之前 --> " + t.isAlive()) ; // 判断是否启动
t.start() ; // 启动线程
System.out.println("线程开始执行之后 --> " + t.isAlive()) ; // 判断是否启动
for(int i=0;i<3;i++){
System.out.println("main运行 --> " + i) ;
}
// 以下的输出结果不确定
System.out.println("代码执行之后 --> " + t.isAlive()) ; // 判断是否启动
}
};
主线程运行完了，子线程还在运行
线程的强制运行
线程强制运行期间，其他线程无法运行，必须等待此线程完成后才能执行。
class MyThread implements Runnable{
public void run(){
for(int i=0;i<50;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "运行，i = " + i) ;
}
}
};
public class ThreadJoinDemo{
public static void main(String args[]){
MyThread mt = new MyThread() ;
Thread t = new Thread(mt,"线程");
t.start() ;
for(int i=0;i<50;i++){
if(i>10){
try{
t.join() ; // 线程强制运行
}catch(InterruptedException e){}
}
System.out.println("Main线程运行 --> " + i) ;
}
}
};
运行结果：
Main线程运行 --> 8
线程运行，i = 8
Main线程运行 --> 9
线程运行，i = 9
Main线程运行 --> 10
线程运行，i = 10
线程运行，i = 11
线程运行，i = 12
线程的休眠和中断
class MyThread implements Runnable{
public void run(){
System.out.println("1、进入run()方法") ;
try{
Thread.sleep(10000) ; // 线程休眠10秒
System.out.println("2、已经完成了休眠") ;
}catch(InterruptedException e){
System.out.println("3、休眠被终止") ;
return ; // 返回调用处
}
System.out.println("4、run()方法正常结束") ;
}
};
public class ThreadInterruptDemo{
public static void main(String args[]){
MyThread mt = new MyThread() ;
Thread t = new Thread(mt,"线程");
t.start() ;
try{
Thread.sleep(2000) ; // 线程休眠2秒
}catch(InterruptedException e){
System.out.println("3、休眠被终止") ;
}
t.interrupt() ; // 中断线程执行
}
};
一个线程运行时，另外一个线程可以通过interupt()方法中断运行状态，休眠一旦中断会进入catch中的代码。
线程的优先级
setPriority(Thread.MIN_PRIORITY); //1 setPriority(Thread.NORM_PRIORITY); //5 setPriority(Thread.MAX_PRIORITY); //10
优先级越高，越有可能被先执行
Thread.currentThread().getPriority();
main函数的优先级为5
线程的礼让
让其他线程先运行
class MyThread implements Runnable{
public void run(){
for(int i=0;i<5;i++){
try{
Thread.sleep(500) ;
}catch(Exception e){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "运行，i = " + i) ; // 取得当前线程的名字
if(i==2){
System.out.print("线程礼让：") ;
Thread.currentThread().yield() ; // 线程礼让
}
}
}
};
public class ThreadYieldDemo{
public static void main(String args[]){
MyThread my = new MyThread() ;
Thread t1 = new Thread(my,"线程A") ;
Thread t2 = new Thread(my,"线程B") ;
t1.start() ;
t2.start() ;
}
};
运行结果
线程A运行，i = 0
线程B运行，i = 0
线程A运行，i = 1
线程B运行，i = 1
线程A运行，i = 2
线程B运行，i = 2
线程A运行，i = 3
线程礼让：线程B运行，i = 3
线程礼让：线程A运行，i = 4
线程B运行，i = 4
同步与死锁
通过Runnable接口实现多线程，多个线程操作同一资源，引发资源同步问题
class MyThread implements Runnable{
private int ticket = 5 ; // 假设一共有5张票
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
if(ticket>0){ // 还有票
try{
Thread.sleep(300) ; // 加入延迟
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace() ;
}
System.out.println("卖票：ticket = " + ticket-- );
}
}
}
};
public class SyncDemo01{
public static void main(String args[]){
MyThread mt = new MyThread() ; // 定义线程对象
Thread t1 = new Thread(mt) ; // 定义Thread对象
Thread t2 = new Thread(mt) ; // 定义Thread对象
Thread t3 = new Thread(mt) ; // 定义Thread对象
t1.start() ;
t2.start() ;
t3.start() ;
}
};
运行结果：
卖票：ticket = 5
卖票：ticket = 4
卖票：ticket = 3
卖票：ticket = 2
卖票：ticket = 1
卖票：ticket = 0
卖票：ticket = -1
产生-1的原因是线程中加入了延迟操作，一个线程还没有对票进行减操作之前，其他线程已经将票数减少了。
解决方法
1.同步代码块
class MyThread implements Runnable{
private int ticket = 5 ; // 假设一共有5张票
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
synchronized(this){ // 要对当前对象进行同步
if(ticket>0){ // 还有票
try{
Thread.sleep(300) ; // 加入延迟
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace() ;
}
System.out.println("卖票：ticket = " + ticket-- );
}
}
}
}
};
public class SyncDemo02{
public static void main(String args[]){
MyThread mt = new MyThread() ; // 定义线程对象
Thread t1 = new Thread(mt) ; // 定义Thread对象
Thread t2 = new Thread(mt) ; // 定义Thread对象
Thread t3 = new Thread(mt) ; // 定义Thread对象
t1.start() ;
t2.start() ;
t3.start() ;
}
};
2.同步方法
class MyThread implements Runnable{
private int ticket = 5 ;
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
this.sale() ; // 调用同步方法
}
}
public synchronized void sale(){ // 声明同步方法
if(ticket>0){ // 还有票
try{
Thread.sleep(300) ; // 加入延迟
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace() ;
}
