第十九章 多线程
1. 多线程基本概述
1.1 什么是进程?什么是线程?
- 进程是一个应用程序(1个进程是一个软件),线程是一个进程中的执行场景/执行单元;一个进程可以启动多个线程。
- 对于java程序来说,当在DOS命令窗口中输入:java HelloWorld 回车之后。会先启动JVM,而JVM就是一个进程,JVM再启动一个主线程调用main方法,同时再启动一个垃圾回收线程负责看护,回收垃圾;最起码,现在的java程序中至少有两个线程并发,一个是垃圾回收线程,一个是执行main方法的主线程。
- 进程可以看做是现实生活当中的公司,线程可以看做是公司当中的某个员工。
- java中之所以有多线程机制,目的就是为了提高程序的处理效率。
1.2 线程、进程在内存中的表现
线程A和线程B,堆内存和方法区内存共享,但是栈内存独立,一个线程一个栈。
- 使用了多线程机制之后,main方法结束只是主线程结束了,主栈空了,其它的栈(线程)可能还在压栈弹栈。
- 对于多核的CPU电脑来说,真正的多线程并发是没问题的;对于单核的CPU来说,不能够做到真正的多线程并发,但是可以做到给人一种“多线程并发”的感觉。对于单核的CPU来说,在某一个时间点上实际上只能处理一件事情,但是由于CPU的处理速度极快,多个线程之间频繁切换执行,跟人来的感觉是:多个事情同时在做;电影院采用胶卷播放电影,一个胶卷一个胶卷播放速度达到一定程度之后,人类的眼睛产生了错觉,感觉是动画的。
2. 实现线程的方式
2.1 第一种方式
- 编写一个类,直接继承java.lang.Thread,重写run方法。
public class ThreadTest02 {
public static void main(String[] args) {
// 这里是main方法,这里的代码属于主线程,在主栈中运行。
// 新建一个分支线程对象
MyThread t = new MyThread();
// 启动线程
//t.run(); // 不会启动线程,不会分配新的分支栈。(这种方式就是单线程。)
// start()方法的作用是:启动一个分支线程,在JVM中开辟一个新的栈空间,这段代码任务完成之后,瞬间就结束了。
// 这段代码的任务只是为了开启一个新的栈空间,只要新的栈空间开出来,start()方法就结束了。线程就启动成功了。
// 启动成功的线程会自动调用run方法,并且run方法在分支栈的栈底部(压栈)。
// run方法在分支栈的栈底部,main方法在主栈的栈底部。run和main是平级的。
t.start();
// 这里的代码还是运行在主线程中。
for(int i = 0; i < 1000; i++){
System.out.println("主线程--->" + i);
}
}
}
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
// 编写程序,这段程序运行在分支线程中(分支栈)。
for(int i = 0; i < 1000; i++){
System.out.println("分支线程--->" + i);
}
}
}
2.1.1 线程的start方法
2.2 第二种方式
- 编写一个类,实现java.lang.Runnable接口,实现run方法。
public class ThreadTest03 {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个可运行的对象
//MyRunnable r = new MyRunnable();
// 将可运行的对象封装成一个线程对象
//Thread t = new Thread(r);
Thread t = new Thread(new MyRunnable()); // 合并代码
// 启动线程
t.start();
for(int i = 0; i < 100; i++){
System.out.println("主线程--->" + i);
}
}
}
// 这并不是一个线程类,是一个可运行的类。它还不是一个线程。
class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
for(int i = 0; i < 100; i++){
System.out.println("分支线程--->" + i);
}
}
}
2.2.1 匿名内部类方式
public class ThreadTest04 {
public static void main(String[] args) {
// 创建线程对象,采用匿名内部类方式。
// 这是通过一个没有名字的类,new出来的对象。
Thread t = new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
for(int i = 0; i < 100; i++){
System.out.println("t线程---> " + i);
}
}
});
// 启动线程
t.start();
for(int i = 0; i < 100; i++){
System.out.println("main线程---> " + i);
}
}
}
注意: 第二种方式实现接口比较常用,因为一个类实现了接口,它还可以去继承其它的类,更灵活。
3. 线程对象的生命周期
运行状态进入阻塞状态,还有join方法
4. 获取当前线程对象
1、怎么获取当前线程对象?
