Java 线程

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韩顺平线程专题

线程相关概念

进程

进程是指运行中的程序
进程是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是动态过程：有它自身的产生、存在和消亡的过程

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，如下图

其他相关概念

单线程：同一个时刻，只允许执行一个线程

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，一个迅雷进行，可以同时下载多个文件

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

并行：同一个时刻，多个任务同时执行。多核CPU可以实现并行。

注意：并发和并行有可能同时存在

两种实现方式

继承 Thread类

public class Thread01 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 创建 cat对象，可以当做线程使用
        Cat cat = new Cat();
        cat.start(); //启动线程
//        cat.run(); // run 方法就是一个普通的方法,没有真正的启动一个线程，就会阻塞,把run方法执行完毕,才向下执行

        // 说明  当 main线程(主线程)启动一个子线程 Thread-0,主线程不会阻塞，会继续执行
        // 这时 主线程和子线程会交替执行....
        for (int i = 0; i < 60; i++) {
            System.out.println("主线程 i=" + i);
            // 让主线程也休眠下
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}


/**
 * 当一个类 继承了 Thread类，该类就可以当做线程使用
 * 重写 run方法，写自己的业务代码
 * run Thread 类 实现了 Runnable 接口中 的run方法
 */
class Cat extends Thread {
    int nums = 0;

    @Override
    public void run() {
        // 该线程 每隔一秒，在控制台输出 我是cat
        // 当输出 5次后结束该线程
        while (true) {
            System.out.println("我是cat" + (++nums) + "线程名：" + Thread.currentThread().getName());
            // 让该线程休眠一秒钟  Ctrl+Alt+T 快捷键提示
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (nums == 60) {
                break;  // nums = 5，退出while循环，这时线程也就结束
            }
        }
    }
}

实现 Rannable接口

public class Thread02 {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
//        dog.start()   这里不能调用 start
        // 创建 Thread对象 ，把 dog对象(实现了Runnable接口的),放入Thread
        Thread thread = new Thread(dog);
        thread.start();
    }
}


class Dog implements Runnable {

    int nums = 0;
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("我是小狗..." + (++nums) + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (nums == 10) {
                break;
            }
        }
    }
}

Rannable 可以进行资源共享，如果没有特别说明，建议使用 Rannable 接口

卖票

public class SellTicket {
    public static void main(String[] args) {

        // 继承 Thread类的 方式
//        Test01 t1 = new Test01();
//        Test01 t2 = new Test01();
//        Test01 t3 = new Test01();
//
//        // 这里会出现 票数 超卖现象
//        t1.start();     // 启动售票线程
//        t2.start();     // 启动售票线程
//        t3.start();     // 启动售票线程

        // 实现 Runnable 接口的方式
        Test02 t1 = new Test02();

        new Thread(t1).start();
        new Thread(t1).start();
        new Thread(t1).start();

    }
}

// 方式1、继承 Thread类
class Test01 extends Thread {

    private static int votes = 20;  // 让多个线程共享 票数

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (votes <= 0) {
                System.out.println("卖光了~");
                break;
            }
            try {
                // 休眠50毫秒
                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=" + (--votes));
        }
    }
}

class Test02 implements Runnable {

    private int votes = 20;  // 让多个线程共享 票数

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (votes <= 0) {
                System.out.println("卖光了~");
                break;
            }
            try {
                // 休眠50毫秒
                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=" + (--votes));
        }
    }
}

两种方式都会出现 超卖现象

线程终止

基本说明：

当线程完成任务后，会自动退出
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 ThreadExit {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        T1 t1 = new T1();
        t1.start();
        // 如果希望 main 线程去控制t1 线程的终止,必须可以修改 loop
        // 如果 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
        Thread.sleep(10000);
        t1.setLoop(false);
    }
}

class T1 extends Thread {

    private int count = 0;
    // 设置一个控制变量
    private boolean loop = true;

