基本概念
程序————>进程————–>线程
- 进程
- 进程就是执行程序的一次执行过程,它是一个动态的概念,式系统资源分配的单位
- 通常再一个进程中可以包含若干个线程,当然一个进程中至少有一个线程,不然没有存在的意义,线程是CPU调度和执行的单位
- 线程
- 线程就是独立的执行路径
- 在程序运行时,即使没有自己创建线程,后台也会有多个线程,比如主线程,GC线程
- main()称之为主线程,为系统的入口,用于执行整个程序
- 在一个进程中,如果开辟了多个线程,线程的运行是由调度器安排调度的,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mm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,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
- 多线程
线程创建
Thread—————–>继承Thread类
Runnable————–>实现Runnable接口
Callable—————->实现Callable接口(目前了解)
创建线程的三种方法,推荐实现Runnable接口,第一种继承Thread类实际还是实现了Runnable接口,第三种就是有些复杂,工作可以用,下面就是三种线程创建方法。
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| package demo01;
import java.util.concurrent.Callable; import java.util.concurrent.ExecutionException; import java.util.concurrent.FutureTask;
public class ThreeThread { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
new huang().start();
new Thread(new wan()).start();
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(new hahaha()); new Thread(futureTask).start(); Integer integer = futureTask.get(); System.out.println(integer); } }
class huang extends Thread{ @Override public void run() { System.out.println("huang这个线程被创建了!!!"); } }
class wan implements Runnable{ @Override public void run() { System.out.println("wan这个线程被创建了!!!"); } }
class hahaha implements Callable<Integer>{
@Override public Integer call() throws Exception { System.out.println("hahaha这个线程被创建了!!!"); return 123; } }
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小结:
继承Thread类:
- 子类继承Thread类具备多线程能力
- 启动线程:子类对象.start()
- 不建议使用:避免OOP单继承局限性
实现Runnable接口
- 实现Runnable接口具备多线程能力
- 启动线程:new Thread(子类对象).start()
- 推荐使用:避免单继承局限性,方便同一个对象被多个线程使
实现Calleble接口
ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(线程数);
Future<返回值类型> r = ser.submit(线程名);
类型 res=r.get();
ser.shutdownNow();
实现Runnable接口举例如下:
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| package demo01;
public class TestThread6 implements Runnable{ private static String winner;
@Override public void run() { for (int i = 0; i <=101; i++) { if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子")&& i%20==0){ try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } boolean flag=gameover(i); if (flag){ break; }
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----->跑了第"+i+"步");
} } private boolean gameover(int steps){ if (winner!=null){ return true; }{ if (steps>=101){ winner=Thread.currentThread().getName(); System.out.println("winner is"+winner); } } return false; }
public static void main(String[] args) { TestThread6 testThread6 = new TestThread6(); new Thread(testThread6,"兔子").start(); new Thread(testThread6,"乌龟").start(); } }
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静态代理
这里为啥要讲这个静态代理这个尼,因为多线程底层实现就是这个静态代理,下面会给出具体例子来理解静态代理这个概念,总结就是用最简单的例子做出最复杂的功能,以婚庆公司为例,例子: 真实角色:你; 代理角色:婚庆公司; 结婚:实现结婚接口。
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| public class StaticProxy { public static void main(String[] args) { WeddingCompany company = new WeddingCompany(new You()); company.happyMarry(); }
}
interface Marry{ void happyMarry(); }
class You implements Marry{
@Override public void happyMarry() { System.out.println("结婚了真开心!"); } }
class WeddingCompany implements Marry{
private Marry target; public WeddingCompany(Marry target){ this.target = target; } @Override public void happyMarry() { before(); this.target.happyMarry(); after(); }
private void after() { System.out.println("结婚之后,收尾款"); }