Thread t = Thread.currentThread(); 返回值t就是当前线程。
2、获取线程对象的名字
String name = 线程对象.getName();
3、修改线程对象的名字
线程对象.setName(“线程名字”);
4、当线程没有设置名字的时候,默认的名字有什么规律?(了解一下)
主线程默认:main
Thread-0
Thread-1
Thread-2
…..
public class ThreadTest05 {
public void doSome(){
// 这样就不行了
//this.getName();
//super.getName();
// 但是这样可以
String name = Thread.currentThread().getName();
System.out.println("------->" + name);
}
public static void main(String[] args) {
ThreadTest05 tt = new ThreadTest05();
tt.doSome();
//currentThread就是当前线程对象
// 这个代码出现在main方法当中,所以当前线程就是主线程。
Thread currentThread = Thread.currentThread();
System.out.println(currentThread.getName()); //main
// 创建线程对象
MyThread2 t = new MyThread2();
// 设置线程的名字
t.setName("t1");
// 获取线程的名字
String tName = t.getName();
System.out.println(tName); //Thread-0
MyThread2 t2 = new MyThread2();
t2.setName("t2");
System.out.println(t2.getName()); //Thread-1\
t2.start();
// 启动线程
t.start();
}
}
class MyThread2 extends Thread {
public void run(){
for(int i = 0; i < 100; i++){
// currentThread就是当前线程对象。当前线程是谁呢?
// 当t1线程执行run方法,那么这个当前线程就是t1
// 当t2线程执行run方法,那么这个当前线程就是t2
Thread currentThread = Thread.currentThread();
System.out.println(currentThread.getName() + "-->" + i);
//System.out.println(super.getName() + "-->" + i);
//System.out.println(this.getName() + "-->" + i);
}
}
}
5. 关于线程的sleep方法
/*
关于线程的sleep方法:
static void sleep(long millis)
1、静态方法:Thread.sleep(1000);
2、参数是毫秒
3、作用:让当前线程进入休眠,进入“阻塞状态”,放弃占有CPU时间片,让给其它线程使用。
这行代码出现在A线程中,A线程就会进入休眠。
这行代码出现在B线程中,B线程就会进入休眠。
4、Thread.sleep()方法,可以做到这种效果:
间隔特定的时间,去执行一段特定的代码,每隔多久执行一次。
*/
public class ThreadTest06 {
public static void main(String[] args) {
// 让当前线程进入休眠,睡眠5秒
// 当前线程是主线程!!!
/*try {
Thread.sleep(1000 * 5);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}*/
// 5秒之后执行这里的代码
//System.out.println("hello world!");
for(int i = 0; i < 10; i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
// 睡眠1秒
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
5.1 Thread.sleep()方法的一个面试题
public class ThreadTest07 {
public static void main(String[] args) {
// 创建线程对象
Thread t = new MyThread3();
t.setName("t");
t.start();
// 调用sleep方法
try {
// 问题:这行代码会让线程t进入休眠状态吗?
t.sleep(1000 * 5); // 在执行的时候还是会转换成:Thread.sleep(1000 * 5);
// 这行代码的作用是:让当前线程进入休眠,也就是说main线程进入休眠。
// 这样代码出现在main方法中,main线程睡眠。
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 5秒之后这里才会执行。
System.out.println("hello World!");
}
}
class MyThread3 extends Thread {
public void run(){
for(int i = 0; i < 10000; i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
}
}
}
6. 终止线程的睡眠
/*
sleep睡眠太久了,如果希望半道上醒来,你应该怎么办?也就是说怎么叫醒一个正在睡眠的线程??
注意:这个不是终断线程的执行,是终止线程的睡眠。
*/
public class ThreadTest08 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread(new MyRunnable2());
t.setName("t");
t.start();
// 希望5秒之后,t线程醒来(5秒之后主线程手里的活儿干完了。)
try {
Thread.sleep(1000 * 5);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 终断t线程的睡眠(这种终断睡眠的方式依靠了java的异常处理机制。)
t.interrupt(); // 干扰,一盆冷水过去!
}
}
class MyRunnable2 implements Runnable {
// 重点:run()当中的异常不能throws,只能try catch
// 因为run()方法在父类中没有抛出任何异常,子类不能比父类抛出更多的异常。
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---> begin");
try {
// 睡眠1年
Thread.sleep(1000 * 60 * 60 * 24 * 365);
} catch (InterruptedException e) {
// 打印异常信息
//e.printStackTrace();
}
//1年之后才会执行这里
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---> end");
// 调用doOther
//doOther();
}
// 其它方法可以throws
/*public void doOther() throws Exception{
}*/
}
6.1 强行终止一个线程的执行
/*
在java中怎么强行终止一个线程的执行。
这种方式存在很大的缺点:容易丢失数据。因为这种方式是直接将线程杀死了,
线程没有保存的数据将会丢失。不建议使用。
*/
public class ThreadTest09 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread(new MyRunnable3());
t.setName("t");
t.start();
// 模拟5秒
try {
Thread.sleep(1000 * 5);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 5秒之后强行终止t线程
t.stop(); // 已过时(不建议使用。)
}
}
class MyRunnable3 implements Runnable {
@Override
public void run() {
for(int i = 0; i < 10; i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
6.2 合理的终止一个线程的执行
public class ThreadTest10 {
public static void main(String[] args) {
MyRunable4 r = new MyRunable4();
Thread t = new Thread(r);
t.setName("t");
t.start();
// 模拟5秒
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 终止线程
// 你想要什么时候终止t的执行,那么你把标记修改为false,就结束了。
r.run = false;
}
}
class MyRunable4 implements Runnable {
// 打一个布尔标记
boolean run = true;
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++){
if(run){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}else{
// return就结束了,你在结束之前还有什么没保存的。
// 在这里可以保存呀。
//save....
