Java 多线程的详解
2016-07-22 18:35
369 查看
要想了解多线程,必须先了解线程,而要想了解线程,必须先了解进程,因为线程是依赖于进程而存在的。
什么是进程?
通过任务管理器我们就看到了进程的存在。
而通过观察,我们发现只有运行的程序才会出现进程。
进程:就是正在运行的程序
进程是系统进行资源分配和调用的独立单位,每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源。
多进程有什么意义?
单进程的计算机只能做一件事情,而我们现在的计算机可以做多件事情
也就是说现在的计算机都是支持多进程的,可以在同一时间内执行多个任务
看这个问题:
一边玩游戏,一边听音乐是同时进行的吗?
不是,因为单cpu在某一个时间点是只能做一件事情
而我们在玩游戏或者听音乐的时候,是cpu在做着程序间的高效切换,
什么是线程?
在一个进程内又可以执行多个任务。每一个任务就可以看做是一个线程。
线程是程序的执行单元。
单线程:如果程序只有一条执行路径
多线程:如果程序有多条执行路径
多线程有什么意义?
多线程的存在,不是提高程序的执行速度,其实是为了提高应用程序的使用率
程序的执行其实就是再抢CPU的资源,CPU的执行权
多个进程是在抢这个资源,而其中的某一个进程如果执行路径比较多,就会有更高的几率抢到CPU的执行权
我们是不能保证每一个进程或者每一个线程在每个时刻抢到,所以线程的执行有随机性。
Java程序运行原理
java命令会启动java虚拟机,启动JVM,等于启动了一个应用程序,也就是启动了一个进程。该进程会自动启动一个“主线程”,然后主线程去调用某个类的main方法。所以main方法运行在主线程中。
假象:
电脑上的程序同时在运行。“多任务”操作系统能同时运行多个进程(程序)——但实际是由于CPU分时机制的作用,使每个进程都能循环获得自己的CPU时间片。但由于轮换速度非常快,使得所有程序好象是在“同时”运行一样。
多线程的好处:
1. 解决了一个进程里面可以同时运行多个任务(执行路径)。
2. 提供资源的利用率,而不是提供效率。
多线程的弊端:
1. 降低了一个进程里面的线程的执行频率。
2. 对线程进行管理要求额外的 CPU开销。线程的使用会给系统带来上下文切换的额外负担。
3. 公有变量的同时读或写。当多个线程需要对公有变量进行写操作时,后一个线程往往会修改掉前一个线程存放的数据,发生线程安全问题。
线程的死锁。即较长时间的等待或资源竞争以及死锁等多线程症状。
getName()是获取线程的名字。
执行后的效果:
问题: 先按照顺序运行完了张三,然后接着再按照顺序运行完李四,我们想要的效果是张三和李四做资源的争夺战,也就是先是张三然后李四,没有顺序的执行。这就证明多线程没有起到效果。
需要重写run方法,把要执行的任务放在run方法中
运行效果如图:
问题: 先按照顺序运行完了张三,然后接着再按照顺序运行完李四,我们想要的效果是张三和李四做资源的争夺战,也就是先是张三然后李四,没有顺序的执行。这就证明多线程没有起到效果。
调用start()方法启动线程
效果图如下:
这时候达到了我们预期的效果。
2. 如果线程对象直接调用run(),那么JVN不会当作线程来运行,会认为是普通的方法调用。
3. 线程的启动只能由一次,否则抛出异常
4. 可以直接创建Thread类的对象并启动该线程,但是如果没有重写run(),什么也不执行。
5. 匿名内部类的线程实现方式
创建:新创建了一个线程对象。
可运行:线程对象创建后,其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中,变得可运行,等待获取cpu的执行权。
运行:就绪状态的线程获取了CPU执行权,执行程序代码。
阻临时塞: 阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权,暂时停止运行。直到线程进入就绪状态,才有机会转到运行状态。
死亡:线程执行完它的任务时。
常见线程的方法:
存在问题:这时候启动了四个线程,那么tickets是一个成员变量,也就是在一个线程对象中都维护了属于自己的tickets属性,那么就总共存在了四份。
解决方案一:tickets使用staitc修饰,使每个线程对象都是共享一份属性。
解决方案2:编写一个类实现Runnable接口。
该类中的代码就是对线程要执行的任务的定义.
