前几天学习了 Java 多线程，作为一个懒癌后期的患者，一直拖到现在才把所学的记录下来，也算是复习了一遍 😂。希望大家多多支持喔！
在学习线程之前，我们先来了解一下进程吧！
进程
概述：正在运行的程序就是进程。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。
通过任务管理器，我们可以看到我们电脑现在的进程有哪些：
多进程的意义：计算机可以在一个时间段内同时执行多个任务，可以提高CPU的使用率。
思考：我们一边听音乐（网易云进程），一边写代码（IDEA进程），这两个任务是同时的吗？
对于多核CPU 它有可能是同时的，但是对于单核CPU来说，它在某一个时间点，它只能做一件事情。
但是我们在听音乐的时候，同时在写代码，我们感官上，这两个任务是同时进行的。但是实际CPU在运行进程的时候进行了程序间的高速切换，这个切换时间非常的短，所以我们就感觉两个进程是在同时进行的。
线程
在同一个进程中，可以同时执行多个任务。而这每一个任务，就是一个线程。
线程：是程序的执行单元，也是执行路径。线程是程序使用CPU资源的最基本单位。
单线程：只有一个执行单元或只有一条执行路径
多线程：有多个执行单元或多个执行路径
例如：我们平时写的这些程序使单线程的
public class Test {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("代码块1");
method();
System.out.println("代码块2");
}
public static void method() {
System.out.println("代码块3");
function1();
function2();
System.out.println("代码块4");
}
private static void function1() {
}
private static void function2() {
}
}
多线程的意义：
- 线程的执行是抢占式的。每一个线程都要去抢占CPU资源（CPU执行权）。一个多线程的程序在执行时，如果一些线程必须等待的时候，CPU就会将资源提供给其他线程去使用这些资源。这样的话就提高了CPU的使用率。
- 对于进程来说，如果它是多线程的，在抢占CPU资源时，就有更大的几率抢占到CPU资源。提高该程序使用率。
多线程
实现方式一：
继承 Thread 类，重写 run() 方法。
步骤：
1 自定义 MyThread 类，继承 Thread 类
2 重写 run() 方法
3 创建 MyThread 对象
4 启动线程
public class MyThread extends Thread {
// 重写 run() 方法
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 300; i++) {
System.out.println(i);
}
}
}
public class MyThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建 MyThread 对象
MyThread myThread = new MyThread();
// 启动线程
myThread.start();
}
}注：run() 和 start() 的区别是什么？
run()：仅仅封装了线程所执行的代码，直接调用和普通方法没有区别。
start()：首先启动线程，然后由 JVM 调用该线程的 run() 方法。
- 获取线程名称：
public final String getName()：返回此线程的名称。
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 300; i++) {
System.out.println(getName() + i);
}
}
}- 设置线程名称：
法一：public final void setName(String name)：将此线程的名称更改为参数 name
myThread.setName("线程一");法二：构造方法
public class MyThread extends Thread {
public MyThread() {
}
public MyThread(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 300; i++) {
System.out.println(getName() + i);
}
}
}
public class MyThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
// 使用有参构造：
MyThread myThread = new MyThread("线程一：");
myThread.start();
MyThread myThread1 = new MyThread("线程二：");
myThread1.start();
}
}- 获取当前正在执行的线程名称：
public static Thread currentThread()：返回对当前正在执行的线程对象的引用
String name = Thread.currentThread().getName();
System.out.println(name);- 线程优先级：
线程有两种调度模型：
1、分时调度模型：所有的线程轮流使用 CPU，平均分配每个线程占用 CPU 的时间段。
2、抢占式调度模型：Java 是抢占式调度模型，会优先让优先级高的执行；优先级相同的线程，随机执行一个。（注：优先级高只代表它抢到 CPU 的概率较大，不一定必须是先执行的）
获取优先级的方法：public final int getPriority()：返回此线程的优先级
设置优先级的方法：public final int setPriority(int newPriority)：设置此线程的优先级
// 设置线程优先级。
myThread1.setPriority(10);
myThread3.setPriority(1);
// 获取线程优先级。
System.out.println(myThread1.getPriority());
System.out.println(myThread2.getPriority());
System.out.println(myThread3.getPriority());
/*
输出的结果：
10
5
1
*/注：1. 默认优先级是5
2. 优先级的取值范围是 1-10
线程控制
- sleep()：线程睡眠
public static void sleep(long miles)：导致当前正在执行的线程休眠（暂时停止执行）指定的毫秒数
public class MyThread3 extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("有异常！");
}
System.out.println(getName() + "-" + i);
}
}
}
public class MyThreadDemo3 {
public static void main(String[] args) {
MyThread3 myThread1 = new MyThread3();