System.out.println("卖票：ticket = " + ticket-- );
}
}
};
死锁
当两个线程都在等待彼此先完成，造成了程序的停滞，死锁是在程序运行时出现的
class Zhangsan{ // 定义张三类
public void say(){
System.out.println("张三对李四说：“你给我画，我就把书给你。”") ;
}
public void get(){
System.out.println("张三得到画了。") ;
}
};
class Lisi{ // 定义李四类
public void say(){
System.out.println("李四对张三说：“你给我书，我就把画给你”") ;
}
public void get(){
System.out.println("李四得到书了。") ;
}
};
public class ThreadDeadLock implements Runnable{
private static Zhangsan zs = new Zhangsan() ; // 实例化static型对象
private static Lisi ls = new Lisi() ; // 实例化static型对象
private boolean flag = false ; // 声明标志位，判断那个先说话
public void run(){ // 覆写run()方法
if(flag){
synchronized(zs){ // 同步张三
zs.say() ;
try{
Thread.sleep(500) ;
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace() ;
}
synchronized(ls){
zs.get() ;
}
}
}else{
synchronized(ls){
ls.say() ;
try{
Thread.sleep(500) ;
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace() ;
}
synchronized(zs){
ls.get() ;
}
}
}
}
public static void main(String args[]){
ThreadDeadLock t1 = new ThreadDeadLock() ; // 控制张三
ThreadDeadLock t2 = new ThreadDeadLock() ; // 控制李四
t1.flag = true ;
t2.flag = false ;
Thread thA = new Thread(t1) ;
Thread thB = new Thread(t2) ;
thA.start() ;
thB.start() ;
}
};
生产者和消费者
生产者不断生产，消费者不断从生产者取走数据，但由于线程运行的不确定性，会存在2个问题
1.生产者线程向数据存储空间添加可信息的名称，还没有加入信息的内容，程序就切换到了消费者线程，消费者线程把信息的名称和上一个信息的内容联系到一起
2.生产者放了若干次数据，消费者才开始取数据；或者消费者取完一个数据后，还没等到生产者放入新的数据，又重复取出已取过的数据
class Info{ // 定义信息类
private String name = "zqt"; // 定义name属性
private String content = "黑马学员" ; // 定义content属性
public void setName(String name){
this.name = name ;
}
public void setContent(String content){
this.content = content ;
}
public String getName(){
return this.name ;
}
public String getContent(){
return this.content ;
}
};
class Producer implements Runnable{ // 通过Runnable实现多线程
private Info info = null ; // 保存Info引用
public Producer(Info info){
this.info = info ;
}
public void run(){
boolean flag = false ; // 定义标记位
for(int i=0;i<50;i++){
if(flag){
this.info.setName("zqt") ; // 设置名称
try{
Thread.sleep(90) ;
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace() ;
}
this.info.setContent("黑马学员") ; // 设置内容
flag = false ;
}else{
this.info.setName("itheima") ; // 设置名称
try{
Thread.sleep(90) ;
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace() ;
}
this.info.setContent("www.itheima.com") ; // 设置内容
flag = true ;
}
}
}
};
class Consumer implements Runnable{
private Info info = null ;
public Consumer(Info info){
this.info = info ;
}
public void run(){
for(int i=0;i<50;i++){
try{
Thread.sleep(90) ;
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace() ;
}
System.out.println(this.info.getName() +
" --> " + this.info.getContent()) ;
}
}
};
public class ThreadCaseDemo01{
public static void main(String args[]){
Info info = new Info(); // 实例化Info对象
Producer pro = new Producer(info) ; // 生产者
Consumer con = new Consumer(info) ; // 消费者
new Thread(pro).start() ;
new Thread(con).start() ;
}
};
运行结果
itheima --> 黑马学员
zqt --> www.itheima.com
itheima --> 黑马学员
zqt --> www.itheima.com
itheima --> 黑马学员
itheima --> 黑马学员
解决方法：
定义同步方法，并且不直接调用setter和getter方法
class Info{ // 定义信息类
private String name = "zqt"; // 定义name属性
private String content = "黑马学员" ; // 定义content属性
public synchronized void set(String name,String content){
this.setName(name) ; // 设置名称
try{
Thread.sleep(300) ;
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace() ;
}
this.setContent(content) ; // 设置内容
}
public synchronized void get(){
try{
Thread.sleep(300) ;
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace() ;
}
System.out.println(this.getName() +
" --> " + this.getContent()) ;
}
public void setName(String name){
this.name = name ;
}
public void setContent(String content){
this.content = content ;
}
public String getName(){
return this.name ;
}
public String getContent(){
return this.content ;
}
};
class Producer implements Runnable{ // 通过Runnable实现多线程
private Info info = null ; // 保存Info引用
public Producer(Info info){
this.info = info ;
}
public void run(){
boolean flag = false ; // 定义标记位
for(int i=0;i<50;i++){
if(flag){