1:定义了实现Runnable接口
2:重写Runnable接口中的run方法,就是将线程运行的代码放入在run方法中
3:通过Thread类建立线程对象
4:将Runnable接口的子类对象作为实际参数,传递给Thread类构造方法
5:调用Thread类的start方法开启线程,并调用Runable接口子类run方法
为什么要将Runnable接口的子类对象传递给Thread的构造函数,因为自定义的run方法所属对象是Runnable接口的子类对象,所以要让线程去执行指定对象的run方法
理解Runnable:
Thread类可以理解为一个工人,而Runnable的实现类的对象就是这个工人的工作(通过构造方法传递).Runnable接口中只有一个方法run方法,该方法中定义的事会被新线程执行的代码.当我们把Runnable的子类对象传递给Thread的构造时,实际上就是让给Thread取得run方法,就是给了Thread一项任务.
买票例子使用Runnable接口实现
在上面的代码中故意照成线程执行完后,执行Thread.sleep(100),以让cpu让给别的线程,该方法会出现非运行时异常需要处理,这里必须进行try{}catch(){},因为子类不能比父类抛出更多的异常,接口定义中没有异常,实现类也不能抛出异常。
运行发现票号出现了负数,显示了同一张票被卖了4次的情况。
出现了同样的问题。如何解决?
生产者消费者
如果有多个生产者和消费者,一定要使用while循环判断标记,然后在使用notifyAll唤醒,否者容易只用notify容易出现只唤醒本方线程情况,导致程序中的所有线程都在等待。
例如:有一个数据存储空间,划分为两个部分,一部分存储人的姓名,一部分存储性别,我们开启一个线程,不停地想其中存储姓名和性别(生产者),开启另一个线程从数据存储空间中取出数据(消费者)。
由于是多线程的,就需要考虑,假如生产者刚向数据存储空间中添加了一个人名,还没有来得及添加性别,cpu就切换到了消费者的线程,消费者就会将这个人的姓名和上一个人的性别进行了输出。
还有一种情况是生产者生产了若干次数据,消费者才开始取数据,或者消费者取出数据后,没有等到消费者放入新的数据,消费者又重复的取出自己已经去过的数据。
在上述代码中,Producer和Consumer 类的内部都维护了一个Person类型的p成员变量,通过构造函数进行赋值,在man方法中创建了一个Person对象,将其同时传递给Producer和Consumer对象,所以Producer和Consumer访问的是同一个Person对象。并启动了两个线程。
输出:
显然屏幕输出了小丽 man 这样的结果是出现了线程安全问题。所以需要使用synchronized来解决该问题。
编译运行:屏幕没有再输出jack –女 或者小丽- man 这种情况了。说明我们解决了线程同步问题,但是仔细观察,生产者生产了若干次数据,消费者才开始取数据,或者消费者取出数据后,没有等到消费者放入新的数据,消费者又重复的取出自己已经去过的数据。这个问题依然存在。
升级:在Person类中添加两个方法,set和read方法并设置为synchronized的,让生产者和消费者调用这两个方法。
需求:我们需要生产者生产一次,消费者就消费一次。然后这样有序的循环。
这就需要使用线程间的通信了。Java通过Object类的wait,notify,notifyAll这几个方法实现线程间的通信。
等待唤醒机制如下:
wait:告诉当前线程放弃执行权,并放弃监视器(锁)并进入阻塞状态,直到其他线程持有获得执行权,并持有了相同的监视器(锁)并调用notify为止。
notify:唤醒持有同一个监视器(锁)中调用wait的第一个线程,例如,餐馆有空位置后,等候就餐最久的顾客最先入座。注意:被唤醒的线程是进入了可运行状态。等待cpu执行权。
notifyAll:唤醒持有同一监视器中调用wait的所有的线程。
如何解决生产者和消费者的问题?
可以通过设置一个标记,表示数据的(存储空间的状态)例如,当消费者读取了(消费了一次)一次数据之后可以将标记改为false,当生产者生产了一个数据,将标记改为true。
,也就是只有标记为true的时候,消费者才能取走数据,标记为false时候生产者才生产数据。
代码实现:
线程间通信其实就是多个线程在操作同一个资源,但操作动作不同,wait,notify(),notifyAll()都使用在同步中,因为要对持有监视器(锁)的线程操作,所以要使用在同步中,因为只有同步才具有锁。
为什么这些方法定义在Object类中
因为这些方法在操作线程时,都必须要标识他们所操作线程持有的锁,只有同一个锁上的被等待线程,可以被统一锁上notify唤醒,不可以对不同锁中的线程进行唤醒,就是等待和唤醒必须是同一个锁。而锁由于可以使任意对象,所以可以被任意对象调用的方法定义在Object类中
wait() 和 sleep()有什么区别?