//终止当前线程
return;
}
}
}
}
注意: if判断语句是在for循环里
7. 线程的调度
7.1 常见的线程调度模型
- 抢占式调度模型:
那个线程的优先级比较高,抢到的CPU时间片的概率就高一些/多一些,java采用的就是抢占式调度模型。
- 均分式调度模型:
平均分配CPU时间片。每个线程占有的CPU时间片时间长度一样,平均分配,一切平等,有一些编程语言,线程调度模型采用的是这种方式。
7.2 java中提供了哪些方法是和线程调度有关系的
实例方法:
void setPriority(int newPriority) 设置线程的优先级
int getPriority() 获取线程优先级
最低优先级1,默认优先级是5,最高优先级10,优先级比较高的获取CPU时间片可能会多一些。(但也不完全是,大概率是多的。)
静态方法:
static void yield() 让位方法
暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他线程,yield()方法不是阻塞方法。让当前线程让位,让给其它线程使用;yield()方法的执行会让当前线程从“运行状态”回到“就绪状态”。
注意: 在回到就绪之后,有可能还会再次抢到。
实例方法:
void join() 合并线程
class MyThread1 extends Thread {
public void doSome(){
MyThread2 t = new MyThread2();
t.join(); // 当前线程进入阻塞,t线程执行,直到t线程结束。当前线程才可以继续。
}
}
class MyThread2 extends Thread{}
8. 线程的优先级
public class ThreadTest11 {
public static void main(String[] args) {
// 设置主线程的优先级为1
Thread.currentThread().setPriority(1);
/*System.out.println("最高优先级" + Thread.MAX_PRIORITY);
System.out.println("最低优先级" + Thread.MIN_PRIORITY);
System.out.println("默认优先级" + Thread.NORM_PRIORITY);*/
// 获取当前线程对象,获取当前线程的优先级
Thread currentThread = Thread.currentThread();
// main线程的默认优先级是:5
//System.out.println(currentThread.getName() + "线程的默认优先级是:" + currentThread.getPriority());
Thread t = new Thread(new MyRunnable5());
t.setPriority(10);
t.setName("t");
t.start();
// 优先级较高的,只是抢到的CPU时间片相对多一些。
// 大概率方向更偏向于优先级比较高的。
for(int i = 0; i < 10000; i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + i);
}
}
}
class MyRunnable5 implements Runnable {
@Override
public void run() {
// 获取线程优先级
//System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程的默认优先级:" + Thread.currentThread().getPriority());
for(int i = 0; i < 10000; i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + i);
}
}
}
8.1 yield方法
/*
让位,当前线程暂停,回到就绪状态,让给其它线程。
静态方法:Thread.yield();
*/
public class ThreadTest12 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new Thread(new MyRunnable6());
t.setName("t");
t.start();
for(int i = 1; i <= 10000; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
}
}
}
class MyRunnable6 implements Runnable {
@Override
public void run() {
for(int i = 1; i <= 10000; i++) {
//每100个让位一次。
if(i % 100 == 0){
Thread.yield(); // 当前线程暂停一下,让给主线程。
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
}
}
}
8.2 线程合并
public class ThreadTest13 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("main begin");
Thread t = new Thread(new MyRunnable7());
t.setName("t");
t.start();
//合并线程
try {
t.join(); // t合并到当前线程中,当前线程受阻塞,t线程执行直到结束。
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("main over");
}
}
class MyRunnable7 implements Runnable {
@Override
public void run() {
for(int i = 0; i < 10000; i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
}
}
}
9. 关于多线程并发环境下,数据的安全问题
- 以后在开发中,我们的项目都是运行在服务器当中,而服务器已经将线程的定义,线程对象的创建,线程的启动等,都已经实现完了。这些代码我们都不需要编写。
- 最重要的是:你要知道,你编写的程序需要放到一个多线程的环境下运行,你更需要关注的是这些数据在多线程并发的环境下是否是安全的。
9.1 什么时候数据在多线程并发的环境下会存在安全问题
9.1.1 三个条件
条件1:多线程并发。
条件2:有共享数据。
条件3:共享数据有修改的行为
9.1.2 怎么解决线程安全问题
当多线程并发的环境下,有共享数据,并且这个数据还会被修改,此时就存在线程安全问题,怎么解决这个问题?