private void before() { System.out.println("结婚前,布置现场"); } }
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总结:真实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
优点:代理对象可以做很多真实对象不能做的事情,真实对象专注自己的事情
结合线程来看:
new Thread(t).start();
new WeddingCompany(new You()).happyMarry();
Lambda表达式
1.作用
- 避免匿名内部类定义过多
- 使代码看起来简介
- 简化代码,只留下核心逻辑
2.函数式接口
定义:任何接口,如果只包含唯一一个抽象方法,那么它就是一个函数式接口
public interface Runnable{
public abstract void run();
}
对于函数式接口,我们可以通过lambda表达式来创建该接口的对象
3.lambda简单推导
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| package com.lmr.practice;
public class TestLambda {
static class Like2 implements Ilike{
@Override public void lambda() { System.out.println("i like lambda2"); } }
public static void main(String[] args) { Ilike like = new Like(); like.lambda();
like = new Like2(); like.lambda();
class Like3 implements Ilike{
@Override public void lambda() { System.out.println("i like lambda4"); } }
like = new Like3(); like.lambda();
like = new Ilike() {
@Override public void lambda() { System.out.println("i like lambda5"); } };
like.lambda();
like = ()->{ System.out.println("i like lambda5");
}; like.lambda();
}
}
interface Ilike{ void lambda(); }
class Like implements Ilike{
@Override public void lambda() { System.out.println("i like lambda");
}
}
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| package com.lmr.practice;
public class TestLambda2 {
public static void main(String[] args) { ILove love = null; //1.lambda表示简化 love = (int a)->{ System.out.println("LOvee"+ a); }; //简化1:参数类型 love = (a)->{ System.out.println("LOvee"+ a); }; //简化2:简化括号 love = a->{ System.out.println("LOvee"+ a); }; //简化3:简化花括号 love = a-> System.out.println("LOvee"+ a); love.love(205); }
}
interface ILove{ void love(int a); }
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总结:
- lambda表达式只能有一行代码的情况下才能简化成为一行,如果有多行,那么就用代码块包裹。
- lambda表达式的前提是接口为函数式接口。
- 多个参数也可以去掉参数类型,要去掉就都去掉,必须加上括号。
线程具体操作
1.线程状态
2.线程停止的方法
- 建议线程正常停止——>利用次数,不建议死循环
- 建议使用标志位——>设置一个标志位
- 不要使用stop或者destroy等过时或者JDK不建议使用的方法
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| public class TestStop implements Runnable{ private boolean flag = true; @Override public void run() { int i = 0; while(flag){ System.out.println("run...Thread"+ i++); } } public void stop(){ this.flag = false; }
public static void main(String[] args) { TestStop stop = new TestStop(); new Thread(stop).start();
for (int i = 0; i < 1000; i++) { System.out.println("main"+i); if(i==900){ stop.stop(); System.out.println("线程停止了"); } } } }
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3.线程休眠 - sleep()
- sleep(时间)指定当前线程阻塞的毫秒数;
- sleep存在异常InterruptedException;
- sleep时间达到后线程进入就绪状态;
- sleep可以模拟网络延时,倒计时等;
- 每一个对象都有一个锁,sleep不会释放锁。
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| 例子1:模拟延时:TestThread 模拟网络延时的作用:放大问题的发生性 12 package com.lmr.practice;
import java.text.SimpleDateFormat; import java.util.Date;
//模拟倒计时 public class TestSleep2 {
public static void main(String[] args) { // try { // tenDown(); // } catch (InterruptedException e) { // e.printStackTrace(); // } //打印系统当前时间 Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis()); //获取系统当前时间 while(true){ try { Thread.sleep(1000); System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime)); startTime = new Date(System.currentTimeMillis()); //更新当前时间 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }
public static void tenDown() throws InterruptedException { int num = 10; while(true){ Thread.sleep(1000); System.out.println(num--); if(num<=0){ break; } } } }