MyThread3 myThread2 = new MyThread3();
MyThread3 myThread3 = new MyThread3();
myThread1.setName("喜羊羊");
myThread2.setName("美羊羊");
myThread3.setName("灰太狼");
myThread1.start();
myThread2.start();
myThread3.start();
}
}执行上面的程序，可以看到每个线程都是输出一次之后等待一秒再继续输入
- interrupt()：线程中断
public void interrupt()：中断线程
public class MyThread7 extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程开始执行" + new Date());
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("程序出现错误！");
}
System.out.println("线程结束执行" + new Date());
}
}
public class MyThreadDemo7 {
public static void main(String[] args) {
MyThread7 myThread1 = new MyThread7();
//启动线程
myThread1.start();
// myThread1 休眠时间超过三秒，就终止它。
try {
// 主线程休眠三秒。
Thread.sleep(3000);
myThread1.interrupt();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
- join()：线程加入
public void join()：等待该线程终止
public class MyThread4 extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 200; i++) {
System.out.println(getName() + ": " + i);
}
}
}
public class MyThreadDemo4 {
public static void main(String[] args) {
// 创建线程类对象
MyThread4 myThread1 = new MyThread4();
MyThread4 myThread2 = new MyThread4();
MyThread4 myThread3 = new MyThread4();
// 设置名称。
myThread1.setName("线程一");
myThread2.setName("线程二");
myThread3.setName("线程三");
myThread1.start();
// 加入线程。
try {
myThread1.join();
} catch (InterruptedException e) {
System.out.println("出错了！");
}
myThread2.start();
myThread3.start();
}
}执行上面程序，线程一执行完毕后，后面两个线程才开始抢占资源，进行执行
- yield()：线程礼让
public static void yield()：暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程（可以减小抢占竞争）
public class MyThread5 extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 200; i++) {
System.out.println(getName() + ": " + i);
// 线程礼让
Thread.yield();
}
}
}
public class MyThreadDemo05 {
public static void main(String[] args) {
// 创建线程类对象
MyThread5 myThread1 = new MyThread5();
MyThread5 myThread2 = new MyThread5();
// 设置名称。
myThread1.setName("Andy");
myThread2.setName("Jay");
myThread1.start();
myThread2.start();
}
}- setDeman()：线程守护
public final void setDaemon(boolean on)：将该线程标记为守护线程或用户线程（当正在运行的线程都是守护线程时，Java 虚拟机退出，程序结束）
public class MyThread6 extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 200; i++) {
System.out.println(getName() + ": " + i);
}
}
}
public class MyThreadDemo6 {
public static void main(String[] args) {
MyThread6 myThread1 = new MyThread6();
MyThread6 myThread2 = new MyThread6();
myThread1.setName("线程一");
myThread2.setName("线程二");
// 守护线程设置为true。主基地结束，其余两个线程一会也会结束。
myThread1.setDaemon(true);
myThread2.setDaemon(true);
myThread1.start();
myThread2.start();
// 获取主线程。
Thread.currentThread().setName("主基地：");
for (int i = 0; i < 3; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
}
}
}线程的生命周期：
实现方式二：
实现 Runnable 接口，重写 run() 方法。然后可以分配类的实例，在创建 Thread 时作为参数传递。
步骤：
1.创建自定义线程类。
2.重写 run 方法
3.创建自定义线程类对象
4.创建多个Thread类对象，将自定义线程类对象作为参数传递。
5.启动线程。
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 50; i++) {
// getName() 是Thread的方法，所以在这里应该这样获取线程名称
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
}
}
}
public class MyRunnableDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建自定义线程类对象
MyRunnable mr = new MyRunnable();
// 创建多个Thread类对象，将自定义线程类对象作为参数传递
Thread t1 = new Thread(mr, "线程一");
