(1)程序
程序是指令和数据的有序集合,其本身没有任何运行的含义,是一个静态的概念。简单的说就是我们写的代码。
(2)进程
①进程是指一个内存中运行的应用程序,每个进程都有一个独立的内存空间,一个应用程序可以同时运行多个进程;
②进程也是程序的一次执行过程,它是一个动态的概念,是系统运行程序的基本单位;系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。(比如我们使用的QQ,就启动了一个进程,操作系统就会为该进程分配内存空间。当我们使用迅雷,又启动了一个进程,操作系统将为迅雷分配新的内存空间。)
(3)线程
线程是由进程创建的,是进程的一个实体;一个进程可以拥有多个线程。例如:使用浏览器同时下载多个文件,就是一个进程有多个线程。
①单线程
同一个时刻,只允许执行一个线程
②多线程
同一个时刻,可以执行多个线程,比如:一个qq进程,可以同时打开多个聊天窗口
(4)管程
管程俗称Monitor(监视器),也就是我们平时所说的锁。
(5)并发
同一个时刻,多个任务交替执行,造成一种“貌似同时”的错觉,简单的说,单核cpu实现的多任务就是并发。
(6)并行
同一个时刻,多个任务同时执行。多核cpu可以实现并行。
(1)继承Thread类,重写run方法
// 创建线程对象,构造方法的参数是给线程指定名字,推荐
Thread t1 = new Thread("t1") {
@Override
// run 方法内实现了要执行的任务
public void run() {
log.debug("hello");
} };
t1.start();
(2)使用 Runnable 配合 Thread
把【线程】和【任务】(要执行的代码)分开
①Thread 代表线程
②Runnable 可运行的任务(线程要执行的代码)
// 创建任务对象
Runnable task2 = new Runnable() {
@Override
public void run() {
log.debug("hello");
} };
// 参数1 是任务对象; 参数2 是线程名字,推荐
Thread t2 = new Thread(task2, "t2");
t2.start();
补充:Thread 与 Runnable 的关系
①继承Thread类是把线程和任务合并在了一起,使用 Runnable 配合 Thread是把线程和任务分开了
②用 Runnable 更容易与线程池等高级 API 配合
③用 Runnable 让任务类脱离了 Thread 继承体系,更灵活
④Java是单继承的,在某些情况下一个类可能已经继承了某个父类,这时再用继承Thread类方法来实现创建线程显然不可能了。
⑤Java设计者提供了另外一种创建线程的方法,就是通过实现Runnable接口来创建线程。实现Runnable接口方式更加适合多个线程共享一个资源的情况,并且避免了单继承的限制,建议使用Runnable
(3)FutureTask 配合 Thread
Callable与Runnable区别是有返回值,可以抛异常
例子:
public class DemoFutureTask {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(new Callable<Integer>() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
return 100;
}
});
Thread t1 = new Thread(task,"t1");
t1.start();
System.out.println(task.get()); //100
}
}
(1)当线程退出后,会自动退出
(2)还可以通过使用变量来控制run方法退出的方式停止线程,即通知方式
public class Thread_exit {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T t = new T();
t.start();
// 如果希望main线程去控制t1 线程的终止,可以修改 loop
// 让t1 退出run方法,从而终止 t1线程 -> 通知方式
// 让主线程休眠 10秒,再通知 t1线程退出
Thread.sleep(10 * 1000);
t.setLoop(false);
} }
class T extends Thread {
private int count = 0;
// 设置一个控制变量
private boolean loop = true;
public void setLoop(boolean loop) {
this.loop = loop;
}
@Override
public void run() {
while (loop) {
System.out.println("我是" + (++count) + "线程名=" + Thread.currentThread().getName());
// 让线程休眠1秒
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
if (count == 10) {
break;
} } } }
(1) start()方法源码:
① public synchronized void start() {
start0();
}
② start0() 是本地方法,是JVM调用,底层是c/c++实现
真正实现多线程效果的是start0(),而不是 run
private native void start0();
*/
(2)
(1)线程优先级会提示(hint)调度器优先调度该线程,但它仅仅是一个提示,调度器可以忽略它
(2)如果 cpu 比较忙,那么优先级高的线程会获得更多的时间片,但 cpu 闲时,优先级几乎没作用
(1)调用 sleep 会让当前线程从 Running 进入 Timed Waiting 状态(阻塞)
(2)其它线程可以使用 interrupt 方法打断正在睡眠的线程,这时 sleep 方法会抛出 InterruptedException
(3) 睡眠结束后的线程未必会立刻得到执行(睡眠结束以后CPU可能正在执行其他的线程)
(4) 建议用 TimeUnit 的 sleep 代替 Thread 的 sleep 来获得更好的可读性(有时间的单位)
例如:TimeUnit.SECONDS.sleep(1000);
(1)打断sleep,wait,join这些处于阻塞的线程,并且会清空打断状态