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8.线程礼让 - yield()
- 礼让线程,让当前正在执行的线程暂停,但不阻塞;
- 将线程从运行状态转为就绪状态;
- 让CPU重新调度,礼让不一定成功,看CPU心情。
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| public class TestYield {
public static void main(String[] args) { MyYield myYield = new MyYield();
new Thread(myYield,"a").start(); new Thread(myYield,"b").start();
} }
class MyYield implements Runnable{
@Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始执行"); Thread.yield(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行"); } }
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4.线程强制执行 - join()
- join合并线程,待此线程执行完后,再执行其它线程,其它线程阻塞;
- 可以想象成插队
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| public class TestJoin implements Runnable{ @Override public void run() { for (int i = 0; i < 100; i++) { System.out.println("线程VIP来了"+i); } }
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { TestJoin testJoin = new TestJoin(); Thread thread = new Thread(testJoin);
for (int i = 0; i < 1000; i++) { if(i == 200){ thread.start(); thread.join(); } System.out.println("main"+i); } } }
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5.观测线程状态
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| public class TestState {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread thread = new Thread(()->{ for (int i = 0; i < 5; i++) { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println("///"); });
//观察状态 Thread.State state = thread.getState(); System.out.println(state); //NEW
//观察后启动 thread.start(); //启动线程 state = thread.getState(); System.out.println(); //Run
while(state != Thread.State.TERMINATED){ //只要线程不停止,就一直输出状态 Thread.sleep(100); state = thread.getState(); //更新线程状态 System.out.println(state); //输出状态 //thread.start(); 报错,因为已经死亡的线程不能再启动 } } }
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6.线程的优先级
- Java提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程,线程调度器按照优先级来决定应该调度哪个线程来执行。
- 线程的优先级用数字表示,范围从1~10.
- Thread.MIN_PRIORITY = 1;
- Thread.MAX_PRIORITY = 10;
- Thread.NORM_PRIORITY = 5;
- 使用一下方法改变或获取优先级
- getPriority.setPriority(int xxx)
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| public class TestPriority { public static void main(String[] args) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority());
MyPriority myPriority = new MyPriority();
Thread t1 = new Thread(myPriority); Thread t2 = new Thread(myPriority); Thread t3 = new Thread(myPriority); Thread t4 = new Thread(myPriority); Thread t5 = new Thread(myPriority); Thread t6 = new Thread(myPriority);
t1.start();
t2.setPriority(1); t2.start();
t3.setPriority(4); t3.start();
t4.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY); t4.start();
}
}
class MyPriority implements Runnable{
@Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+Thread.currentThread().getPriority()); } }
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总结:优先级低只是意味着获得调度的概率低,并不是优先级低就不会被调用了。这都看CPU的调度。
7.守护线程
- 线程分为用户线程和守护线程
- 虚拟机必须确保用户线程执行完毕 (如,main)
- 虚拟机不用等待守护线程执行完毕 (如,后台记录操作日志,监控内存,垃圾回收……)
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| public class TestDaemon {
public static void main(String[] args) { God god = new God(); You you = new You();
Thread thread = new Thread(god); thread.setDaemon(true);
thread.start();
new Thread(you).start(); } }
class God implements Runnable{
@Override public void run() { while(true){ System.out.println("上帝保佑你"); } } }
class You implements Runnable{