线程排队执行。(不能并发)用排队执行解决线程安全问题,这种机制被称为:线程同步机制,专业术语叫做:线程同步,实际上就是线程不能并发了,线程必须排队执行。线程排队了就会牺牲一部分效率,没办法,数据安全第一位,只有数据安全了,我们才可以谈效率。数据不安全,没有效率的事儿。
异步编程模型:
线程t1和线程t2,各自执行各自的,t1不管t2,t2不管t1,谁也不需要等谁,这种编程模型叫做:异步编程模型。其实就是多线程并发,效率较高(异步就是并发)
同步编程模型:
线程t1和线程t2,在线程t1执行的时候,必须等待t2线程执行结束,或者说在t2线程执行的时候,必须等待t1线程执行结束,两个线程之间发生了等待关系,这就是同步编程模型;线程排队执行,效率较低(同步就是排队)
/*
银行账户
使用线程同步机制,解决线程安全问题。
*/
public class Account {
// 账号
private String actno;
// 余额
private double balance; //实例变量。
//对象
Object obj = new Object(); // 实例变量。(Account对象是多线程共享的,Account对象中的实例变量obj也是共享的。)
public Account() {
}
public Account(String actno, double balance) {
this.actno = actno;
this.balance = balance;
}
public String getActno() {
return actno;
}
public void setActno(String actno) {
this.actno = actno;
}
public double getBalance() {
return balance;
}
public void setBalance(double balance) {
this.balance = balance;
}
//取款的方法
public void withdraw(double money){
//int i = 100;
//i = 101;
// 以下这几行代码必须是线程排队的,不能并发。
// 一个线程把这里的代码全部执行结束之后,另一个线程才能进来。
/*
线程同步机制的语法是:
synchronized(){
// 线程同步代码块。
}
synchronized后面小括号中传的这个“数据”是相当关键的。
这个数据必须是多线程共享的数据。才能达到多线程排队。
()中写什么?
那要看你想让哪些线程同步。
假设t1、t2、t3、t4、t5,有5个线程,
你只希望t1 t2 t3排队,t4 t5不需要排队。怎么办?
你一定要在()中写一个t1 t2 t3共享的对象。而这个
对象对于t4 t5来说不是共享的。
这里的共享对象是:账户对象。
账户对象是共享的,那么this就是账户对象吧!!!
不一定是this,这里只要是多线程共享的那个对象就行。
在java语言中,任何一个对象都有“一把锁”,其实这把锁就是标记。(只是把它叫做锁。)
100个对象,100把锁。1个对象1把锁。
以下代码的执行原理?
1、假设t1和t2线程并发,开始执行以下代码的时候,肯定有一个先一个后。
2、假设t1先执行了,遇到了synchronized,这个时候自动找“后面共享对象”的对象锁,
找到之后,并占有这把锁,然后执行同步代码块中的程序,在程序执行过程中一直都是
占有这把锁的。直到同步代码块代码结束,这把锁才会释放。
3、假设t1已经占有这把锁,此时t2也遇到synchronized关键字,也会去占有后面
共享对象的这把锁,结果这把锁被t1占有,t2只能在同步代码块外面等待t1的结束,
直到t1把同步代码块执行结束了,t1会归还这把锁,此时t2终于等到这把锁,然后
t2占有这把锁之后,进入同步代码块执行程序。
这样就达到了线程排队执行。
这里需要注意的是:这个共享对象一定要选好了。这个共享对象一定是你需要排队
执行的这些线程对象所共享的。
*/
//Object obj2 = new Object();
//synchronized (this){
//synchronized (obj) {
//synchronized ("abc") { // "abc"在字符串常量池当中。
//synchronized (null) { // 报错:空指针。
//synchronized (obj2) { // 这样编写就不安全了。因为obj2不是共享对象。
double before = this.getBalance();
double after = before - money;
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
this.setBalance(after);
//}
}
}
public class AccountThread extends Thread {
// 两个线程必须共享同一个账户对象。
private Account act;
// 通过构造方法传递过来账户对象
public AccountThread(Account act) {
this.act = act;
}
public void run(){
// run方法的执行表示取款操作。
// 假设取款5000
double money = 5000;
// 取款
// 多线程并发执行这个方法。
//synchronized (this) { //这里的this是AccountThread对象,这个对象不共享!
