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多线程

线程是操作系统能够运算调度的最小单位,被包含在进程之中
就是让程序做多件事情

并发和并行

并发,在同一时刻,有多个指令在单个CPU上交替执行
并行,在同一时刻,多个指令在多个CPU上同时执行

多线程的实现方式

Thread类实现

public class MyThread extends Thread{@Overridepublic void run(){for(int i= 0;i<100;i++){System.out.println(getName()+"hello");}}
}

//自己定义一个类继承thread
//重写run方法
//创建子类的对象,启动线程
public static void main(String[] args) {MyThread t1 = new MyThread();MyThread t2 = new MyThread();t1.setName("线程1");t2.setName("线程2");t1.start();t2.start();
}

Runnable接口方式实现

接口的意义,java是单继承方式的,所以为了扩展性和灵活性有个接口

public class MyRun implements Runnable{@Overridepublic void run() {for(int i= 0;i<100;i++){//调用当前线程的静态方法,获取当前线程对象Thread t = Thread.currentThread();System.out.println(t.getName()+"hello");//或者用链式编程写成以下System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"hello");}}
}

public static void main(String[] args) {MyRun mr = new MyRun();Thread t1 = new Thread(mr);Thread t2 = new Thread(mr);t1.setName("线程1");t2.setName("线程2");t1.start();t2.start();
}

callable接口和Future接口实现

public class Mycallable implements Callable<Integer> {//前面两种方式不能返回线程的结果,但这个可以@Overridepublic Integer call() throws Exception {int sum = 0;for (int i = 0; i < 100; i++) {sum = sum+i;}return sum;}
}

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {Mycallable mc = new Mycallable();//用FutureTask对象管理运行结果FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<>(mc);Thread t1= new Thread();t1.start();Integer result = ft.get();System.out.println(result);
}

常用的成员方法

getName()//返回线程的名称,在main方法中不指定是那个线程,这个线程的名字就是main线程,跟linux系统编程一样,同属一个祖宗
setName()//设置线程的名字
static Thread currentThread()//获取当前线程的对象
static void sleep();设置休眠时间
//优先级方法,抢占式调度,优先级越高,抢到cpu概率是越大的,只是概率大
setPriority()//设置线程的优先级
getPriority()//获得线程优先级
//守护线程,当其他的非守护线程执行完毕,守护线程会陆续结束,没有存在的必要了
//比如聊天窗口线程结束,那么传输文件的线程也就没必要存在了
setDaemon()//设置为守护线程
//礼让线程
yield()//出让当前CPU的执行权
//插入线程
t.join()//把t线程插入到当前线程之前

线程的生命周期

• 新建,创建线程
• 就绪,有执行资格没有执行权
• 运行,有执行资格有执行权
• 阻塞,没有执行资格没有执行权
• 死亡,线程死亡变成垃圾

线程的安全问题

线程执行时,有随机性

同步代码块

锁就是大门钥匙,谁拿到了,谁就可以进到对应的程序里面

//三个窗口买票,共卖一百张票
public class MyThread extends Thread{static int ticket = 0;static Object obj = new Object();public void run(){while(true){//同步代码块//锁,就类似于sql的事务synchronized (obj){if(ticket<100){try{Thread.sleep(10);}catch(InterruptedException e){e.printStackTrace();}ticket++;System.out.println(getName()+"正在卖第"+ticket+"张票");}}}}
}

同步方法

private synchronized boolean extracted()

• 同步方法是锁方法里面所有的代码
• 锁对象不能自己指定,如果是非静态方法,this,如果是静态方法是当前的字节码文件

public class MyRun implements Runnable{int ticket = 0;@Overridepublic void run() {while(true){if (extracted()) break;}}private synchronized boolean extracted() {if (ticket == 100) {return true;} else{try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}ticket++;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖第" + ticket + "张票");}return false;}
}

lock锁

手动加锁和释放

public class MyThread extends Thread{static int ticket = 0;static Lock lock = new ReentrantLock();//Lock是接口,要新建实现类@Overridepublic void run() {while (true){lock.lock();;try{if(ticket ==100){break;}else{Thread.sleep(10);ticket++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖第"+ticket+"张票");}}catch (Exception e){e.printStackTrace();}finally {//finally,无论有无异常,这里的代码都会执行lock.unlock();}}}
}