wait():释放资源,释放锁。是Object的方法
sleep():释放资源,不释放锁。是Thread的方法
定义了notify为什么还要定义notifyAll,因为只用notify容易出现只唤醒本方线程情况,导致程序中的所有线程都在等待。
任何事物都是生命周期,线程也是,
1. 正常终止 当线程的run()执行完毕,线程死亡。
2. 使用标记停止线程
注意:Stop方法已过时,就不能再使用这个方法。
如何使用标记停止线程停止线程。
开启多线程运行,运行代码通常是循环结构,只要控制住循环,就可以让run方法结束,线程就结束。
上述案例中定义了一个计数器i,用来控制main方法(主线程)的循环打印次数,在i到50这段时间内,两个线程交替执行,当计数器变为50,程序将标记改为false,也就是终止了线程1的while循环,run方法结束,线程1也随之结束。注意:当计数器i变为50的,将标记改为false的时候,cpu不一定马上回到线程1,所以线程1并不会马上终止。
实现:
setDaemon(boolean on)
特点:
当所有的非后台线程结束时,程序也就终止了同时还会杀死进程中的所有后台线程,也就是说,只要有非后台线程还在运行,程序就不会终止,执行main方法的主线程就是一个非后台线程。
必须在启动线程之前(调用start方法之前)调用setDaemon(true)方法,才可以把该线程设置为后台线程。
一旦main()执行完毕,那么程序就会终止,JVM也就退出了。
可以使用isDaemon() 测试该线程是否为后台线程(守护线程)。
该案例:开启了一个qq检测升级的后台线程,通过while真循环进行不停检测,当计数器变为100的时候,表示检测完毕,提示是否更新,线程同时结束。
为了验证,当非后台线程结束时,后台线程是否终止,故意让该后台线程睡眠一会。发现只要main线程执行完毕,后台线程也就随之消亡了。
Thread的join方法
当A线程执行到了B线程Join方法时A就会等待,等B线程都执行完A才会执行,Join可以用来临时加入线程执行
本案例,启动了一个JoinThread线程,main(主线程)进行for循环,当计数器为50时,让JoinThread,通过join方法,加入到主线程中,发现只有JoinThread线程执行完,主线程才会执行完毕.
可以刻意让JoinThread线程sleep,如果JoinThread没有调用join方法,那么肯定是主线程执行完毕,但是由于JoinThread线程加入到了main线程,必须等JoinThread执行完毕主线程才能继续执行。
上述程序用到了Thread类中的join方法,即th.join语句,作用是将th对应的线程合并到嗲用th.join语句的线程中,main方法的线程中计数器到达100之前,main线程和one线程是交替执行的。在main线程中的计数器到达100后,只有one线程执行,也就是one线程此时被加进了mian线程中,one线程不执行完,main线程会一直等待
带参数的join方法是指定合并时间,有纳秒和毫秒级别。
(1)创建Callable接口的实现类,并实现call()方法,该call()方法将作为线程执行体,并且有返回值。
(2)创建Callable实现类的实例,使用FutureTask类来包装Callable对象,该FutureTask对象封装了该Callable对象的call()方法的返回值。
(3)使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程。
(4)调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值
实例代码:
线程类只是实现了Runnable接口或Callable接口,还可以继承其他类。
在这种方式下,多个线程可以共享同一个target对象,所以非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况,从而可以将CPU、代码和数据分开,形成清晰的模型,较好地体现了面向对象的思想。
劣势是:
编程稍微复杂,如果要访问当前线程,则必须使用Thread.currentThread()方法。
使用继承Thread类的方式创建多线程时优势是:
编写简单,如果需要访问当前线程,则无需使用Thread.currentThread()方法,直接使用this即可获得当前线程。
劣势是:
线程类已经继承了Thread类,所以不能再继承其他父类。
什么是进程?
通过任务管理器我们就看到了进程的存在。
而通过观察,我们发现只有运行的程序才会出现进程。
进程:就是正在运行的程序
进程是系统进行资源分配和调用的独立单位,每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源。
多进程有什么意义?