private static void test1() throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(()->{
sleep(1);
}, "t1");
t1.start();
sleep(0.5);
t1.interrupt();
log.debug(" 打断状态: {}", t1.isInterrupted());//false
}
(2)打断正常运行的线程
被打断的线程只是知道有其他线程想要打断自己,但是被打断的线程是由自己决定继续运行还是停止运行。
打断正常运行的线程, 不会清空打断状态。我们可以根据打断状态来判断是继续运行还是停止运行。
public class DemoInterrupt {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//只是知道有其他线程想要打断我,但是被打断的线程是由自己决定继续运行还是停止运行
Thread t1 = new Thread(() -> {
while (true) {
boolean interrupted = Thread.currentThread().isInterrupted();
if (interrupted) {
System.out.println("有人要打断你");
break;
} } });
t1.start();
Thread.sleep(1000);
t1.interrupt();
} }
(1)线程的礼让。让出CPU,让其他线程执行,但礼让的时间不确定,所以也不一定礼让成功。具体的实现
依赖于操作系统的任务调度器
(2)调用 yield 会让当前线程从 Running 进入 Runnable 就绪状态,然后调度执行其它线程
线程的插队。插队的线程一旦插队成功,则肯定先执行完插入的线程所有的任务
(1)用户线程:也叫工作线程,当线程的任务执行完或通知方式结束
(2)守护线程:一般是为工作线程服务的,当所有用户线程结束,守护线程自动结束
常见的守护线程:垃圾回收机制
(3)把线程设置为守护线程例子
public class ThreadMethod3 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
T3 t3 = new T3();
// 如果我们希望当main线程结束后,子线程自动结束
// 只需将子线程设为守护线程即可
t3.setDaemon(true);
t3.start();
for (int i = 0; i < 10; i++) {//主线程
System.out.println("别卷了..."+i);
Thread.sleep(1000);
} } }
class T3 extends Thread{
@Override
public void run() {
while (true){
try {
Thread.sleep(1000);//休息1秒
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("在学Java...");
} } }
Java中用Thread.State枚举表示了线程的几种状态。
public static enum Thread.State extends Enum
(1)NEW
至今尚未启动的线程。
(2)RUNNABLE
正在 Java 虚拟机中执行的线程
(3)BLOCKED
受阻塞并等待获得同步代码块的锁的线程
(4)WAITING
无限期地等待另一个线程来执行某一特定操作
(5)TIMED_WAITING
等待另一个线程来执行操作,取决于指定的等待时间
(6)TERMINATED
已退出的线程。
注意:RUNNABLE 是否真的运行取决于调度器,由操作系统内核来决定,可以细分为Ready就绪和Running运行
如果有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。程序每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。
我们通过一个案例,演示线程的安全问题:
电影院要卖票,我们模拟电影院的卖票过程。假设要播放的电影是 “葫芦娃大战奥特曼”,本次电影的座位共100个(本场电影只能卖100张票)。
我们来模拟电影院的售票窗口,实现多个窗口同时卖 “葫芦娃大战奥特曼”这场电影票(多个窗口一起卖这100张票)
需要窗口,采用线程对象来模拟;需要票,Runnable接口子类来模拟
模拟票:
public class Ticket implements Runnable {
private int ticket = 100;
/*
* 执行卖票操作
*/
@Override
public void run() {
//每个窗口卖票的操作
//窗口 永远开启
while (true) {
if (ticket > 0) {//有票 可以卖
//出票操作
//使用sleep模拟一下出票时间
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto‐generated catch block
e.printStackTrace();
} /
/获取当前线程对象的名字
String name = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(name + "正在卖:" + ticket‐‐);
}}}}
//测试类:
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
//创建线程任务对象
Ticket ticket = new Ticket();
//创建三个窗口对象
Thread t1 = new Thread(ticket, "窗口1");
Thread t2 = new Thread(ticket, "窗口2");
Thread t3 = new Thread(ticket, "窗口3");
//同时卖票
t1.start();
t2.start();
t3.start();
} }
(1)在多线程编程,一些敏感数据不允许被多个线程同时访问,此时就使用同步访问技术,保证数据在任何时刻,最多有一个线程访问,以保证数据的完整性。
(2)也可以这样理解:线程同步,即当有一个线程在对内存进行操作时,其他线程都不可以对这个内存地址进行操作,直到该线程完成操作,其他线程才能对该内存地址进行操作。
