Java多线程（一）

进程(Process)与线程(Thread)

• 程序：指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的定义，是一个静态的概念。
• 进程：执行程序的依次执行过程，一个动态的概念。是系统资源分配的单位。
• 线程：一个进程中包含若干个线程，一个进程至少有一个线程，线程是CPU调度和执行的单位。

线程是独立的执行路径

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

* 有一万个人，但一百张票，需要加入控制，否则会出现-9900张票，不安全，需要进行排队。

线程创建

继承Thread类

• 自定义线程类继承Thread类
• 重写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

创建线程方式一：继承Thread类，重写run()方法，调用start开始线程

public class TestThread1 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        //run方法线程体
        for (int i = 0; i < 5; 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
        TestThread1 testThread1 = new TestThread1();
        //调用start()方法开启线程
        testThread1.start();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println("我在学习多线程" + i);
        }
    }
}

第14行代码中执行的为start方法，已经开启多线程，运行结果为:

我在学习多线程0
我在看代码--0
我在学习多线程1
我在学习多线程2
我在看代码--1
我在学习多线程3
我在学习多线程4
我在看代码--2
我在看代码--3
我在看代码--4

将第14行中start方法改为run方法，则为顺序执行，并没有启动多线程，运行结果为：

我在看代码--0
我在看代码--1
我在看代码--2
我在看代码--3
我在看代码--4
我在学习多线程0
我在学习多线程1
我在学习多线程2
我在学习多线程3
我在学习多线程4

案例：下载网图

安装库commons-io-2.2.jar 网址https://www.bilibili.com/video/BV1V4411p7EF?p=4&spm_id_from=pageDriver

//联系Thread，实现多线程同步下载图片
public class TestThread extends Thread {
    private String url;//网络图片地址
    private String name;//保存的文件名
    public TestThread(String url, String name) {
        this.url = url;
        this.name = name;
    }
    //下载图片线程执行体
    @Override
    public void run() {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url, name);
        System.out.println("下载文件名为" + name);
    }
    public static void main(String[] args) {
        TestThread testThread1 = new TestThread("https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/9c16fdfaaf51f3deb48f079579a7e71f3a292cf5d3a2?x-bce-process=image/resize,m_lfit,w_536,limit_1/format,f_jpg", "Nezuko.jpg");
        TestThread testThread2 = new TestThread("https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/9f2f070828381f30e924ac5844485b086e061c955aa2?x-bce-process=image/resize,m_lfit,w_536,limit_1/format,f_jpg", "Tanjirou.jpg");
        TestThread testThread3 = new TestThread("https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/d62a6059252dd42a2834ee965c704cb5c9ea15ce12f0?x-bce-process=image/resize,m_lfit,w_536,limit_1/format,f_jpg", "Zenitsu.jpg");
        //并没有按照顺序执行，而是同时执行
        testThread1.start();
        testThread2.start();
        testThread3.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));//将网页地址变为文件
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，downloader方法出现问题");
        }
    }
}

实现Runnable接口

• 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

  推荐使用Runnable对象，因为Java单继承的局限性。避免单进程局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

//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 TestThread2 implements Runnable {
    //重写run方法
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("线程执行" + i);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        //创建runnable接口的实现类对象
        TestThread2 testThread2 = new TestThread2();
        //创建线程对象，通过线程对象开启线程，代理
        new Thread(testThread2).start();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("主线程执行" + i);
        }
    }
}

初识并发问题(买票系统出错)

//多个线程同时操作同一个对象
//买火车票的例子
//多个线程操作同一个资源的情况下，线程不安全
public class TestThread3 implements Runnable {
    //票数
    private int ticketNum = 10;
    @Override
    public void run() {
        while (ticketNum != 0) {
            if (ticketNum <= 0) break;
            else {
                try {
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到了第" + ticketNum-- + "张票");
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        TestThread3 t3 = new TestThread3();
        new Thread(t3, "小明").start();
        new Thread(t3, "老师").start();
        new Thread(t3, "黄牛").start();
    }
}

运行结果为：

老师拿到了第9张票
小明拿到了第10张票
黄牛拿到了第10张票
黄牛拿到了第8张票
小明拿到了第7张票
老师拿到了第6张票
小明拿到了第5张票
黄牛拿到了第4张票
老师拿到了第5张票
小明拿到了第3张票
老师拿到了第2张票
黄牛拿到了第2张票
小明拿到了第1张票
老师拿到了第-1张票
黄牛拿到了第0张票

可以发现出现了错误，多个线程操作同一资源，出现并发问题。

龟兔赛跑

• 设置100米赛道，乌龟兔子分别向前跑，乌龟走一步休息10秒，兔子走一步休息1秒，走到80米睡500秒，判断最后的赢家。

public class Race implements Runnable {
    private String winner = null;
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            //判断比赛是否结束
            if (gameOver(i)) {
                break;
            }
            //乌龟每走一步，休息10毫秒
            if (Thread.currentThread().getName().equals("乌龟")) {
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            } else if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子")) {
                //兔子在前80米每步休息1毫秒
                if (i < 80) {
                    try {
                        Thread.sleep(1);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                } else { //到了80步睡觉500毫秒
                    try {
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->跑了" + i + "步");
        }
    }
    private boolean gameOver(int steps) {
        boolean gameOver;
        //先判断有没有胜利者，若有则比赛结束
        if (winner != null) gameOver = true;
        else {
            //判断是否到达终点，若有则设置为胜利者
            if (steps < 100) gameOver = false;
            else {
                gameOver = true;
                winner = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("最后胜利者为" + winner);
            }
        }
        return gameOver;
    }
    public static void main(String[] args) {
        Race race = new Race();
        new Thread(race, "乌龟").start();
        new Thread(race, "兔子").start();
    }
}

实现Callable接口

• 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：ExecutouService ser = Executours.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();

改造下载网图

public class TestCallable implements Callable {
    private String url;//网络图片地址
    private String name;//保存的文件名
    public TestCallable(String url, String name) {
        this.url = url;
        this.name = name;
    }
    //下载图片线程执行体
    @Override
    public Boolean call() {
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url, name);
        System.out.println("下载文件" + name);
        return true;
    }
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        TestCallable t1 = new TestCallable("https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/9c16fdfaaf51f3deb48f079579a7e71f3a292cf5d3a2?x-bce-process=image/resize,m_lfit,w_536,limit_1/format,f_jpg", "Nezuko.jpg");
        TestCallable t2 = new TestCallable("https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/9f2f070828381f30e924ac5844485b086e061c955aa2?x-bce-process=image/resize,m_lfit,w_536,limit_1/format,f_jpg", "Tanjirou.jpg");
        TestCallable t3 = new TestCallable("https://bkimg.cdn.bcebos.com/pic/d62a6059252dd42a2834ee965c704cb5c9ea15ce12f0?x-bce-process=image/resize,m_lfit,w_536,limit_1/format,f_jpg", "Zenitsu.jpg");
        //创建执行服务
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
        //提交执行
        Future result1 = ser.submit(t1);
        Future result2 = ser.submit(t2);
        Future result3 = ser.submit(t3);
        //获取结果
        Object r1 = result1.get();
        //关闭服务
        ser.shutdownNow();
    }
}
//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));//将网页地址变为文件
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，downloader方法出现问题");
        }
    }
}