    @Override
    public void run() {
        while (loop) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("T1 运行中...." + (++count));
        }
    }

    public void setLoop(boolean loop) {
        this.loop = loop;
    }
}

常用方法

第一组

1. setName //设置线程名称，使之与参数name相同
2. getName //返回该线程的名称
3. start  //使该线程开始执行;Java虚拟机底层调用该线程的start0方法
4. run   //调用线程对象 run方法;
5. setPriority   //更改线程的优先级
6. getPriority   //获取线程的优先级
7. sleep //在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠(暂停执行)
8. interrupt //中断线程

注意事项和细节

start底层会创建新的线程，调用run, run 就是一个简单的方法调用，不会启动新线程
线程优先级的范围
interrupt，中断线程，但并没有真正的结束线程。所以一般用于中断正在休眠线程
sleep:线程的静态方法,使当前线程休眠

public class ThreadMethod01 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        T1 t1 = new T1();
        t1.setName("我是线程啊");
        // 设置 优先级  MIN_PRIORITY -> 1    NORM_PRIORITY  ->  5   MAX_PRIORITY -> 10
        t1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        t1.start();

        // 主线程 打印 5次 hi,然后就中断子线程的休眠
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("hi");
        }
        t1.interrupt();
    }
}

class T1 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃包子 " + i);
            }
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 休眠中~~~");
                Thread.sleep(20000);
            } catch (InterruptedException e) {
//            e.printStackTrace();
                // 当该线程执行到一个interrupt方法时，就会catch一个异常，可以加入自己的业务代码
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 被interrupt了");
            }
        }
    }
}

第二组

1
2
3

1. yield //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

2. join //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

案例:创建一个子线程，每隔1s输出hello,输出20次,主线程每隔1秒，输出hi,输出20次.要求:两个线程同时执行，当主线程输出5次后，就让子线程运行完毕，主线程再继续，

public class ThreadMethod02 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        T2 t2 = new T2();
        t2.start();

        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("主线程======" + i);
            if (i == 5) {
                System.out.println("主线程(就是个弟弟)  让子线程(老大哥) 先执行....");
                // join 线程插队
                t2.join();  //这里就相当于让 t2 线程先执行完毕

                // 线程礼让 , 不一定成功
//                Thread.yield();

                System.out.println("子线程(老大哥) 执行完毕,主线程(就是个弟弟)在继续执行");
            }
        }
    }
}

class T2 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("子线程------" + i);
        }
    }
}

用户线程和守护线程

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

守护线程：一般是为工作线程服务的，当所有的用户线程结束，守护线程自动结束

常见的守护线程：垃圾回收机制

例子：

public class ThreadMethod03 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyDaemonThread t = new MyDaemonThread();

        // 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
        // 注意 : 要放在启动之前，否则会报异常
        t.setDaemon(true);
        t.start();

        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            System.out.println("我是线程2号....");
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

class MyDaemonThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (; ; ) {  // 这样等于无限循环
            try {
                Thread.sleep(1000);  // 休眠1000毫秒
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("哈哈哈哈，我是线程1号......");
        }
    }
}

线程的生命周期

JDK中用 Thread.State 枚举表示了线程的几种状态

线程状态。线程可以处于以下状态之一：

[NEW]
尚未启动的线程处于此状态。
[RUNNABLE]
在Java虚拟机中执行的线程处于此状态。
[BLOCKED]
被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态。
[WAITING]
正在等待另一个线程执行特定动作的线程处于此状态。
[TIMED_WAITING]
正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程处于此状态。
[TERMINATED]
已退出的线程处于此状态。

例子：

public class ThreadState {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        T t = new T();
        System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
        t.start();

        while (Thread.State.TERMINATED != t.getState()) {
            System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
            Thread.sleep(500);
        }

        System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
    }
}

class T extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("hi " + i);
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            break;
        }
    }
}

Synchronized

可以直接在类上加，也可以使用加在代码块上

线程同步机制

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，保证数据在任何同一时刻，最多有一个线程访问，以保证数据的完整性
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

