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15.多线程概述一（下篇）

news 2024/11/13 12:22:38

目录

1.进程与线程

2.实现多线程方式一：继承Thread类【应用】

3.实现多线程方式二：实现Runnable接口【应用】

4.实现多线程方式三：实现Callable接口【应用】

5.三种实现方式的对比与套路

6.设置和获取线程名称/线程对象【应用】

7.线程优先级与线程休眠【应用】

8.守护线程【应用】

9.线程同步

10.生产者消费者

11.阻塞队列基本使用与等待唤醒机制【理解】

12.线程状态
1.进程与线程
- 1.1进程：是正在运行的程序
  - 独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位
  - 动态性：进程的实质是程序的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的
  - 并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行
- 1.2线程：是进程中的单个顺序控制流，是一条执行路径
  - 单线程：一个进程如果只有一条执行路径，则称为单线程程序
  - 多线程：一个进程如果有多条执行路径，则称为多线程程序（会在main线程前运行）
2.实现多线程方式一：继承Thread类【应用】
- 2.1方法介绍
  - void run()
    在线程开启后，此方法将被调用执行
  - void start()
    使此线程开始执行，Java虚拟机会调用run方法()
- 2.2实现步骤
  - 定义一个类MyThread继承Thread类
  - 在MyThread类中重写run()方法
  - 创建MyThread类的对象
  - 启动线程
- 2.3细节
  - 重写run()方法作用：用来封装被线程执行的代码
  - run()方法与start()方法的区别：
    - run()：封装线程执行的代码，直接调用，相当于普通方法的调用（并非调用线程）
    - start()：启动线程；然后由JVM调用此线程的run()方法
3.实现多线程方式二：实现Runnable接口【应用】
- 3.1Thread构造方法
  - Thread(Runnable target)
    分配一个新的Thread对象
  - Thread(Runnable target, String name)
    分配一个新的Thread对象并为其命名
- 3.2实现步骤
  - 定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
  - 在MyRunnable类中重写run()方法
  - 创建MyRunnable类的对象
  - 创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
  - 启动线程
4.实现多线程方式三：实现Callable接口【应用】
- 4.1方法介绍
  - V call()
    计算结果，如果无法计算结果，则抛出一个异常
  - FutureTask(Callable<V> callable)
    创建一个 FutureTask，一旦运行就执行给定的 Callable
  - V get()
    如有必要，等待计算完成，然后获取其结果
- 4.2实现步骤
  - 定义一个类MyCallable实现Callable接口
  - 在MyCallable类中重写call()方法
  - 创建MyCallable类的对象
  - 创建Future的实现类FutureTask对象，把MyCallable对象作为构造方法的参数
  - 创建Thread类的对象，把FutureTask对象作为构造方法的参数
  - 启动线程
  - 再调用get方法，就可以获取线程结束之后的结果。
- 4.3细节
  - 此方式可以获取多线程运行的结果：也就是return
5.三种实现方式的对比与套路
- 5.1实现Runnable、Callable接口
  - 好处: 扩展性强，实现该接口的同时还可以继承其他的类
  - 缺点: 编程相对复杂，不能直接使用Thread类中的方法
- 5.2继承Thread类
  - 好处: 编程比较简单，可以直接使用Thread类中的方法
  - 缺点: 可以扩展性较差，不能再继承其他的类
- 5.3书写套路
  - 1. while(true)死循环
  - 2. synchronized 锁，锁对象要唯一
  - 3. 判断，共享数据是否结束。结束
  - 4. 判断，共享数据是否结束。没有结束（执行核心逻辑）
6.设置和获取线程名称/线程对象【应用】
- 6.1方法介绍：
  - void setName(String name)
    将此线程的名称更改为等于参数name
  - String getName()
    返回此线程的名称
  - static Thread currentThread()
    返回对当前正在执行的线程对象的引用
    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
- 6.2细节：
  - setName细节：如果没有给线程设置名字，默认为格式：Thread-X（X为序号，从0开始）
  - currentThread细节：JVM虚拟机启动之后，会自动的启动多条线程，其中有一条线程就叫做main线程，他的作用就是调用main方法，并执行里面的代码，所有的代码其实都是运行在main线程中