synchronized (act) { // 这种方式也可以,只不过扩大了同步的范围,效率更低了。
act.withdraw(money);
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "对"+act.getActno()+"取款"+money+"成功,余额" + act.getBalance());
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建账户对象(只创建1个)
Account act = new Account("act-001", 10000);
// 创建两个线程
Thread t1 = new AccountThread(act);
Thread t2 = new AccountThread(act);
// 设置name
t1.setName("t1");
t2.setName("t2");
// 启动线程取款
t1.start();
t2.start();
}
}
9.1.3 那些变量存在线程安全问题
实例变量:在堆中
静态变量:在方法区
局部变量:在栈中
以上三大变量中:
局部变量永远都不会存在线程安全问题
局部变量不共享,(一个线程一个栈)局部变量在栈中,所以局部变量永远都不会共享
实例变量在堆中,堆只有1个;静态变量在方法区中,方法区只有1个,堆和方法区都是多线程共享的,所以可能存在线程安全问题
局部变量+常量(不可变):不会有线程安全问题;成员变量:可能会有线程安全问题
如果使用局部变量的话:建议使用:StringBuilder;因为局部变量不存在线程安全问题,选择StringBuilder,StringBuffer效率比较低; ArrayList是非线程安全的;Vector是线程安全的; HashMap HashSet是非线程安全的;Hashtable是线程安全的
9.1.4 扩大同步范围
- synchronized出现在实例方法中
public class Account {
// 账号
private String actno;
// 余额
private double balance;
public Account() {
}
public Account(String actno, double balance) {
this.actno = actno;
this.balance = balance;
}
public String getActno() {
return actno;
}
public void setActno(String actno) {
this.actno = actno;
}
public double getBalance() {
return balance;
}
public void setBalance(double balance) {
this.balance = balance;
}
//取款的方法
/*
在实例方法上可以使用synchronized吗?可以的。
synchronized出现在实例方法上,一定锁的是this,只能是this。
不能是其他的对象了,所以这种方式不灵活。
另外还有一个缺点:synchronized出现在实例方法上,表示整个方法体都需要同步,
可能会无故扩大同步的范围,导致程序的执行效率降低。所以这种方式不常用。
synchronized使用在实例方法上有什么优点? 代码写的少了,简洁
如果共享的对象就是this,并且需要同步的代码块是整个方法体,建议使用这种方式。
*/
public synchronized void withdraw(double money){
double before = this.getBalance(); // 10000
double after = before - money;
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
this.setBalance(after);
}
}
public class AccountThread extends Thread {
// 两个线程必须共享同一个账户对象。
private Account act;
// 通过构造方法传递过来账户对象
public AccountThread(Account act) {
this.act = act;
}
public void run(){
// run方法的执行表示取款操作。
// 假设取款5000
double money = 5000;
// 取款
// 多线程并发执行这个方法。
act.withdraw(money);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "对"+act.getActno()+"取款"+money+"成功,余额" + act.getBalance());
}
}
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 创建账户对象(只创建1个)
Account act = new Account("act-001", 10000);
// 创建两个线程
Thread t1 = new AccountThread(act);
Thread t2 = new AccountThread(act);
// 设置name
t1.setName("t1");
t2.setName("t2");
// 启动线程取款
t1.start();
t2.start();
}
}
10. synchronized
10.1 synchronized的三种写法
第一种:同步代码块(灵活)
synchronized(线程共享对象){
同步代码块;
}
第二种:在实例方法上使用synchronized<br />表示共享对象一定是this,并且同步代码块是整个方法体。<br /> <br /> 第三种:在静态方法上使用synchronized<br />表示找类锁。类锁永远只有1把,就算创建了100个对象,那类锁也只有一把;对象锁:1个对象1把锁,100个对象100把锁,类锁:100个对象,也可能只是1把类锁。<br />![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2020/png/933254/1598080317874-84f2c63c-0a44-41db-9494-99f22d5067ce.png#crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&height=347&id=eTOIn&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=550&originWidth=778&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=305448&status=done&style=stroke&title=&width=491)
10.2 面试题
10.2.1
// 面试题:doOther方法执行的时候需要等待doSome方法的结束吗?
//不需要,因为doOther()方法没有synchronized
public class Exam01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MyClass mc = new MyClass();
Thread t1 = new MyThread(mc);
Thread t2 = new MyThread(mc);
t1.setName("t1");
t2.setName("t2");
t1.start();
Thread.sleep(1000); //这个睡眠的作用是:为了保证t1线程先执行。
t2.start();
}
}
class MyThread extends Thread {
private MyClass mc;
public MyThread(MyClass mc){
this.mc = mc;
}
public void run(){
if(Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
mc.doSome();
}
if(Thread.currentThread().getName().equals("t2")){
mc.doOther();
}
}
}
class MyClass {
public synchronized void doSome(){
System.out.println("doSome begin");
try {
Thread.sleep(1000 * 10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("doSome over");
}
public void doOther(){
System.out.println("doOther begin");
System.out.println("doOther over");
}
}
10.2.2
// 面试题:doOther方法执行的时候需要等待doSome方法的结束吗?