(1)同步代码块
synchronized(对象) { //得到对象的锁,才能操作同步代码
// 需要被同步的代码;
}
(2)synchronized还可以放在方法声明中,表示整个方法为同步方法
public synchronized void m(String name) {
// 需要被同步的代码
}
(1)从JDK5.0 开始,Java提供了更强大的线程同步机制——通过显示定义同步锁对象来实现同步;同步锁使用Lock对象充当
(2)java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对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
(3)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,可以显示加锁、释放锁
// 获取锁
reentrantLock.lock();
try {
// 临界区
} finally {
// 释放锁
reentrantLock.unlock();
}
public class TestLock {
public static void main(String[] args) {
DemoLock demoLock = new DemoLock();
new Thread(demoLock).start();
new Thread(demoLock).start();
new Thread(demoLock).start();
} }
class DemoLock implements Runnable {
int tickNums = 10;
//定义lock锁
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true) {
lock.lock();//加锁(位置放在try块里面和外面效果都一样)
try {
if (tickNums > 0) {
System.out.println(tickNums--);
} else {
break;
}
} finally {
lock.unlock();//解锁
} } } }
(1)Lock是显示锁(手动开启和关闭锁),synchronized是隐式锁,出了作用域自动释放
(2)Lock只有代码块锁,synchronized有代码块锁和方法锁
(3)使用Lock锁,JVM将花费较短时间来调度线程,性能更好。并且具有更好的扩展性(提供了更多的子类)
(4)ReentrantLock可中断,可以设置超时时间,可以设置为公平锁,支持多个条件变量;与 synchronized 一样,
都支持可重入
①可重入是指同一个线程如果首次获得了这把锁,那么因为它是这把锁的拥有者,因此有权利再次获取这把锁;
如果是不可重入锁,那么第二次获得锁时,自己也会被锁挡住
static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) {
method1();
}
public static void method1() {
lock.lock();
try {
log.debug("execute method1");
method2();
} finally {
lock.unlock();
} }
//第二次调用和第三次调用就相当于重入
public static void method2() {
lock.lock();
try {
log.debug("execute method2");
method3();
} finally {
lock.unlock();
} }
②可打断,等待锁的过程中,其他线程可以使用interrupt方法终止我的等待
(获取锁方式为lock.lockInterruptibly())
public class Test1 {
private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(() -> {
try {
// 如果没有竞争那么此方法就会获取lock对象锁
// 如果有竞争就会进入阻塞队列,可以被其他线程使用 interrupt方法打断
System.out.println("尝试获取锁");
lock.lockInterruptibly();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("没有获得锁,返回");
return;
}
try {
System.out.println("获取到锁");
} finally {
lock.unlock();
}});
lock.lock();//主线程获取锁
t1.start();//t1线程
t1.interrupt();//打断t1
} }
③锁超时(获取锁的方式为lock.tryLock())
还可以设置超时时间-lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
Thread t1 = new Thread(() -> {
log.debug("启动...");
if (!lock.tryLock()) {
log.debug("获取锁失败,返回");
return;
}
try {
log.debug("获得了锁");
} finally {
lock.unlock();
} }, "t1");
lock.lock();//主线程获取锁
log.debug("获得了锁");
t1.start();
try {
sleep(2);
} finally {
lock.unlock();
}
④ReentrantLock 默认是不公平的(公平锁一般没有必要,会降低并发度)
ReentrantLock lock = new ReentrantLock(false);//改为公平锁
不公平锁:当一个线程池有锁,其他线程就会进入阻塞队列去等待,当锁的持有者释放锁时,这些线程就会一涌而上,谁先抢到谁就先获得锁,而不会按照进入阻塞队列的顺序
l
(1)在Java语言中,引入了对象互斥锁的概念,来保证共享数据操作的完整性
(2)每个对象都对应于一个可称为“互斥锁”的标记,这个标记用来保证在任一时刻,只能有一个线程访问
(3)关键字synchronized 用来与对象的互斥锁联系。当某个对象用synchronized修饰时,表明该对象在任一时刻只能由一个线程访问。
(4)同步的局限性:导致程序的执行效率要降低