Thread t2 = new Thread(mr, "线程二");
// 启动线程
t1.start();
t2.start();
}
}注：为什么创建线程的第一种方法还要有第二种方法？
- 继承只能单继承，如果自定义线程类有父类，则它不能再继承Thread
- 第二种方式适合多个线程操作同一个资源这种情况，比较简洁。把线程和程序代码 数据进行有效分离，较好地体现了面向对象的思想。
案例：共有150张票，创建三个线程，模拟电影院三个窗口的卖票情况。
public class MyRunnable implements Runnable {
// 如果这里是继承 Thread 类，则需要用static来修饰票数，以保证三个线程共享同一个资源，三个窗口共卖这150张票。
private int ticket = 100;
@Override
public void run() {
while (true) {
if (ticket > 0) {
try {
// 根据现实情况，卖票会出现延迟
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在售卖第" + (ticket--) + "张票。");
}
}
}
}执行上面程序，会发现有一票多卖和负数票的情况，该问题与线程安全有关。
线程安全：
出现原因：
- 多线程环境
- 存在共享数据
- 存在多条语句操作该共享数据
为了解决这个问题可以将操作共享数据的这段代码包裹起来，在有线程访问这段代码时，其他线程不能访问。
同步代码块：synchronize 关键字：
synchronize（对象名）{
多条语句；
}同步代码块的对象是任意对象。
如果给这些线程传递同一个对象，就是相当于给了一个门，一把锁；如果传递不同的对象，就相当于有多个门，多把锁。
public class MyRunnable implements Runnable {
private int tickets = 50;
private Object object = new Object();
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (object) {
if (tickets > 0) {
try {
Thread.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出去标号为 " + (tickets--) + "的这张票");
}
}
}
}
}
public class MyRunnableDemo {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable mr = new MyRunnable();
Thread t1 = new Thread(mr, "窗口一：");
Thread t2 = new Thread(mr, "窗口二：");
Thread t3 = new Thread(mr, "窗口三：");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}注：如果使用继承 Thread 类的方法，则需要将票数和锁对象声明为静态的，以保证为所有对象共用。
private static int ticket = 50;
private static Object obj = new Object();执行以上代码，上面的一票多卖和负数票的问题都被解决了。
同步代码块的优缺点：
优点：解决了线程安全问题。
缺点：每个线程在执行前都要去判断锁对象，无形中增加了电脑负担。
同步方法：
格式一：synchronized 权限修饰符 返回值类型 方法名()
格式二：权限修饰符 synchronized 返回值类型 方法名()
public class SaleTicket implements Runnable {
private int ticket = 50;
@Override
public void run() {
ticket();
}
private synchronized void ticket() {
while (true) {
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在售卖第" + (ticket--) + "张票");
}
}
}
}
public class SaleTicketDemo {
public static void main(String[] args) {
SaleTicket st = new SaleTicket();
Thread t1 = new Thread(st, "窗口一：");
Thread t2 = new Thread(st, "窗口一：");
Thread t3 = new Thread(st, "窗口一：");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}同步方法的锁对象是this，而如果该同步方法是静态的，由于静态方法随着类的加载而加载，那么它的锁对象是该类的字节码文件（类名.class）。
Lock锁Lock：这是一个接口，实现了比 synchronize 更语句和方法更广泛的操作。
实现子类：ReentrantLock。
成员方法：void lock() 上锁；void unlock 解锁。
public class SaleTicket implements Runnable {
private int tickets = 50;
// 使用多态的方法创建锁对象
private Lock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true) {
// 上锁。
lock.lock();
if (tickets > 0) {
try {
Thread.sleep(300);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出去标号为 " + (tickets--) + "的这张票");
}
// 解锁
lock.unlock();
}
}
}
public class SaleTicketDemo {
public static void main(String[] args) {
SaleTicket s = new SaleTicket();
Thread thread1 = new Thread(s, "窗口一：");
Thread thread2 = new Thread(s, "窗口二：");
Thread thread3 = new Thread(s, "窗口三：");
thread1.start();
thread2.start();
thread3.start();
}
}注：上锁和解锁的位置和同步代码块的位置相同。
死锁：
同步代码块的弊端：效率低，而且如果出现了同步嵌套，就容易产生死锁的问题。
死锁：是指两个或两个以上的线程在执行的过程中，因争夺资源产生的一种互相等待的现象。
public class deadLock extends Thread {
private boolean flag;
private static Object lockA = new Object();
private static Object lockB = new Object();