//需要
public class Exam01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MyClass mc = new MyClass();
Thread t1 = new MyThread(mc);
Thread t2 = new MyThread(mc);
t1.setName("t1");
t2.setName("t2");
t1.start();
Thread.sleep(1000); //这个睡眠的作用是:为了保证t1线程先执行。
t2.start();
}
}
class MyThread extends Thread {
private MyClass mc;
public MyThread(MyClass mc){
this.mc = mc;
}
public void run(){
if(Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
mc.doSome();
}
if(Thread.currentThread().getName().equals("t2")){
mc.doOther();
}
}
}
class MyClass {
public synchronized void doSome(){
System.out.println("doSome begin");
try {
Thread.sleep(1000 * 10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("doSome over");
}
public synchronized void doOther(){
System.out.println("doOther begin");
System.out.println("doOther over");
}
}
10.2.3
// 面试题:doOther方法执行的时候需要等待doSome方法的结束吗?
//不需要,因为MyClass对象是两个,两把锁。
public class Exam01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MyClass mc1 = new MyClass();
MyClass mc2 = new MyClass();
Thread t1 = new MyThread(mc1);
Thread t2 = new MyThread(mc2);
t1.setName("t1");
t2.setName("t2");
t1.start();
Thread.sleep(1000); //这个睡眠的作用是:为了保证t1线程先执行。
t2.start();
}
}
class MyThread extends Thread {
private MyClass mc;
public MyThread(MyClass mc){
this.mc = mc;
}
public void run(){
if(Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
mc.doSome();
}
if(Thread.currentThread().getName().equals("t2")){
mc.doOther();
}
}
}
class MyClass {
public synchronized void doSome(){
System.out.println("doSome begin");
try {
Thread.sleep(1000 * 10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("doSome over");
}
public synchronized void doOther(){
System.out.println("doOther begin");
System.out.println("doOther over");
}
}
10.2.4
// 面试题:doOther方法执行的时候需要等待doSome方法的结束吗?
//需要,因为静态方法是类锁,不管创建了几个对象,类锁只有1把。
public class Exam01 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MyClass mc1 = new MyClass();
MyClass mc2 = new MyClass();
Thread t1 = new MyThread(mc1);
Thread t2 = new MyThread(mc2);
t1.setName("t1");
t2.setName("t2");
t1.start();
Thread.sleep(1000); //这个睡眠的作用是:为了保证t1线程先执行。
t2.start();
}
}
class MyThread extends Thread {
private MyClass mc;
public MyThread(MyClass mc){
this.mc = mc;
}
public void run(){
if(Thread.currentThread().getName().equals("t1")){
mc.doSome();
}
if(Thread.currentThread().getName().equals("t2")){
mc.doOther();
}
}
}
class MyClass {
// synchronized出现在静态方法上是找类锁。
public synchronized static void doSome(){
System.out.println("doSome begin");
try {
Thread.sleep(1000 * 10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("doSome over");
}
public synchronized static void doOther(){
System.out.println("doOther begin");
System.out.println("doOther over");
}
}
10.3 死锁问题
10.3.1 死锁代码实现
public class DeadLock {
public static void main(String[] args) {
Object o1 = new Object();
Object o2 = new Object();
// t1和t2两个线程共享o1,o2
Thread t1 = new MyThread1(o1,o2);
Thread t2 = new MyThread2(o1,o2);
t1.start();
t2.start();
}
}
class MyThread1 extends Thread{
Object o1;
Object o2;
public MyThread1(Object o1,Object o2){
this.o1 = o1;
this.o2 = o2;
}
public void run(){
synchronized (o1){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (o2){
}
}
}
}
class MyThread2 extends Thread {
Object o1;
Object o2;
public MyThread2(Object o1,Object o2){
this.o1 = o1;
this.o2 = o2;
}
public void run(){
synchronized (o2){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (o1){
}
}
}
}
11. 总结:开发中应该怎么解决线程安全问题
是一上来就选择线程同步(synchronized)吗?
