Java: 線程,線程池

(Java中線程池，你真的會(huì)用嗎？)[https://developer.aliyun.com/article/756612?scm=20140722.184.2.173]
?進(jìn)程:一個(gè)啟動(dòng)的應(yīng)用程序,是線程的載體.進(jìn)程也是程序的一次執(zhí)行過(guò)程，是系統(tǒng)運(yùn)行程序的基本單位；系統(tǒng)運(yùn)行一個(gè)程序即是一個(gè)進(jìn)程從創(chuàng)建、運(yùn)行到消亡的過(guò)程

?線程是系統(tǒng)中最小的執(zhí)行單元.JVM搶占式調(diào)度

?啟動(dòng)應(yīng)用程序啟動(dòng)進(jìn)程,進(jìn)程默認(rèn)情況下會(huì)啟動(dòng)主線程

進(jìn)程與線程的區(qū)別
進(jìn)程：有獨(dú)立的內(nèi)存空間，進(jìn)程中的數(shù)據(jù)存放空間（堆空間和?？臻g）是獨(dú)立的，至少有一個(gè)線程。
線程：堆空間是共享的，?？臻g是獨(dú)立的，線程消耗的資源比進(jìn)程小的多。

一.多線程的創(chuàng)建方式:

1. 繼承(extends) Thread

  1. 定義Thread類(lèi)的子類(lèi)，并重寫(xiě)該類(lèi)的run()方法，該run()方法的方法體就代表了線程需要完成的任務(wù),因此把run()方法稱(chēng)為線程執(zhí)行體。
  2. 創(chuàng)建Thread子類(lèi)的實(shí)例，即創(chuàng)建了線程對(duì)象
  3. 調(diào)用線程對(duì)象的start()方法來(lái)啟動(dòng)該線程
    缺點(diǎn)：
    直接將任務(wù)的實(shí)現(xiàn)寫(xiě)到了線程類(lèi)當(dāng)中，耦合度太高
//自定義中斷標(biāo)記,實(shí)現(xiàn)指定時(shí)間中斷
class MyThread extends Thread {
    private boolean needInterrupt = false;
    public void setNeedInterrupt(boolean needInterrupt) {
        this.needInterrupt = needInterrupt;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            if (needInterrupt) return;
            System.out.println("打印" + i);

            try {
                sleep(1000L);

            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("報(bào)錯(cuò)" + e.getMessage());
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        MyThread thread = new MyThread();
        thread.setName("ccc");
       // thread.setPriority(10);             設(shè)置線程優(yōu)先級(jí)
        thread.start();

        try {
            thread.sleep(3000L);
            thread.interrupt();
           thread.setNeedInterrupt(true);

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }}}

2.實(shí)現(xiàn)(implements) Runnable

  1. 定義Runnable接口的實(shí)現(xiàn)類(lèi)，并重寫(xiě)該接口的run()方法，該run()方法的方法體同樣是該線程的線程執(zhí)行體。
  2. 創(chuàng)建Runnable實(shí)現(xiàn)類(lèi)的實(shí)例，并以此實(shí)例作為T(mén)hread的target來(lái)創(chuàng)建Thread對(duì)象，該Thread對(duì)象才是真正的線程對(duì)象。
  3. 調(diào)用線程對(duì)象的start()方法來(lái)啟動(dòng)線程。
    • Runnable不返回結(jié)果，也不能拋出被檢查的異常
//多線程賣(mài)100張票
public class MyRunnable implements Runnable {
    private int Ticket = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (MyRunnable.class) { //用this也可
                if (Ticket > 0) {
                    System.out.println("賣(mài)出第" + (101 - Ticket) + "張票");
                    Ticket--;
                } else return;
            }

        }
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
  MyRunnable runnable = new MyRunnable();
        Thread thread1 = new Thread(runnable);
        Thread thread2 = new Thread(runnable);
        Thread thread3 = new Thread(runnable);
        thread1.setName("窗口1");
        thread1.setName("窗口2");
        thread1.setName("窗口3");
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();
    }
}

如果一個(gè)類(lèi)繼承Thread，則不適合資源共享。但是如果實(shí)現(xiàn)了Runnable接口的話，則很容易實(shí)現(xiàn)資源共享

實(shí)現(xiàn)Runnable接口比繼承Thread類(lèi)所具有的優(yōu)勢(shì)：

  1. 適合多個(gè)相同的程序代碼的線程去共享同一個(gè)資源。
  2. 可以避免java中的單繼承的局限性。
  3. 增加程序的健壯性，實(shí)現(xiàn)解耦操作，代碼可以被多個(gè)線程共享，代碼和線程獨(dú)立。
  4. 線程池只能放入實(shí)現(xiàn)Runable或Callable類(lèi)線程，不能直接放入繼承Thread的類(lèi)

2.1 匿名內(nèi)部類(lèi)創(chuàng)建

使用線程的匿名內(nèi)部類(lèi)方式，可以方便的實(shí)現(xiàn)每個(gè)線程執(zhí)行不同的線程任務(wù)操作。
使用匿名內(nèi)部類(lèi)的方式實(shí)現(xiàn)Runnable接口，重寫(xiě)Runnable接口中的run方法：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    System.out.println("美美" + i);
                }
            }
        },"hello");
        new Thread(thread).start();
        System.out.println(thread.getName());

        Thread.currentThread().setName("美眉");   //設(shè)置main線程名字
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":妹"+i);
        }

    }
}

3.Callable

有返回值(可選),可以拋出異常

import java.util.concurrent.Callable;

public class MyCallAble implements Callable<String> {

    @Override
    public String call() throws Exception {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(i);
            
