多线程详解（未完结）
文章目录
- ⭐️写在前面的话⭐️
- 一、线程简介
-
- 1.1 进程
- 1.2 线程
- 1.3 多线程和多进程的区别
- 1.4 总结
- 二、继承实现
-
- 2.1 继承Thread类
-
- 例子：网图下载
- 2.2 实现Runnable接口 (推荐)
-
- 案例：火车站买票问题
- 案例：龟兔赛跑
- 2.3 实现Callable接口 (了解即可)
-
- 案例：下载网图
- Runnable和Callable的区别:
- 三、线程知识拓展
-
- 3.1 静态代理模式
-
- 案例：结婚
- 3.2 简介Lamda表达式
-
- **函数式接口**：只包含唯一一个抽象方法的接口,我们可以通过Lambda表达式来创建该接口的对象。
- **五种改进的变化**
- **Lambda表达式简化**
- 四、线程状态
-
- 4.0 线程的状态简介
- 4.1 停止线程
- 4.2
- 4.3
- 五、线程同步
-
- 4.1
- 4.2
- 4.3
- 六、线程通信问题
-
- 5.1
- 5.2
- 5.3
- 七、高级主题
-
- 4.1 停止线程
- 4.2
- 4.3
- 五、线程同步
-
- 4.1
- 4.2
- 4.3
- 六、线程通信问题
-
- 5.1
- 5.2
- 5.3
- 七、高级主题
⭐️写在前面的话⭐️
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入站时间： 2022 年 07 月 13 日
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作者水平很有限，如果发现错误，一定要及时告知作者哦！感谢感谢！
一、线程简介
多任务：本质大脑在同一时间只做了同一件事情
多线程：公路的多条车道
普通方法：只有主线程一条执行路径
多线程：多条执行路径，主线程和子线程并行交替执行
1.1 进程
一个在内存中运行的应用程序。每个进程都有自己独立的一块内存空间，一个进程可以有多个线程，比如在Windows系统中，一个运行的xx.exe就是一个进程。
1.2 线程
进程中的一个执行任务（控制单元），负责当前进程中程序的执行。一个进程至少有一个线程，一个进程可以运行多个线程，多个线程可共享数据。
1.3 多线程和多进程的区别
多进程：操作系统中同时运行的多个程序
多线程：在同一个进程中同时运行的多个任务
举个例子，多线程下载软件，可以同时运行多个线程，但是通过程序运行的结果发现，每一次结果都不一致。 因为多线程存在一个特性：随机性。造成的原因：CPU在瞬间不断切换去处理各个线程而导致的，可以理解成多个线程在抢CPU资源。
多线程并不能提高运行速度，但可以提高运行效率，让CPU的使用率更高。但是如果多线程有安全问题或出现频繁的上下文切换时，运算速度可能反而更低。
1.4 总结
- 线程是独立的执行路径
- main是主线程，是系统的入口，用于执行整个程序
- 没有自己创建线程的情况下，后台也会有线程，如主线程、GC线程（垃圾回收）
- 在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序是不能人为干预的
- 对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制
- 线程会带来额外的开销，如CPU调度时间和并发控制开销
- 每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致
二、继承实现
1、Thread class--------继承Thread类
2、Runnable接口-------实现Runnable接口
3、Callable接口---------实现Callable接口
2.1 继承Thread类
不建议使用：OOP单继承局限性
package space2.haobin;
/*
* 创建线程方式1:
* 自定义一个类继承Thread类
* 重写run()方法
* 调用start开启线程*/
public class ThreadTest extends Thread{
@Override
public void run() {
//run方法线程体
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("我在看代码------"+i);
}
}
public static void main(String[] args) {
//main主线程
//创建一个线程对象
ThreadTest tt1 = new ThreadTest();
//调用start()方法开启线程
tt1.start();//若此处改为调用run()，即变成单线程，先走run()中的“我在看代码”
for (int i = 0; i < 200; i++) {
System.out.println("我在学习多线程------"+i);
}
}
}
线程不一定立即执行，CPU安排调度
交替执行
例子：网图下载
Apache Commons IO 也就那么回事儿吧 - 掘金 (juejin.cn)
commons-io的下载和使用_唯有一片炙热的博客-CSDN博客
package space2.haobin;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
/*
* 联系Thread,实现多线程同步下载图片
* */
public class ThreadTest2 extends Thread{
private String url;//网络图片地址
private String name;//保存的文件名
/*构造器*/
public ThreadTest2(String url,String name){
this.url=url;
this.name=name;
}
@Override
public void run() {
WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
webDownloader.downloader(url,name);
System.out.println("下载的文件名为:"+name);
}
/*主线程*/
public static void main(String[] args) {
ThreadTest2 t1 = new ThreadTest2("https://cdnjson.com/image/Tityr","dog.jpg");
ThreadTest2 t2 = new ThreadTest2("https://cdnjson.com/image/TEsyr","dzq.jpg");
ThreadTest2 t3 = new ThreadTest2("https://cdnjson.com/image/TEkdZ","boniu.jpg");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
/*
* 下载器*/
class WebDownloader{
/*下载方法*/
public void downloader(String url,String name){
try {
FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("IO异常,downloader方法出现问题");
}
}
}
2.2 实现Runnable接口 (推荐)
推荐使用：避免单继承局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用
- 定义MyRunnable类实现Runnable接口
- 实现run方法,编写线程执行体
- 创建线程对象，调用start方法启动线程
package space2.haobin;
/*创建线程方式2:
实现Runnable接口
重写run方法
执行线程需要丢入Runnable接口实现类
调用start方法
*/
public class ThreadTest3 implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("我在看代码----"+i);
}
}
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable接口的实现类对象
ThreadTest3 tt3 = new ThreadTest3();
//代理:
// 创建线程对象，通过线程对象来开启我们的线程
/*Thread t = new Thread(tt3);
t.start();*/
/*等价于*/
new Thread(tt3).start();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("我在学习多线程----"+i);
}
}
}
案例：火车站买票问题
多个线程操作同一个对象
package space2.haobin;
/*
* 案例: 买火车票
* 多线程同时操作同一个对象
* */
public class ThreadTest04 implements Runnable{
private int ticketNums = 10;
@Override
public void run() {
while(true){
if(ticketNums<=0){
break;
}
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->拿到第"+ticketNums--+"张票");
}
}
public static void main(String[] args) {
ThreadTest04 ticket = new ThreadTest04();
new Thread(ticket,"小明").start();
new Thread(ticket,"老师").start();
new Thread(ticket,"黄牛党").start();
}
}
并发问题
多线程操作同一个资源的情况下，线程不安全，数据紊乱。
- 出现非法数字，0或-1
- 出现相同的数字
案例：龟兔赛跑
package space2.haobin;
/*模拟龟兔赛跑*/
public class Race implements Runnable{
//胜利者
private static String winner;
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i <= 100; i++) {
/*模拟兔子休息*/
if(Thread.currentThread().getName().equals("兔子")&& i%10==0){
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
if(gameOver(i)){
break;//说明已经存在胜利者了，可以结束比赛了
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---> 跑了"+i+"步");
}
}
/*
* 判断比赛是否结束*/
private boolean gameOver(int steps){
if(winner!=null){
//说明已经存在胜利者了
return true;
}else{
if(steps>=100){
winner=Thread.currentThread().getName();
System.out.println("Winner is "+winner);
return true;
}
}
return false;
}
public static void main(String[] args) {
Race race = new Race();
new Thread(race,"兔子").start();
new Thread(race,"乌龟").start();
}
}
2.3 实现Callable接口 (了解即可)
- 实现Callable接口，需要返回值类型
- 重写call方法，需要抛出异常
- 创建目标对象
- 创建执行服务:ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
- 提交执行:Future result1 = ser.submit(t1);
- 获取结果：boolean r1 = result1.get();
- 关闭服务：ser.shutdownNow();
案例：下载网图
package space2.haobin02;
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;
/*
* 实现Callable接口,实现多线程同步下载图片
* */
public class TestCallable implements Callable <Boolean>{
private String url;//网络图片地址
private String name;//保存的文件名
/*构造器*/
public TestCallable(String url,String name){
this.url=url;
this.name=name;
}
@Override
public Boolean call() {
WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
webDownloader.downloader(url,name);
System.out.println("下载的文件名为:"+name);
return true;
}
/*主线程*/
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
TestCallable t1 = new TestCallable("https://cdnjson.com/image/Tityr","dog.jpg");
TestCallable t2 = new TestCallable("https://cdnjson.com/image/TEsyr","dzq.jpg");
TestCallable t3 = new TestCallable("https://cdnjson.com/image/TEkdZ","boniu.jpg");
//创建执行服务
ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
//提交执行
Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);
Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);
Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);
//获取返回值
boolean rs1 = r1.get();
boolean rs2 = r2.get();
boolean rs3 = r3.get();
//关闭服务
ser.shutdown();
}
}
/*
* 下载器*/
class WebDownloader{
/*下载方法*/
public void downloader(String url,String name){
try {
FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
System.out.println("IO异常,downloader方法出现问题");
}
}
}
Runnable和Callable的区别:
Callable规定的方法是call(),Runnable规定的接口是run();
Callable的任务执行后可返回值,而Runnable的任务是不能有返回值的;
call方法可以抛出异常,run方法不可以
运行Callable任务可以拿到一个Future对象,表示异步计算的结果,它提供了检查是否计算完成的方法,以等待计算的完成,并检索计算的结果,通过Future对象可以了解任务执行情况,可以取消任务的执行,还可以获取执行结果
三、线程知识拓展
3.1 静态代理模式
- 真实对象（目标对象）和代理对象都要实现同一个接口
- 代理对象要代理真实角色
- 好处：
- 代理对象可以做许多真实对象做不到的事情
- 真实对象可以专注做自己的事情
案例：结婚
package space2.haobin03;
/*静态代理模式*/
public class StaticProxy {
public static void main(String[] args) {
WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(new You());
/*相当于婚庆公司代理你结婚*/
weddingCompany.HappyMarry();
/*
如果不进行代理,则这样写:
You you = new You();
you.HappyMarry();
*/
}
}
//抽象类结婚
interface Marry{
void HappyMarry();
}
/*
* 模拟真实的你，结婚目标
* */
class You implements Marry{
@Override
public void HappyMarry() {
System.out.println("我结婚啦！！！");
}
}
/*
* 模拟婚庆公司，代理你结婚
* */
class WeddingCompany implements Marry{
//结婚对象
private Marry target;
public WeddingCompany(Marry target) {
this.target = target;
}
@Override
public void HappyMarry() {
before();
this.target.HappyMarry();
after();
}
/*模拟婚前*/
private void before(){
System.out.println("婚前布置------");
}
/*模拟婚后*/
private void after(){
System.out.println("婚后洞房------");
}
}
3.2 简介Lamda表达式
好处：
- 避免匿名内部类定义过多
- 实质是函数式编程
- 去掉多余的代码，留下核心代码逻辑
- 简化代码
函数式接口：只包含唯一一个抽象方法的接口,我们可以通过Lambda表达式来创建该接口的对象。
public interface Runnable{
public abstract void run();
}
五种改进的变化
- 直接实现类
- 静态内部类
- 局部内部类
- 匿名内部类
- Lambda表达式
package space2.haobin03;
public class TestLambda {
//2.静态内部类
static class Like2 implements ILike {
@Override
public void lambda() {
System.out.println("我喜欢Lambda2.");
}
}
public static void main(String[] args) {
ILike like = new Like();
like.lambda();
like = new Like2();
like.lambda();
//3.局部内部类
class Like3 implements ILike{
@Override
public void lambda() {
System.out.println("我喜欢Lambda3.");
}
}
like = new Like3();
like.lambda();
//4.匿名内部类
like = new ILike() {
@Override
public void lambda() {
System.out.println("我喜欢Lambda4.");
}
};
like.lambda();
//5.lambda简化
like=()-> System.out.println("我喜欢Lambda5.");
like.lambda();
}
}
//定义一个函数式接口
interface ILike {
void lambda();
}
//1.实现类
class Like implements ILike {
@Override
public void lambda() {
System.out.println("我喜欢Lambda.");
}
}
Lambda表达式简化
参考文章
四、线程状态
4.0 线程的状态简介
4.1 停止线程
- 使用退出标志，使线程正常退出，也就是当 run() 方法完成后线程中止。
- 使用 stop() 方法强行终止线程，但是不推荐使用这个方法，该方法已被弃用。
- 使用 interrupt 方法中断线程。
参考文章
4.2
4.3
五、线程同步
4.1
4.2
4.3
六、线程通信问题
5.1
5.2
5.3
七、高级主题
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4.1 停止线程
- 使用退出标志，使线程正常退出，也就是当 run() 方法完成后线程中止。
- 使用 stop() 方法强行终止线程，但是不推荐使用这个方法，该方法已被弃用。
- 使用 interrupt 方法中断线程。
参考文章
[外链图片转存中…(img-rj37EWtp-1700896285752)]
4.2
4.3
五、线程同步
4.1
4.2
4.3
六、线程通信问题
5.1
5.2
5.3
七、高级主题
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