this.info.set("zqt","黑马学员") ; // 设置名称
flag = false ;
}else{
this.info.set("itheima","www.itheima.com") ; // 设置名称
flag = true ;
}
}
}
};
class Consumer implements Runnable{
private Info info = null ;
public Consumer(Info info){
this.info = info ;
}
public void run(){
for(int i=0;i<50;i++){
this.info.get() ;
}
}
};
public class ThreadCaseDemo02{
public static void main(String args[]){
Info info = new Info(); // 实例化Info对象
Producer pro = new Producer(info) ; // 生产者
Consumer con = new Consumer(info) ; // 消费者
new Thread(pro).start() ;
new Thread(con).start() ;
}
};
zqt --> 黑马学员
itheima --> www.itheima.cn
itheima --> www.itheima.cn
itheima --> www.itheima.cn
zqt --> 黑马学员
zqt --> 黑马学员
以上代码解决了信息错乱，但仍然存在重复读取的问题，解决这个问题需要用到Object类
等待和唤醒
生产者每生产一个就要等待消费者取走，消费者每取走一个就要等待生产者生产
class Info{ // 定义信息类
private String name = "zqt"; // 定义name属性
private String content = "黑马学员" ; // 定义content属性
private boolean flag = false ; // 设置标志位
public synchronized void set(String name,String content){
if(!flag){
try{
super.wait() ;
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace() ;
}
}
this.setName(name) ; // 设置名称
try{
Thread.sleep(300) ;
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace() ;
}
this.setContent(content) ; // 设置内容
flag = false ; // 改变标志位，表示可以取走
super.notify() ;
}
public synchronized void get(){
if(flag){
try{
super.wait() ;
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace() ;
}
}
try{
Thread.sleep(300) ;
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace() ;
}
System.out.println(this.getName() +
" --> " + this.getContent()) ;
flag = true ; // 改变标志位，表示可以生产
super.notify() ;
}
public void setName(String name){
this.name = name ;
}
public void setContent(String content){
this.content = content ;
}
public String getName(){
return this.name ;
}
public String getContent(){
return this.content ;
}
};
class Producer implements Runnable{ // 通过Runnable实现多线程
private Info info = null ; // 保存Info引用
public Producer(Info info){
this.info = info ;
}
public void run(){
boolean flag = false ; // 定义标记位
for(int i=0;i<50;i++){
<span style="white-space:pre"> </span>if(i%2==0)
this.info.set("zqt","黑马学员") ; // 设置名称
}else{
this.info.set("itheima","www.itheima.com") ; // 设置名称
}
}
}
};
class Consumer implements Runnable{
private Info info = null ;
public Consumer(Info info){
this.info = info ;
}
public void run(){
for(int i=0;i<50;i++){
this.info.get() ;
}
}
};
public class ThreadCaseDemo03{
public static void main(String args[]){
Info info = new Info(); // 实例化Info对象
Producer pro = new Producer(info) ; // 生产者
Consumer con = new Consumer(info) ; // 消费者
new Thread(pro).start() ;
new Thread(con).start() ;
}
};
运行结果：
zqt --> 黑马学员
itheima --> www.itheima.com
zqt --> 黑马学员
itheima --> www.itheima.com
zqt --> 黑马学员
线程的生命周期其他方法
suspend(),resume(),stop() 为 @Deprecated声明 不推荐使用，容易造成死锁
那么如何停止一个线程运行呢？
设置标志位停止线程的运行。
class MyThread implements Runnable{
private boolean flag = true ; // 定义标志位
public void run(){
int i = 0 ;
while(this.flag){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+"运行，i = " + (i++)) ;
}
}
public void stop(){
this.flag = false ; // 修改标志位
}
};
public class StopDemo{
public static void main(String args[]){
MyThread my = new MyThread() ;
Thread t = new Thread(my,"线程") ;
t.start() ;
try{
Thread.sleep(30) ;
}catch(Exception e){
}
my.stop() ; // 修改标志位，停止运行
}
};
总结：
线程被暂停的原因：wait(),sleep(),join()
暂停解除的原因：notify(),sleep()时间到
练习：1.设计4个线程对象，两个线程每次对j加一，两个线程每次对j减一
class ThreadTest {
private int j;
public static void main(String args[]) {
ThreadTest tt = new ThreadTest();
Inc inc = tt.new Inc();
Dec dec = tt.new Dec();
for (int i = 0; i < 2; i++) {
Thread t = new Thread(inc);
t.start();
t = new Thread(dec);
t.start();
}
}
private synchronized void inc() {
j++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-inc:" + j);
}
private synchronized void dec() {
j--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-dec:" + j);
}
class Inc implements Runnable {
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
inc();
}
}
}
class Dec implements Runnable {
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
dec();
}
}
}
}