// 构造方法
public deadLock(boolean flag) {
this.flag = flag;
}
@Override
public void run() {
if (flag) {
synchronized (lockA) {
System.out.println("if lockA");
synchronized (lockB) {
System.out.println("if lockB");
}
}
} else {
synchronized (lockB) {
System.out.println("else lockB");
synchronized (lockA) {
System.out.println("else lockA");
}
}
}
}
}
public class deadLockDemo {
public static void main(String[] args) {
deadLock deadLock1 = new deadLock(true);
deadLock deadLock2 = new deadLock(false);
deadLock1.start();
deadLock2.start();
}
}生产者消费者模型
线程间通讯：不同种类的线程针对同一个资源进行操作
例如：不同线程操作同一个学生对象，一个线程用来设置学生对象，一个线程用来获取学生对象。
public class Student {
private String name;
private int age;
// 无参构造
// 有参构造
// get，set 方法
// 此处省略
}
public class SetThread implements Runnable {
private Student student;
private int x = 0;
public SetThread(Student student) {
this.student = student;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (student) {
if (x % 2 == 0) {
student.setName("William");
student.setAge(30);
} else {
student.setName("Andy");
student.setAge(5);
}
x++;
}
}
}
}
public class GetThread implements Runnable {
private Student student;
public GetThread(Student student) {
this.student = student;
}
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (student) {
System.out.println(student.getName() + "---" + student.getAge());
}
}
}
}
public class StudentDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建学生对象
Student student = new Student();
// 创建自定义线程类对象
SetThread setThread = new SetThread(student);
GetThread getThread = new GetThread(student);
// 创建Thread类对象，将自定义线程类对象作为参数传递
Thread thread = new Thread(setThread,"线程一");
Thread thread2 = new Thread(getThread,"线程二");
// 启动线程
thread.start();
thread2.start();
}
}生产者消费者模型线程安全问题
出现问题：
a. 相同数据出现多次（）
b. 姓名和年龄不匹配（CPU执行的原子性和线程的随机性导致）
等待唤醒机制
问题：
第一次执行的时候，如果消费者先抢到 CPU 执行权，它就会去消费数据，但是此时的数据是默认值，没有任何意义，所以应该等待生产者生产完数据之后，再去消费。
如果生产者抢到 CPU 执行权，它就会生产数据，但是，如果下一次都是生产者抢到 CPU 执行权，它就会重复生产数据，这样是不合理的。应该等待消费者消费掉数据之后，再继续生产。
解决思路：
生产者：先看是否有数据，如果有，就等待，如果没有就生产数据。生产完毕之后通知消费者前来消费。
消费者：先看是否有数据，如果没有，就等待，如果有，就消费。消费完之后通知生产者生产数据。wait()：线程等待notify()：唤醒等待的线程
线程组
当项目中有许多线程需要设置一些相同的属性，比如都设置成守护线程。我们可以考虑根据线程的功能或者用途进行分组，然后针对组进行统一管理，这样的好处是方便分类操作和管理。
默认分组：
public static void method1() {
MyThreadGroup tg = new MyThreadGroup();
Thread thread1 = new Thread(tg);
Thread thread2 = new Thread(tg);
System.out.println(thread1.getThreadGroup().getName());
System.out.println(thread2.getThreadGroup().getName());
System.out.println(Thread.currentThread().getThreadGroup().getName());
}设置分组：
public static void method2() {
ThreadGroup threadGroup = new ThreadGroup("守护线程");
MyThreadGroup tg = new MyThreadGroup();
Thread thread1 = new Thread(threadGroup, tg);
Thread thread2 = new Thread(threadGroup, tg);
System.out.println(thread1.getThreadGroup().getName());
System.out.println(thread2.getThreadGroup().getName());
System.out.println(Thread.currentThread().getThreadGroup().getName());
// 将这个组设置成守护线程
threadGroup.setDaemon(true);
}线程池
在创建线程时，成本是比较高的，因为每一次创建线程时，都要与操作系统交互。而线程池会在程序启动时，提前创建一些线程放在线程池中等待使用，这样可以大大的提高执行效率。
特点：线程执行完毕后，不会死亡，而是重新回到线程池中，成为空闲状态等下下一个线程使用。
JDK5 之前需要手动配置线程池，JDK5 之后Java开始内置线程池。Executors：工厂类
通过下面的方法获得线程池对象：
1、