单进程的计算机只能做一件事情,而我们现在的计算机可以做多件事情
也就是说现在的计算机都是支持多进程的,可以在同一时间内执行多个任务
看这个问题:
一边玩游戏,一边听音乐是同时进行的吗?
不是,因为单cpu在某一个时间点是只能做一件事情
而我们在玩游戏或者听音乐的时候,是cpu在做着程序间的高效切换,
什么是线程?
在一个进程内又可以执行多个任务。每一个任务就可以看做是一个线程。
线程是程序的执行单元。
单线程:如果程序只有一条执行路径
多线程:如果程序有多条执行路径
多线程有什么意义?
多线程的存在,不是提高程序的执行速度,其实是为了提高应用程序的使用率
程序的执行其实就是再抢CPU的资源,CPU的执行权
多个进程是在抢这个资源,而其中的某一个进程如果执行路径比较多,就会有更高的几率抢到CPU的执行权
我们是不能保证每一个进程或者每一个线程在每个时刻抢到,所以线程的执行有随机性。
Java程序运行原理
java命令会启动java虚拟机,启动JVM,等于启动了一个应用程序,也就是启动了一个进程。该进程会自动启动一个“主线程”,然后主线程去调用某个类的main方法。所以main方法运行在主线程中。
假象:
电脑上的程序同时在运行。“多任务”操作系统能同时运行多个进程(程序)——但实际是由于CPU分时机制的作用,使每个进程都能循环获得自己的CPU时间片。但由于轮换速度非常快,使得所有程序好象是在“同时”运行一样。
多线程的好处:
1. 解决了一个进程里面可以同时运行多个任务(执行路径)。
2. 提供资源的利用率,而不是提供效率。
多线程的弊端:
1. 降低了一个进程里面的线程的执行频率。
2. 对线程进行管理要求额外的 CPU开销。线程的使用会给系统带来上下文切换的额外负担。
3. 公有变量的同时读或写。当多个线程需要对公有变量进行写操作时,后一个线程往往会修改掉前一个线程存放的数据,发生线程安全问题。
线程的死锁。即较长时间的等待或资源竞争以及死锁等多线程症状。
一,创建线程的方式一:
继承Thread类getName()是获取线程的名字。
执行后的效果:
问题: 先按照顺序运行完了张三,然后接着再按照顺序运行完李四,我们想要的效果是张三和李四做资源的争夺战,也就是先是张三然后李四,没有顺序的执行。这就证明多线程没有起到效果。
需要重写run方法,把要执行的任务放在run方法中
运行效果如图:
问题: 先按照顺序运行完了张三,然后接着再按照顺序运行完李四,我们想要的效果是张三和李四做资源的争夺战,也就是先是张三然后李四,没有顺序的执行。这就证明多线程没有起到效果。
调用start()方法启动线程
效果图如下:
这时候达到了我们预期的效果。
二,线程的使用细节:
1. 线程的启动使用父类的start()方法2. 如果线程对象直接调用run(),那么JVN不会当作线程来运行,会认为是普通的方法调用。
3. 线程的启动只能由一次,否则抛出异常
4. 可以直接创建Thread类的对象并启动该线程,但是如果没有重写run(),什么也不执行。
5. 匿名内部类的线程实现方式
三,线程的状态
创建:新创建了一个线程对象。
可运行:线程对象创建后,其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中,变得可运行,等待获取cpu的执行权。
运行:就绪状态的线程获取了CPU执行权,执行程序代码。
阻临时塞: 阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权,暂时停止运行。直到线程进入就绪状态,才有机会转到运行状态。
死亡:线程执行完它的任务时。
常见线程的方法:
Thread(String name) 初始化线程的名字 getName() 返回线程的名字 setName(String name) 设置线程对象名 sleep() 线程睡眠指定的毫秒数。 getPriority() 返回当前线程对象的优先级 默认线程的优先级是5 setPriority(int newPriority) 设置线程的优先级 虽然设置了线程的优先级,但是具体的实现取决于底层的操作系统的实现(最大的优先级是10 ,最小的1 , 默认是5)。 currentThread() 返回CPU正在执行的线程的对象
class ThreadDemo1 extends Thread { public ThreadDemo1(){ } public ThreadDemo1( String name ){ super( name ); } public void run(){ int i = 0; while(i < 30){ i++; System.out.println( this.getName() + " "+ " : i = " + i); System.out.println( Thread.currentThread().getName() + " "+ " : i = " + i); System.out.println( Thread.currentThread() == this ); System.out.println( "getId()" + " "+ " : id = " + super.getId() ); System.out.println( "getPriority()" + " "+ " : Priority = " + super.getPriority() ); } } } class Demo3 { public static void main(String[] args) { ThreadDemo1 th1 = new ThreadDemo1("线程1"); ThreadDemo1 th2 = new ThreadDemo1("线程2"); // 设置线程名 th1.setName( "th1" ); th2.setName( "th2" ); // 设置线程优先级 1 ~ 10 th1.setPriority( 10 ); th2.setPriority( 7 ); // 查看SUN定义的线程优先级范围 System.out.println("max : " + Thread.MAX_PRIORITY ); System.out.println("min : " + Thread.MIN_PRIORITY ); System.out.println("nor : " + Thread.NORM_PRIORITY ); th1.start(); th2.start(); System.out.println("Hello World!"); } }写一个模拟买票的例子:
存在问题:这时候启动了四个线程,那么tickets是一个成员变量,也就是在一个线程对象中都维护了属于自己的tickets属性,那么就总共存在了四份。
解决方案一:tickets使用staitc修饰,使每个线程对象都是共享一份属性。
解决方案2:编写一个类实现Runnable接口。
四,创建线程的方式二
创建线程的第二种方式.使用Runnable接口.该类中的代码就是对线程要执行的任务的定义.
1:定义了实现Runnable接口
2:重写Runnable接口中的run方法,就是将线程运行的代码放入在run方法中
3:通过Thread类建立线程对象
4:将Runnable接口的子类对象作为实际参数,传递给Thread类构造方法
5:调用Thread类的start方法开启线程,并调用Runable接口子类run方法
为什么要将Runnable接口的子类对象传递给Thread的构造函数,因为自定义的run方法所属对象是Runnable接口的子类对象,所以要让线程去执行指定对象的run方法
package cn.itcast.gz.runnable; public class Demo1 { public static void main(String[] args) { MyRun my = new MyRun(); Thread t1 = new Thread(my); t1.start(); for (int i = 0; i < 200; i++) { System.out.println("main:" + i); } } } class MyRun implements Runnable { public void run() { for (int i = 0; i < 200; i++) { System.err.println("MyRun:" + i); } } }
理解Runnable:
Thread类可以理解为一个工人,而Runnable的实现类的对象就是这个工人的工作(通过构造方法传递).Runnable接口中只有一个方法run方法,该方法中定义的事会被新线程执行的代码.当我们把Runnable的子类对象传递给Thread的构造时,实际上就是让给Thread取得run方法,就是给了Thread一项任务.
买票例子使用Runnable接口实现
在上面的代码中故意照成线程执行完后,执行Thread.sleep(100),以让cpu让给别的线程,该方法会出现非运行时异常需要处理,这里必须进行try{}catch(){},因为子类不能比父类抛出更多的异常,接口定义中没有异常,实现类也不能抛出异常。
运行发现票号出现了负数,显示了同一张票被卖了4次的情况。
出现了同样的问题。如何解决?
class MyTicket implements Runnable { int tickets = 100; public void run() { while (true) { if (tickets > 0) { try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "窗口@销售:" + tickets + "号票"); tickets--; } else { System.out.println("票已卖完。。。"); break; } } } } public class MainTest { public static void main(String[] args) { MyTicket mt = new MyTicket(); Thread t1 = new Thread(mt); Thread t2 = new Thread(mt); Thread t3 = new Thread(mt); Thread t4 = new Thread(mt); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); } }
五,线程的通信
线程间通信其实就是多个线程在操作同一个资源,但操作动作不同生产者消费者
如果有多个生产者和消费者,一定要使用while循环判断标记,然后在使用notifyAll唤醒,否者容易只用notify容易出现只唤醒本方线程情况,导致程序中的所有线程都在等待。
例如:有一个数据存储空间,划分为两个部分,一部分存储人的姓名,一部分存储性别,我们开启一个线程,不停地想其中存储姓名和性别(生产者),开启另一个线程从数据存储空间中取出数据(消费者)。
由于是多线程的,就需要考虑,假如生产者刚向数据存储空间中添加了一个人名,还没有来得及添加性别,cpu就切换到了消费者的线程,消费者就会将这个人的姓名和上一个人的性别进行了输出。
还有一种情况是生产者生产了若干次数据,消费者才开始取数据,或者消费者取出数据后,没有等到消费者放入新的数据,消费者又重复的取出自己已经去过的数据。
public class Demo10 { public static void main(String[] args) { Person p = new Person(); Producer pro = new Producer(p); Consumer con = new Consumer(p); Thread t1 = new Thread(pro, "生产者"); Thread t2 = new Thread(con, "消费者"); t1.start(); t2.start(); } } // 使用Person作为数据存储空间 class Person { String name; String gender; } // 生产者 class Producer implements Runnable { Person p; public Producer() { } public Producer(Person p) { this.p = p; } @Override public void run() { int i = 0; while (true) { if (i % 2 == 0) { p.name = "jack"; p.gender = "man"; } else { p.name = "小丽"; p.gender = "女"; } i++; } } } // 消费者 class Consumer implements Runnable { Person p; public Consumer() { } public Consumer(Person p) { this.p = p; } @Override public void run() { while (true) { System.out.println("name:" + p.name + "---gnder:" + p.gender); } } }