(5)同步方法(非静态的)的锁可以是this,也可以是其他对象(要求是同一个对象)
(6)同步方法(静态的)的锁为当前类本身
注意事项:
①同步方法如果没有使用static修饰,默认锁对象为this
②如果方法使用static修饰,默认锁对象:当前类.class
例子:
//1.同步方法没有使用static修饰
public class SellTicket02 {
public static void main(String[] args) {
T2 t2 = new T2();
new Thread(t2).start();//第一个线程窗口
new Thread(t2).start();//第二个线程窗口
new Thread(t2).start();//第三个线程窗口
} }
class T2 implements Runnable {
private int ticketNum = 100;//让多个线程共享 ticketNum
private boolean loop = true;
Object object = new Object();
public void sell() {
synchronized (/*this*/object) {
if (ticketNum <= 0) {
System.out.println("售票结束。。。");
loop = false;
return;
}
// 休眠50秒
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "售出一张票"
+ "剩余票数=" + (--ticketNum));
} }
@Override
public void run() {
while (loop) {
sell();
} } }
// 2.同步方法为静态方法
public class SellTicket05 {
public static void main(String[] args) {
T2 t2 = new T2();
new Thread(t2).start();//第一个线程窗口
new Thread(t2).start();//第二个线程窗口
new Thread(t2).start();//第三个线程窗口
} }
class T5 implements Runnable {
private static int ticketNum = 100;//让多个线程共享 ticketNum
private static boolean loop = true;
public static void sell() {
synchronized (T5.class) {
if ( ticketNum<= 0) {
System.out.println("售票结束。。。");
loop = false;
return;
}
// 休眠50秒
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "售出一张票"
+ "剩余票数=" + (--ticketNum));
} }
@Override
public void run() {
while (loop) {
sell();
} } }
多个线程都占用了对方的锁资源,但不肯想让,导致了死锁,在编程时一定要避免死锁的发生
public class DeadLock {
public static void main(String[] args) {
DemoDeadLock A = new DemoDeadLock(true);
DemoDeadLock B = new DemoDeadLock(false);
A.start();
B.start();
} }
class DemoDeadLock extends Thread {
static Object o1 = new Object();
static Object o2 = new Object();
boolean flag;
public DemoDeadLock(boolean flag) {
this.flag = flag;
}
@Override
public void run() {
//业务逻辑分析:
// 1.如果flag 为T,线程A 就会先得到 o1 对象锁,然后尝试去获取 o2 对象锁
// 2.如果线程A 得不到 o2 对象锁,就会Blocked
// 3.如果flag 为F,线程B 就会先得到 o2 对象锁,然后尝试去获取 o1 对象锁
// 4.如果线程B 得不到 o1 对象锁,就会Blocked
if (flag) {
synchronized (o1) {//对象互斥锁,下面就是同步代码
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入1");
synchronized (o2) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入2");
} }
} else {
synchronized (o2) {//对象互斥锁,下面就是同步代码
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入2");
synchronized (o1) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入1");
} } } } }
(1)当前线程的同步方法、同步代码块执行结束
(2)当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return
(3)当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception,导致异常结束
(4)当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法,当前线程暂停,并释放锁
下面操作不会释放锁:
①线程执行同步代码块或同步方法时,程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行,不会释放锁
②线程执行同步代码块时,其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起,该线程不会释放锁
提示:应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程,该方法不再推荐使用