死锁

线程A占着A锁,线程B拿着B锁,但是两个线程此时想访问对方的锁,就死锁了

生产者和消费者(等待唤醒机制)

线程的执行具有随机性,所以等待唤醒机制可以让执行均匀
比如,桌子上有食物,消费者(线程A)开吃,桌子没有食物,厨师(线程B)开做
执行代码

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {Cook c= new Cook();Foodie f = new Foodie();c.setName("厨师");f.setName("吃货");c.start();f.start();
}

厨师逻辑

public class Cook extends Thread {public void run() {while (true) {synchronized (Desk.lock) {if (Desk.count == 0) {break;} else {if (Desk.foodFlag == 1) {try {Desk.lock.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}} else {System.out.println("厨师正在做第" + Desk.count + "个汉堡");Desk.foodFlag = 1;Desk.lock.notifyAll();}}}}}
}

吃货逻辑

public class Foodie extends Thread{public void run(){while(true){synchronized (Desk.lock){if(Desk.count==0){break;}else{if (Desk.foodFlag==0) {try {Desk.lock.wait();//释放当前锁对象,直到有人唤醒} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}} else {Desk.count--;System.out.println("吃货正在吃第"+Desk.count+"个汉堡");Desk.lock.notifyAll();//唤醒所有线程Desk.foodFlag=0;}}}}}
}

桌子逻辑

/*** 控制生产者和消费者的执行*/
public class Desk {//0,没有面条,1,有面条public static int foodFlag = 0;//总个数public static int count = 10;//锁对象public static  Object lock = new Object();
}

阻塞队列实现等待唤醒机制

队列机制,两个线程在一个队列中取和存数据

线程的6种状态

并没有运行状态,为了好理解,可以虚拟出这么一个状态

• 新建
• 就绪
• 阻塞
• 等待wait(),无执行资格无执行权
• 计时sleep(),无执行资格无执行权
• 结束

线程池

• 提交任务时,池子会创建新的线程,执行完毕后,线程归还给池子,再提交任务是,不需要创建新的线程,用已有的线程
• 提交任务没有空闲线程,也无法创建新线程,任务排队等待

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {//Executors.newCachedThreadPool()//无限线程池//Executors.newFixedThreadPool()//有上限的线程池//创建线程池对象ExecutorService pool1 = Executors.newFixedThreadPool(3);//提交任务pool1.submit(new MyRun());pool1.submit(new MyRun());pool1.submit(new MyRun());pool1.submit(new MyRun());pool1.submit(new MyRun());
}

自定义线程池

• 当核心线程满时,再提交会排队
• 当核心线程满,队伍满时,会创建临时线程
• 当核心线程满,队伍满,临时线程满时,会触发任务拒绝策略

public static void main(String[] args) {new ThreadPoolExecutor(3,//核心线程数6,//最大线程数60,//存活时间TimeUnit.SECONDS,//存活时间时间单位new ArrayBlockingQueue<>(3),//阻塞队列长度Executors.defaultThreadFactory(),//线程工厂new ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy()//拒绝策略);
}

最大并行数

我的电脑是32核32线程最大并行,超线程技术可以64线程,是因为实现让1个核分身同时为两个线程服务

线程池合适的大小

CPU密集型运算,最大并行数+1
I/O密集型运算,最大并行数期望CPU利用率((CPU计算时间+等待时间)/CPU计算时间)

多线程的额外扩展

• volatile
• jMM
• 悲观锁\乐观锁\CAS
• 原子性
• 并发工具类