不是,synchronized会让程序的执行效率降低,用户体验不好,系统的用户吞吐量降低,用户体验差;在不得已的情况下再选择线程同步机制
第一种方案:
尽量使用局部变量代替“实例变量和静态变量”
第二种方案:
如果必须是实例变量,那么可以考虑创建多个对象,这样实例变量的内存就不共享了。(一个线程对应1个对象,100个线程对应100个对象,对象不共享,就没有数据安全问题了)
第三种方案:
如果不能使用局部变量,对象也不能创建多个,这个时候就只能选择线程同步机制(synchronized)了
12. 守护线程
- java语言中线程分为两大类:
一类是:用户线程
一类是:守护线程(后台线程)
其中具有代表性的就是:垃圾回收线程(守护线程)
- 守护线程的特点:
一般守护线程是一个死循环,所有的用户线程只要结束,守护线程自动结束
注意:主线程main方法是一个用户线程。
- 守护线程用在什么地方呢?
每天00:00的时候系统数据自动备份。这个需要使用到定时器,并且我们可以将定时器设置为守护线程,一直在那里看着,每到00:00的时候就备份一次,所有的用户线程如果结束了,守护线程自动退出,没有必要进行数据备份了
public class ThreadTest14 {
public static void main(String[] args) {
Thread t = new BakDataThread();
t.setName("备份数据的线程");
// 启动线程之前,将线程设置为守护线程
t.setDaemon(true);
t.start();
// 主线程:主线程是用户线程
for(int i = 0; i < 10; i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + i);
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
class BakDataThread extends Thread {
public void run(){
int i = 0;
// 即使是死循环,但由于该线程是守护者,当用户线程结束,守护线程自动终止。
while(true){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + (++i));
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
13. 定时器
- 定时器的作用:
间隔特定的时间,执行特定的程序。例如:每周要进行银行账户的总账操作、每天要进行数据的备份操作、在实际的开发中,每隔多久执行一段特定的程序,这种需求是很常见
- 那么在java中其实可以采用多种方式实现:
可以使用sleep方法,睡眠,设置睡眠时间,每到这个时间点醒来,执行任务。这种方式是最原始的定时器。(比较low)
在java的类库中已经写好了一个定时器:java.util.Timer,可以直接拿来用。不过,这种方式在目前的开发中也很少用,因为现在有很多高级框架都是支持定时任务的。在实际的开发中,目前使用较多的是Spring框架中提供的SpringTask框架,这个框架只要进行简单的配置,就可以完成定时器的任务。
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;
/*
使用定时器指定定时任务。
*/
public class TimerTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 创建定时器对象
Timer timer = new Timer();
//Timer timer = new Timer(true); //守护线程的方式
// 指定定时任务
//timer.schedule(定时任务, 第一次执行时间, 间隔多久执行一次);
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
Date firstTime = sdf.parse("2020-03-14 09:34:30");
//timer.schedule(new LogTimerTask() , firstTime, 1000 * 10);
// 每年执行一次。
//timer.schedule(new LogTimerTask() , firstTime, 1000 * 60 * 60 * 24 * 365);
//匿名内部类方式
timer.schedule(new TimerTask(){
@Override
public void run() {
// code....
}
} , firstTime, 1000 * 10);
}
}
// 编写一个定时任务类
// 假设这是一个记录日志的定时任务
class LogTimerTask extends TimerTask {
@Override
public void run() {
// 编写你需要执行的任务就行了。
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
String strTime = sdf.format(new Date());
System.out.println(strTime + ":成功完成了一次数据备份!");
}
}
14. 实现线程的第三种方式
- 实现Callable接口。(JDK8新特性。)这种方式实现的线程可以获取线程的返回值,之前讲解的那两种方式是无法获取线程返回值的,因为run方法返回void。 ```java import java.util.concurrent.Callable; // JUC包下的,属于java的并发包,老JDK中没有这个包。新特性。 import java.util.concurrent.FutureTask;
/ 实现线程的第三种方式: 实现Callable接口 这种方式的优点:可以获取到线程的执行结果。 这种方式的缺点:效率比较低,在获取t线程执行结果的时候,当前线程受阻塞,效率较低。 / public class ThreadTest15 { public static void main(String[] args) throws Exception {
// 第一步:创建一个“未来任务类”对象。
// 参数非常重要,需要给一个Callable接口实现类对象。
FutureTask task = new FutureTask(new Callable() {
// call()方法就相当于run方法。只不过这个有返回值
@Override
public Object call() throws Exception {
// 线程执行一个任务,执行之后可能会有一个执行结果
// 模拟执行
System.out.println("call method begin");
Thread.sleep(1000 * 10);
System.out.println("call method end!");
int a = 100;
int b = 200;
return a + b; //自动装箱(300结果变成Integer)
}
});
// 创建线程对象
Thread t = new Thread(task);
// 启动线程
t.start();
// 这里是main方法,这是在主线程中。
// 在主线程中,怎么获取t线程的返回结果?