卖票的例子:

public class SellTicket {
    public static void main(String[] args) {

        // 采用 同步
        Test03 t1 = new Test03();
        new Thread(t1).start();
        new Thread(t1).start();
        new Thread(t1).start();

    }
}


/**
 * 使用 同步方法  synchronized
 */
class Test03 implements Runnable {

    private int votes = 100;  // 让多个线程共享 票数

    private boolean loop = true;  // 控制 run方法的变量

    public synchronized void m() {  // 同步方法，在同一时刻只能有一个线程来只需 m方法
        if (votes <= 0) {
            System.out.println("卖光了~");
            loop = false;
            return;
        }
        try {
            // 休眠50毫秒
            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=" + (--votes));
    }

    @Override
    public void run() {
        while (loop) {
            m();
        }
    }
}

互斥锁

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。
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该对象。
关键字synchronized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
同步的局限性:导致程序的执行效率要降低
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)
同步方法（静态的）的锁为当前类本身。

注意事项和细节

同步方法如果没有使用 static 修饰:默认锁对象为 this
如果方法使用 static 修饰，默认锁对象：当前类.class
实现的步骤
1. 需要先分析上锁的代码
2. 选择同步代码块或同步方法
3. 要求多个线程的锁对象为同一个即可

public class SellTicket02 {
    public static void main(String[] args) {

        // 采用 同步进行测试
        Test t1 = new Test();
        new Thread(t1).start();
        new Thread(t1).start();
        new Thread(t1).start();
    }
}


/**
 * 使用 同步方法  synchronized
 */
class Test implements Runnable {

    private int votes = 50;  // 让多个线程共享 票数

    private boolean loop = true;  // 控制 run方法的变量

    // public synchronized void m() {}  就是一个同步方法
    // 这时 锁在 this 对象
    // 也可以在代码块上面写 synchronized ,同步代码块,互斥锁还是在 this 对象上
    public void m() {  // 同步方法，在同一时刻只能有一个线程来只需 m方法
        synchronized (this) {
            if (votes <= 0) {
                System.out.println("卖光了~");
                loop = false;
                return;
            }
            try {
                // 休眠50毫秒
                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=" + (--votes));
        }

    }

    // 同步方法 (静态的) 的锁 为当前类本身！    加在 Test.class
    //
    public static void m2() {
        synchronized (Test.class) {
            System.out.println("hhh");
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        while (loop) {
            m();
        }
    }
}

死锁

基本介绍

多个线程都占用了对方的锁资源，但不肯相让，导致了死锁，在编程是一定要逃避死锁的发生

案例：

妈妈:你先完成作业，才让你玩手机

小明:你先让我玩手机，我才完成作业

例子：

public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Demo d1 = new Demo(true);
        Demo d2 = new Demo(false);
        d1.start();
        d2.start();
    }
}

class Demo extends Thread {
    static Object o1 = new Object();  //保证多线程，共享一个对象,这里使用 static
    static Object o2 = new Object();
    boolean flag;

    public Demo(boolean flag) {
        this.flag = flag;
    }

    @Override
    public void run() {

        // 下面是 业务逻辑分析
        // 1、如果 flag 为 true,线程A就会先 得到/持有 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 的对象锁,就会Blocked
        // 3、如果 flag 为 false,线程B就会先 得到/持有 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 的对象锁,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) {  // 这里获得li对象的监视权
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入2");
                }
            }
        } else {
            synchronized (o2) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入3");
                synchronized (o1) {  // 这里获得li对象的监视权
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入4");
                }
            }
        }
    }
}

释放锁

下面操作会释放锁

当前线程的同步方法、同步代码块执行结束

案例:上厕所，完事出来

当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return

案例:没有正常的完事，经理叫他修改bug，不得已出来

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

案例:没有正常的完事，发现忘带纸，不得已出来

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。
案例:没有正常完事，觉得需要酝酿下，所以出来等会再进去

下面操作不会释放锁

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
案例:上厕所，太困了，在坑位上眯了一会
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，方法不再推荐使用

Java 多线程

本文作者: 仅安
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