@Override public void run() { for (int i = 0; i < 36500; i++) { System.out.println("你一生都开心的活着"); } System.out.println("=====GoodBye World!======"); } }
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8.线程同步机制
并发:同一个对象被多个线程同时操作 (如:上万人同时抢票)
处理多线程问题时,多线程访问同一个对象(并发),并且某些线程还想修改这个对象。这时则需要线程同步。
线程同步其实是一种等待机制,多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列,等待前面的线程使用完毕,下一个线程再使用。
线程同步的形成条件:队列+锁
同步方法和同步方法块
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| ◆由于我们可以通过private关键字来保证数据对象只能被方法访问,所以我们只需要针对方法提出一套机制,这套机制就是synchronized关键字,它包括两种用法:synchronized方法和synchronized块
同步方法: public synchronized void method(int args) }
◆synchronized方法控制对“对象”的访问,每个对象对应一 把锁,每个synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行,否则线程会阻塞,方法一旦执行,就独占该锁,直到该方法返回才释放锁,后面被阻塞的线程才能获得这个锁,继续执行。 缺陷:若将一个大的方法申明为synchronized将会影响效率
方法里需要修改的内容才需要锁,否则浪费资源
◆同步块: synchronized (Obj){} ◆Obj称之为同步监视器 ◆Obj可以是任何对象,但是推荐使用共享资源作为同步监视器 ◆同步方法中无需指定同步监视器,因为同步方法的同步监视器就是this , 就是这个对象本身,或者是class [反射中讲解] ◆同步监视器的执行过程 1.第一个线程访问,锁定同步监视器,执行其中代码. 2.第二个线程访问,发现同步监视器被锁定,无法访问. 3.第一个线程访问完毕,解锁同步监视器 4.第二个线程访问, 发现同步监视器没有锁,然后锁定并访问
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死锁
1.定义
多个线程各自占有一-些共享资源,并且互相等待其他线程占有的资源才能运行,而导致两个或者多个线程都在等待对方释放资源,都停止执行的情形. 某一个同步块同时拥有“两个以上对象的锁”时,就可能会发生“死锁”的问题.
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| public class DeadLock {
public static void main(String[] args) { Makeup m1 = new Makeup(0,"小黑"); Makeup m2 = new Makeup(1,"小白");
m1.start(); m2.start(); } }
class Lipstick{
}
class Mirror{
}
class Makeup extends Thread{
static Lipstick lipstick = new Lipstick(); static Mirror mirror = new Mirror();
int choice; String name;
public Makeup(int choice, String name) { this.choice = choice; this.name = name; }
@Override public void run() { try { makeup(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } private void makeup() throws InterruptedException { if(choice ==0){ synchronized (lipstick){ System.out.println(this.name+"获得口红的锁"); Thread.sleep(1000);
synchronized (mirror){ System.out.println(this.name+"获得镜子的锁"); } } }else{ synchronized (mirror){ System.out.println(this.name+"获得镜子的锁"); Thread.sleep(2000); synchronized (lipstick) { System.out.println(this.name + "获得口红的锁"); } } } }
}
|
解决办法:把同步代码块拿出来,不两个人同时抱一把锁。
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| private void makeup() throws InterruptedException { if(choice ==0){ synchronized (lipstick){ System.out.println(this.name+"获得口红的锁"); Thread.sleep(1000); }
synchronized (mirror){ System.out.println(this.name+"获得镜子的锁"); } }else{ synchronized (mirror){ System.out.println(this.name+"获得镜子的锁"); Thread.sleep(2000); }
synchronized (lipstick) { System.out.println(this.name + "获得口红的锁"); } } }
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2.死锁避免方法
- 产生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。
- 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。
- 不剥夺条件:进程已获得的资源,在未使用完之前不能强行剥夺。
- 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
只要破坏其中一个。就可以避免死锁。
LOCK
◆从JDK 5.0开始,Java提供了更强大的线程同步机制_——过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当;
◆java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享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
◆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,可以显式加锁、释放锁。
线程协作 - 生产者消费者模式
线程通信
(1)应用场景:生产者和消费者问题
◆假设仓库中只能存放- -件产品,生产者将生产出来的产品放入仓库,消费者将仓库中产品取走消费.
◆如果仓库中没有产品,则生产者将产品放入仓库,否则停止生产并等待,直到仓库中的产品被消费者取走为止.
◆如果仓库中放有产品,则消费者可以将产品取走消费,否则停止消费并等待,直到仓库中再次放入产品为止.
(2)分析:
这是一个线程同步问题,生产者和消费者共享同- -个资源,并且生产者和消费者之间相互依赖,互为条件.