// get()方法的执行会导致“当前线程阻塞”
Object obj = task.get();
System.out.println("线程执行结果:" + obj);
// main方法这里的程序要想执行必须等待get()方法的结束
// 而get()方法可能需要很久。因为get()方法是为了拿另一个线程的执行结果
// 另一个线程执行是需要时间的。
System.out.println("hello world!");
}
}
<a name="3U1fk"></a>
## 15. Object类中的wait和notify方法
- wait和notify方法不是线程对象的方法,是java中任何一个java对象都有的方法,因为这两个方式是 Object类中自带的;wait方法和notify方法不是通过线程对象调用
- wait()方法作用?
Object o = new Object();<br />o.wait();<br />表示: 让正在o对象上活动的线程进入等待状态,无期限等待,直到被唤醒为止;o.wait()方法的调用,会让“当前线程(正在o对象上活动的线程)”进入等待状态
- notify()方法作用?
Object o = new Object();<br />o.notify();<br />表示:唤醒正在o对象上等待的线程。<br />
- notifyAll()方法:
这个方法是唤醒o对象上处于等待的所有线程<br />![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2020/png/933254/1598074011664-5bd45586-e886-4a0f-a087-f8244f6b25ee.png#crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&height=256&id=fEKaD&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=420&originWidth=811&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=48701&status=done&style=stroke&title=&width=494)
<a name="fF5WW"></a>
### 15.1 生产者和消费者模式
![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2020/png/933254/1598075014731-7eff407f-3c98-4762-a875-46b0badbba92.png#crop=0&crop=0&crop=1&crop=1&height=296&id=aV2ET&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=483&originWidth=972&originalType=binary&ratio=1&rotation=0&showTitle=false&size=65311&status=done&style=stroke&title=&width=595)
> notify并不释放锁,只是告诉调用过wait方法的线程可以去参与获得锁的竞争了,但不是马上得到锁,因为锁还在别人手里,别人还没释放
<a name="7spZX"></a>
### 15.2 生产者和消费者模式代码实现
```java
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/*
1、使用wait方法和notify方法实现“生产者和消费者模式”
2、什么是“生产者和消费者模式”?
生产线程负责生产,消费线程负责消费。
生产线程和消费线程要达到均衡。
这是一种特殊的业务需求,在这种特殊的情况下需要使用wait方法和notify方法。
3、wait和notify方法不是线程对象的方法,是普通java对象都有的方法。
4、wait方法和notify方法建立在线程同步的基础之上。
因为多线程要同时操作一个仓库。有线程安全问题。
5、wait方法作用:o.wait()让正在o对象上活动的线程t进入等待状态,
并且释放掉t线程之前占有的o对象的锁。
6、notify方法作用:o.notify()让正在o对象上等待的线程唤醒,只是通知,
不会释放o对象上之前占有的锁。
7、模拟这样一个需求:
仓库我们采用List集合。
List集合中假设只能存储1个元素。
1个元素就表示仓库满了。
如果List集合中元素个数是0,就表示仓库空了。
保证List集合中永远都是最多存储1个元素。
必须做到这种效果:生产1个消费1个。
*/
public class ThreadTest16 {
public static void main(String[] args) {
// 创建1个仓库对象,共享的。
List list = new ArrayList();
// 创建两个线程对象
// 生产者线程
Thread t1 = new Thread(new Producer(list));
// 消费者线程
Thread t2 = new Thread(new Consumer(list));
t1.setName("生产者线程");
t2.setName("消费者线程");
t1.start();
t2.start();
}
}
// 生产线程
class Producer implements Runnable {
// 仓库
private List list;
public Producer(List list) {
this.list = list;
}
@Override
public void run() {
// 一直生产(使用死循环来模拟一直生产)
while(true){
// 给仓库对象list加锁。
synchronized (list){
if(list.size() > 0){ // 大于0,说明仓库中已经有1个元素了。
try {
// 当前线程进入等待状态,并且释放Producer之前占有的list集合的锁。
list.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 程序能够执行到这里说明仓库是空的,可以生产
Object obj = new Object();
list.add(obj);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + obj);
// 唤醒消费者进行消费
list.notifyAll();
}
}
}
}
// 消费线程
class Consumer implements Runnable {
// 仓库
private List list;
public Consumer(List list) {
this.list = list;
}
@Override
public void run() {
// 一直消费
while(true){
synchronized (list) {
if(list.size() == 0){
try {
// 仓库已经空了。
// 消费者线程等待,释放掉list集合的锁
list.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 程序能够执行到此处说明仓库中有数据,进行消费。
Object obj = list.remove(0);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->" + obj);
// 唤醒生产者生产。
list.notifyAll();
}
}
}
}