在上述代码中,Producer和Consumer 类的内部都维护了一个Person类型的p成员变量,通过构造函数进行赋值,在man方法中创建了一个Person对象,将其同时传递给Producer和Consumer对象,所以Producer和Consumer访问的是同一个Person对象。并启动了两个线程。
输出:
显然屏幕输出了小丽 man 这样的结果是出现了线程安全问题。所以需要使用synchronized来解决该问题。
public class Demo10 { public static void main(String[] args) { Person p = new Person(); Producer pro = new Producer(p); Consumer con = new Consumer(p); Thread t1 = new Thread(pro, "生产者"); Thread t2 = new Thread(con, "消费者"); t1.start(); t2.start(); } } // 使用Person作为数据存储空间 class Person { String name; String gender; } // 生产者 class Producer implements Runnable { Person p; public Producer() { } public Producer(Person p) { this.p = p; } @Override public void run() { int i = 0; while (true) { synchronized (p) { if (i % 2 == 0) { p.name = "jack"; p.gender = "man"; } else { p.name = "小丽"; p.gender = "女"; } i++; } } } } // 消费者 class Consumer implements Runnable { Person p; public Consumer() { } public Consumer(Person p) { this.p = p; } @Override public void run() { while (true) { synchronized (p) { System.out.println("name:" + p.name + "---gnder:" + p.gender); } } } }
编译运行:屏幕没有再输出jack –女 或者小丽- man 这种情况了。说明我们解决了线程同步问题,但是仔细观察,生产者生产了若干次数据,消费者才开始取数据,或者消费者取出数据后,没有等到消费者放入新的数据,消费者又重复的取出自己已经去过的数据。这个问题依然存在。
升级:在Person类中添加两个方法,set和read方法并设置为synchronized的,让生产者和消费者调用这两个方法。
public class Demo10 { public static void main(String[] args) { Person p = new Person(); Producer pro = new Producer(p); Consumer con = new Consumer(p); Thread t1 = new Thread(pro, "生产者"); Thread t2 = new Thread(con, "消费者"); t1.start(); t2.start(); } } // 使用Person作为数据存储空间 class Person { String name; String gender; public synchronized void set(String name, String gender) { this.name = name; this.gender = gender; } public synchronized void read() { System.out.println("name:" + this.name + "----gender:" + this.gender); } } // 生产者 class Producer implements Runnable { Person p; public Producer() { } public Producer(Person p) { this.p = p; } @Override public void run() { int i = 0; while (true) { if (i % 2 == 0) { p.set("jack", "man"); } else { p.set("小丽", "女"); } i++; } } } // 消费者 class Consumer implements Runnable { Person p; public Consumer() { } public Consumer(Person p) { this.p = p; } @Override public void run() { while (true) { p.read(); } } }
需求:我们需要生产者生产一次,消费者就消费一次。然后这样有序的循环。
这就需要使用线程间的通信了。Java通过Object类的wait,notify,notifyAll这几个方法实现线程间的通信。
等待唤醒机制如下:
wait:告诉当前线程放弃执行权,并放弃监视器(锁)并进入阻塞状态,直到其他线程持有获得执行权,并持有了相同的监视器(锁)并调用notify为止。
notify:唤醒持有同一个监视器(锁)中调用wait的第一个线程,例如,餐馆有空位置后,等候就餐最久的顾客最先入座。注意:被唤醒的线程是进入了可运行状态。等待cpu执行权。
notifyAll:唤醒持有同一监视器中调用wait的所有的线程。
如何解决生产者和消费者的问题?