2、public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)：创建一个可重用固定线程数的线程池
3、public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()：创建一个使用单个 worker 线程的 Executor
这些方法的返回值是 ExecutorService 对象，该对象表示一个线程池，它可以执行 Runnable对象 或者 Callable对象 对象代表的线程池。
操作步骤：
1、创建线程池对象
2、创建自定义类对象
3、提交 MyRunnable 到线程池
4、关闭线程池
public class ThreadPoolDemo {
public static void main(String[] args) {
// 1 创建线程池对象
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
// 2 创建自定义线程类的对象
MyThreadPool mtp = new MyThreadPool();
// 3 提交Runnable实例
es.submit(mtp);
es.submit(mtp);
// 4 关闭线程池
es.shutdown();
}
}多线程第三种实现方式： Callable
Callable：这是一个接口，类似于 Runnable 接口，但是，Callable有返回值，并且可以抛出异常。
所以，如果某些线程执行完毕后需要给我们返回一个执行结果时，我们可以使用Callable接口这些方式来实现多线程。
public class MyCallable implements Callable {
@Override
public Object call() throws Exception {
for (int i = 0; i < 30; i++) {
System.out.println(i);
}
return null;
}
}
public class MyCallableDemo {
public static void main(String[] args) {
// 1 创建线程池对象
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
// 2 创建自定义类对象
MyCallable mc = new MyCallable();
// 3 提交 Callable 对象
es.submit(mc);
es.submit(mc);
}
}案例：使用两个线程分别求 1-100 的和（泛型的使用）
public class MyCallable implements Callable<Integer> {
private int num;
public MyCallable(int num) {
this.num = num;
}
@Override
public Integer call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int i = 1; i < num; i++) {
sum += i;
}
return sum;
}
}
public class MyCallableDemo {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
MyCallable mc = new MyCallable(100);
MyCallable mc2 = new MyCallable(200);
Future<Integer> future = es.submit(mc);
Future<Integer> future2 = es.submit(mc2);
int num = future.get();
int num2 = future2.get();
System.out.println(num);
System.out.println(num2);
es.shutdown();
}
}使用匿名内部类实现多线程
匿名内部类格式：
new 类名或接口名(){
重写方法;
};new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 30; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
}
}
};
new Thread(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 30; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
}
}
}
){};
new Thread(
new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 30; i++) {
System.out.println("hello" + i);
}
}
}
){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 30; i++) {
System.out.println("world" + i);
}
}
};注：当同时重写了 Thread类 和 Runnable接口 中的 run() 方法，运行时执行的是 Thread类 中的 run() 方法。
定时器
定时器是一个应用十分广泛的线程工具，可用于调度多个定时任务以后台的方式执行，可以通过 Timer 和 TimerTask 类来实现定义和调度的功能。
概念：可以指定程序在某个指定的时间做某件工作。
Timer ：线程的工具，用于在后台线程中安排将来执行的任务。可以将任务安排为一次性执行，或者以固定间隔重复执行。
方法：Timer()：创建一个新的定时器。public void schedule(TimerTask task, long delay)：在指定毫秒时间后执行task任务。public void schedule(TimerTask task, long delay, long period)：在指定毫秒时间后执行task任务，并在指定间隔时间后再次执行。
TimerTask ：可由 Timer 一次性或重复执行的任务。
方法：public boolean cancel()：取消此定时器任务。public abstract void run()：重写run()方法，重写的内容即要执行的任务。
public class TimerDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建定时器对象
Timer timer = new Timer();
// 执行 Task 任务
timer.schedule(new MyTask(timer), 3000);
}
}
class MyTask extends TimerTask {
private Timer timer;
public MyTask(Timer timer) {
this.timer = timer;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("有内鬼，终止交易");
timer.cancel();
}
}执行以上代码，可以看到三秒之后执行 run() 方法中的语句。
我是快斗，请多多指教！