◆对于生产者,没有生产产品之前,要通知消费者等待.而生产了产品之后又需要马上通知消费者消费
◆对于消费者,在消费之后,要通知生产者已经结束消费,需要生产新的产品以供消费.
◆在生产者消费者问题中,仅有synchronized是不够的
◆synchronized可阻止并发更新同一个共享资源,实现了同步
◆synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递(通信)
(3)解决方式
并发协作模型“生产者/消费者模式”–>
a.管程法
◆生产者:负责生产数据的模块(可能是方法,对象,线程,进程);
◆消费者:负责处理数据的模块(可能是方法,对象,线程,进程);
◆缓冲区:消费者不能直接使用生产者的数据,他们之间有个“缓冲区“
生产者将生产好的数据放入缓冲区,消费者从缓冲区拿出数据
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| class Productor extends Thread{ SynContainer container;
public Productor(SynContainer container) { this.container = container; } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 100; i++) { container.push(new Chicken(i)); System.out.println("生产了第"+i+"只鸡"); } } }
class Consumer extends Thread{ SynContainer container;
public Consumer(SynContainer container) { this.container = container; }
@Override public void run() { for (int i = 0; i < 100; i++) { System.out.println("消费了----第"+container.pop().id+"只鸡"); } }
}
class Chicken{ int id; public Chicken(int id){ this.id = id; } } 1234567
class SynContainer{ Chicken[] chickens = new Chicken[10]; int count = 0;
public synchronized void push(Chicken chicken){ if(count == chickens.length){ try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }
chickens[count] = chicken; count++;
this.notifyAll(); }
public synchronized Chicken pop(){ if(count == 0){ try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }
count--; Chicken chicken = chickens[count];
this.notifyAll();
return chicken; } }
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(代码不是很严谨,存在先消费后生产的问题)
b.信号灯法
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| class Player extends Thread{ TV tv; public Player(TV tv) { this.tv = tv; }
@Override public void run() { for (int i = 0; i < 20; i++) { if(i%2==0){ this.tv.play("快乐大本营"); }else{ this.tv.play("天天向上"); } } } }
class Watcher extends Thread{ TV tv; public Watcher(TV tv) { this.tv = tv; }
@Override public void run() { for (int i = 0; i < 20; i++) { tv.watch(); } } }
class TV{ String voice; boolean flag = true;
public synchronized void play(String voice){ if(!flag){ try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println("演员表演了:"+voice); this.notifyAll(); this.voice = voice; this.flag = !this.flag; }
public synchronized void watch(){ if(flag){ try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println("观看了:"+voice); this.notifyAll(); this.flag = !this.flag; }
}
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线程池
使用线程池
◆背景:经常创建和销毁、使用量特别大的资源,比如并发情况下的线程,对性能影响很大。
◆思路:提前创建好多个线程,放入线程池中,使用时直接获取,使用完放回池中。
可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。
◆好处:
提高响应速度(减少了创建新线程的时间)
降低资源消耗(重复利用线程池中线程,不需要每次都创建)
便于线程管理…
corePoolSize: 核心池的大小
maximumPoolSize:最大线程数
keepAliveTime: 线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
◆JDK 5.0起提供了线程池相关API: ExecutorService 和Executors
◆ExecutorService: 真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
void execute(Runnable command) :执行任务/命令,没有返回值,一般用来执Runnable
Future submit(Callable task):执行任务,有返回值,一般用来执行Callable
void shutdown() :关闭连接池
◆Executors: 工具类、线程池的工厂类,用于创建并返回不同类型的线程池
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| public class TestPool {
public static void main(String[] args) { ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
service.execute(new MyThread()); service.execute(new MyThread()); service.execute(new MyThread()); service.execute(new MyThread());
service.shutdown(); }
}
class MyThread implements Runnable{
@Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName()); } }
|