可以通过设置一个标记,表示数据的(存储空间的状态)例如,当消费者读取了(消费了一次)一次数据之后可以将标记改为false,当生产者生产了一个数据,将标记改为true。
,也就是只有标记为true的时候,消费者才能取走数据,标记为false时候生产者才生产数据。
代码实现:
public class Demo10 { public static void main(String[] args) { Person p = new Person(); Producer pro = new Producer(p); Consumer con = new Consumer(p); Thread t1 = new Thread(pro, "生产者"); Thread t2 = new Thread(con, "消费者"); t1.start(); t2.start(); } } // 使用Person作为数据存储空间 class Person { String name; String gender; boolean flag = false; public synchronized void set(String name, String gender) { if (flag) { try { wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } this.name = name; this.gender = gender; flag = true; notify(); } public synchronized void read() { if (!flag) { try { wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } System.out.println("name:" + this.name + "----gender:" + this.gender); flag = false; notify(); } } // 生产者 class Producer implements Runnable { Person p; public Producer() { } public Producer(Person p) { this.p = p; } @Override public void run() { int i = 0; while (true) { if (i % 2 == 0) { p.set("jack", "man"); } else { p.set("小丽", "女"); } i++; } } } // 消费者 class Consumer implements Runnable { Person p; public Consumer() { } public Consumer(Person p) { this.p = p; } @Override public void run() { while (true) { p.read(); } } }
线程间通信其实就是多个线程在操作同一个资源,但操作动作不同,wait,notify(),notifyAll()都使用在同步中,因为要对持有监视器(锁)的线程操作,所以要使用在同步中,因为只有同步才具有锁。
为什么这些方法定义在Object类中
因为这些方法在操作线程时,都必须要标识他们所操作线程持有的锁,只有同一个锁上的被等待线程,可以被统一锁上notify唤醒,不可以对不同锁中的线程进行唤醒,就是等待和唤醒必须是同一个锁。而锁由于可以使任意对象,所以可以被任意对象调用的方法定义在Object类中
wait() 和 sleep()有什么区别?
wait():释放资源,释放锁。是Object的方法
sleep():释放资源,不释放锁。是Thread的方法
定义了notify为什么还要定义notifyAll,因为只用notify容易出现只唤醒本方线程情况,导致程序中的所有线程都在等待。
六,线程的生命周期
任何事物都是生命周期,线程也是,
1. 正常终止 当线程的run()执行完毕,线程死亡。
2. 使用标记停止线程
注意:Stop方法已过时,就不能再使用这个方法。
如何使用标记停止线程停止线程。
开启多线程运行,运行代码通常是循环结构,只要控制住循环,就可以让run方法结束,线程就结束。
class StopThread implements Runnable { public boolean tag = true; @Override public void run() { int i = 0; while (tag) { i++; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "i:" + i); } } } public class Demo8 { public static void main(String[] args) { StopThread st = new StopThread(); Thread th = new Thread(st, "线程1"); th.start(); for (int i = 0; i < 100; i++) { if (i == 50) { System.out.println("main i:" + i); st.tag = false; } } } }
上述案例中定义了一个计数器i,用来控制main方法(主线程)的循环打印次数,在i到50这段时间内,两个线程交替执行,当计数器变为50,程序将标记改为false,也就是终止了线程1的while循环,run方法结束,线程1也随之结束。注意:当计数器i变为50的,将标记改为false的时候,cpu不一定马上回到线程1,所以线程1并不会马上终止。
七,后台线程
后台线程:就是隐藏起来一直在默默运行的线程,直到进程结束。实现:
setDaemon(boolean on)
特点:
当所有的非后台线程结束时,程序也就终止了同时还会杀死进程中的所有后台线程,也就是说,只要有非后台线程还在运行,程序就不会终止,执行main方法的主线程就是一个非后台线程。
必须在启动线程之前(调用start方法之前)调用setDaemon(true)方法,才可以把该线程设置为后台线程。
一旦main()执行完毕,那么程序就会终止,JVM也就退出了。
可以使用isDaemon() 测试该线程是否为后台线程(守护线程)。
该案例:开启了一个qq检测升级的后台线程,通过while真循环进行不停检测,当计数器变为100的时候,表示检测完毕,提示是否更新,线程同时结束。
为了验证,当非后台线程结束时,后台线程是否终止,故意让该后台线程睡眠一会。发现只要main线程执行完毕,后台线程也就随之消亡了。
class QQUpdate implements Runnable { int i = 0; @Override public void run() { while (true) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 检测是否有可用更新"); i++; try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } if (i == 100) { System.out.println("有可用更新,是否升级?"); break; } } } } public class Demo9 { public static void main(String[] args) { QQUpdate qq = new QQUpdate(); Thread th = new Thread(qq, "qqupdate"); th.setDaemon(true); th.start(); System.out.println(th.isDaemon()); System.out.println("hello world"); } }
Thread的join方法
当A线程执行到了B线程Join方法时A就会等待,等B线程都执行完A才会执行,Join可以用来临时加入线程执行
本案例,启动了一个JoinThread线程,main(主线程)进行for循环,当计数器为50时,让JoinThread,通过join方法,加入到主线程中,发现只有JoinThread线程执行完,主线程才会执行完毕.