7.线程优先级与线程休眠【应用】
- 7.1线程调度
  - 分时调度模型：所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间片
  - 抢占式调度模型（Java中使用）：优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个，优先级高的线程获取的 CPU 时间片相对多一些
  - 注意：优先级不是绝对的，它是一个概率
- 7.2优先级相关方法
  - final int getPriority()
    返回此线程的优先级
  - final void setPriority(int newPriority)
    更改此线程的优先级线程默认优先级是5；线程优先级的范围是：1-10
- 7.3线程休眠方法
  - static void sleep(long millis)
    使当前正在执行的线程停留（暂停执行）指定的毫秒数
    Thread.sleep(100);
8.守护线程【应用】
- 8.1相关方法
  - void setDaemon(boolean on)
    将此线程标记为守护线程，当运行的线程都是守护线程时，Java虚拟机将退出(非守护线程结束，守护线程会陆续结束：一般不会完成)
  - void setDaemon(boolean on)
    出让一次线程/礼让一次线程
  - public static void join()
    插入一次线程/插队一次线程（插入的是当前线程）
- 8.2应用场景
  - QQ聊天的过程中传输文件，其中传输文件就是守护线程，聊天线程关闭后，文件不必再传输
9.线程同步
- 9.1同步代码数据安全问题
  - 安全问题出现的条件
    - 是多线程环境
    - 有共享数据
    - 有多条语句操作共享数据
  - 如何解决多线程安全问题呢?
    - 基本思想：让程序没有安全问题的环境
  - 怎么实现呢?
    - 把多条语句操作共享数据的代码给锁起来，让任意时刻只能有一个线程执行即可
    - Java提供了同步代码块的方式来解决
- 9.2同步代码块
  - 格式：synchronized(任意对象) { 多条语句操作共享数据的代码 }
  - 注意：任意对象可以是任意的但是要保证是唯一
    方式一：static Object obj = new Object()
    方式二：类名.class（表示当前类的字节码文件对象）
    若不是唯一的则锁不住代码，没有意义（例如：this：调用者的本身）
    synchronized(任意对象)：就相当于给代码加锁了，任意对象就可以看成是一把锁
  - 同步的好处与弊端
    - 好处：解决了多线程的数据安全问题
    - 弊端：当线程很多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中会降低程序的运行效率
- 9.3同步方法块
  - 同步方法块：
    - 格式：修饰符 synchronized 返回值类型方法名(方法参数) { 方法体; }
    - 同步方法锁的对象：this
  - 静态同步方法：
    - 同步静态方法：就是把synchronized关键字加到静态方法上
    - 同步静态方法的锁对象：类名.class
  - 特点：同步方法是锁住方法里面所有的代码
- 9.4Lock锁
  - 我们并没有直接看到在哪里加上了锁，在哪里释放了锁，为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock
  - ReentrantLock构造方法：ReentrantLock()
    Lock是接口不能直接实例化，这里采用它的实现类ReentrantLock来实例化
    创建一个ReentrantLock的实例
  - 加锁方法：void lock()
    获得锁
  - 解锁方法：void unlock()
    释放锁
  - 注意：unlock()一定要执行，一般放在finally代码块中
- 9.5死锁
  - 概述：线程死锁是指由于两个或者多个线程互相持有对方所需要的资源，导致这些线程处于等待状态，无法前往执行
  - 产生死锁的情况：1.资源有限 2.同步嵌套
10.生产者消费者
- 10.1生产者消费者的俩类线程：
  - 一类是生产者线程用于生产数据
  - 一类是消费者线程用于消费数据
- 10.2生产者与消费者的关系
  - 为了解耦生产者和消费者的关系，通常会采用共享的数据区域，就像是一个仓库
  - 生产者生产数据之后直接放置在共享数据区中，并不需要关心消费者的行为
  - 消费者只需要从共享数据区中去获取数据，并不需要关心生产者的行为
- 10.3Object类的等待与唤醒方法
  - void wait()
    当线程调用对象的wait()方法时，它会释放该对象的监视器锁。这允许其他线程能够进入同步代码块或方法，并获得锁以执行其操作。（与此相反sleep方法不会释放监视器锁）
  - void notify()
    唤醒正在等待对象监视器的单个线程
  - void notifyAll()
    唤醒正在等待对象监视器的所有线程
- 10.4生产者与消费者案例优化【应用】
11.阻塞队列基本使用与等待唤醒机制【理解】
12.线程状态
- 12.1线程状态图【java中无运行状态】
- 12.2java中线程的状态