可以刻意让JoinThread线程sleep,如果JoinThread没有调用join方法,那么肯定是主线程执行完毕,但是由于JoinThread线程加入到了main线程,必须等JoinThread执行完毕主线程才能继续执行。
class JoinThread implements Runnable { @Override public void run() { int i = 0; while (i < 300) { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " i:" + i); i++; } } } public class Demo10 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { JoinThread jt = new JoinThread(); Thread th = new Thread(jt, "one"); th.start(); int i = 0; while (i < 200) { if (i == 100) { th.join(); } System.err.println(Thread.currentThread().getName() + " i:" + i); i++; } } }
上述程序用到了Thread类中的join方法,即th.join语句,作用是将th对应的线程合并到嗲用th.join语句的线程中,main方法的线程中计数器到达100之前,main线程和one线程是交替执行的。在main线程中的计数器到达100后,只有one线程执行,也就是one线程此时被加进了mian线程中,one线程不执行完,main线程会一直等待
带参数的join方法是指定合并时间,有纳秒和毫秒级别。
八,创建线程的方式三:
通过Callable和Future创建线程(1)创建Callable接口的实现类,并实现call()方法,该call()方法将作为线程执行体,并且有返回值。
(2)创建Callable实现类的实例,使用FutureTask类来包装Callable对象,该FutureTask对象封装了该Callable对象的call()方法的返回值。
(3)使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程。
(4)调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值
实例代码:
public class CallableThreadTest implements Callable<Integer> { public static void main(String[] args) { CallableThreadTest ctt = new CallableThreadTest(); FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<>(ctt); for(int i = 0;i < 100;i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 的循环变量i的值"+i); if(i==20) { new Thread(ft,"有返回值的线程").start(); } } try { System.out.println("子线程的返回值:"+ft.get()); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (ExecutionException e) { e.printStackTrace(); } } @Override public Integer call() throws Exception { int i = 0; for(;i<100;i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i); } return i; } }
九,创建线程的三种方式的对比
采用实现Runnable、Callable接口的方式创见多线程时,优势是:线程类只是实现了Runnable接口或Callable接口,还可以继承其他类。
在这种方式下,多个线程可以共享同一个target对象,所以非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况,从而可以将CPU、代码和数据分开,形成清晰的模型,较好地体现了面向对象的思想。
劣势是:
编程稍微复杂,如果要访问当前线程,则必须使用Thread.currentThread()方法。
使用继承Thread类的方式创建多线程时优势是:
编写简单,如果需要访问当前线程,则无需使用Thread.currentThread()方法,直接使用this即可获得当前线程。
劣势是:
线程类已经继承了Thread类,所以不能再继承其他父类。
相关文章推荐
- java对世界各个时区(TimeZone)的通用转换处理方法(转载)
- java-注解annotation
- java-模拟tomcat服务器
- java-用HttpURLConnection发送Http请求.
- java-WEB中的监听器Lisener
- Android IPC进程间通讯机制
- Android Native 绘图方法
- Android java 与 javascript互访(相互调用)的方法例子
- 介绍一款信息管理系统的开源框架---jeecg
- 聚类算法之kmeans算法java版本
- java实现 PageRank算法
- PropertyChangeListener简单理解
- c++11 + SDL2 + ffmpeg +OpenAL + java = Android播放器
- 插入排序
- 冒泡排序
- 堆排序
- 快速排序
- 二叉查找树