        }
        return "callable返回了數(shù)據(jù)";
    }
}

import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class Main2 {
    public static void main(String[] args) {
        MyCallAble callAble = new MyCallAble();
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);
        Future<String> submit = service.submit(callAble);
        try {
            System.out.println(submit.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

二、線程安全

線程安全問(wèn)題都是由全局變量及靜態(tài)變量引起的。

若每個(gè)線程中對(duì)全局變量、靜態(tài)變量只有讀操作，而無(wú)寫(xiě)操作，一般來(lái)說(shuō)，這個(gè)全局變量是線程安全的；若有多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行寫(xiě)操作，一般都需要考慮線程同步，否則的話就可能影響線程安全

1.同步代碼塊 synchronized

部分代碼需要加鎖

synchronized(同步鎖){
              需要同步操作的代碼
}

同步鎖:

  1. 鎖對(duì)象 可以是任意類(lèi)型。
  2. 多個(gè)線程對(duì)象 要使用同一把鎖。(需要保證唯一)

2.同步方法

修飾符 synchronized 返回值類(lèi)型 方法名(){
           可能會(huì)產(chǎn)生線程安全問(wèn)題的代碼
}

同步鎖:
對(duì)于非static方法,同步鎖就是this。
對(duì)于static方法,我們使用當(dāng)前方法所在類(lèi)的字節(jié)碼對(duì)象(類(lèi)名.class)

3.鎖機(jī)制(同步鎖/lock鎖)

Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();

采用Lock，必須主動(dòng)去釋放鎖，并且在發(fā)生異常時(shí)，不會(huì)自動(dòng)釋放鎖。因此一般來(lái)說(shuō)，

使用Lock必須在try{}catch{}塊中進(jìn)行，并且將釋放鎖的操作放在finally塊中進(jìn)行，以保證鎖一定被被釋放，防止死鎖的發(fā)生

Lock lock = ...;

lock.lock();

try{

    //處理任務(wù)

}catch(Exception ex){

}finally{

    lock.unlock();   //釋放鎖
}

三.線程狀態(tài)

NEW(新建)

線程剛被創(chuàng)建，但是并未啟動(dòng)。還沒(méi)調(diào)用start方法。
Runnable (可運(yùn)行)
線程可以在java虛擬機(jī)中運(yùn)行的狀態(tài)，可能正在運(yùn)行自己代碼，也可能沒(méi)有，這取決于操
作系統(tǒng)處理器。
Blocked(鎖阻塞)
當(dāng)一個(gè)線程試圖獲取一個(gè)對(duì)象鎖，而該對(duì)象鎖被其他的線程持有，則該線程進(jìn)入Blocked狀
態(tài)；當(dāng)該線程持有鎖時(shí)，該線程將變成Runnable狀態(tài)。
Waiting(無(wú)限等待)
一個(gè)線程在等待另一個(gè)線程執(zhí)行一個(gè)（喚醒）動(dòng)作時(shí)，該線程進(jìn)入Waiting狀態(tài)。進(jìn)入這個(gè)
狀態(tài)后是不能自動(dòng)喚醒的，必須等待另一個(gè)線程調(diào)用notify或者notifyAll方法才能夠喚醒。
TimedWaiting(計(jì)時(shí)等待)
同waiting狀態(tài)，有幾個(gè)方法有超時(shí)參數(shù)，調(diào)用他們將進(jìn)入Timed Waiting狀態(tài)。這一狀態(tài)
將一直保持到超時(shí)期滿或者接收到喚醒通知。帶有超時(shí)參數(shù)的常用方法有Thread.sleep 、
Object.wait。
Teminated(被終止)
因?yàn)閞un方法正常退出而死亡，或者因?yàn)闆](méi)有捕獲的異常終止了run方法而死亡

四.線程通信(等待喚醒機(jī)制)

4.1. 2個(gè)線程間使用flag變量實(shí)現(xiàn)交替執(zhí)行

//實(shí)現(xiàn)2個(gè)線程間交替執(zhí)行
public class Demo {
    int flag = 1;


    public synchronized void method1() {
        if (flag != 1) {
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.print("學(xué)");
        System.out.print("習(xí)");
        System.out.print("了");
        System.out.print("嗎");
        System.out.println();
        this.flag = 2;
        this.notify();

    }

    public synchronized void method2() {
        if (flag != 2) {
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.print("s");
        System.out.print("t");
        System.out.print("u");
        System.out.print("d");
        System.out.print("y");
        System.out.println();
        this.flag = 1;
        this.notify();
    }
}

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        Demo demo = new Demo();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    demo.method1();
                }
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    demo.method2();
                }
            }
        }).start();
    }
}

4.2 替換if為 whie可實(shí)現(xiàn)3個(gè)線程間有效通信(交替執(zhí)行)

4.3 生產(chǎn)者消費(fèi)者案例

//生產(chǎn)者
public class Producter extends Thread {
    BaoZi bz;

    @Override
    public void run() {
        int num = 0;
        while (true) {
            synchronized (bz) {
                if (bz.flag == true) {
                    try {
                        bz.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                System.out.println("生產(chǎn)者喚醒,開(kāi)始生產(chǎn)");
                if (num % 2 == 0) {
                    bz.pier = "面皮";
                    bz.xianer = "豬肉大蔥";

                } else {
                    bz.xianer = "黑芝麻";
                    bz.pier = "米皮";
                }
System.out.println("包子皮是:" + bz.pier + ";包子餡是:" + bz.xianer);
                num++;
                bz.flag = true;
                bz.notify();
            }
        }
    }
}

//消費(fèi)者
public class Eater extends Thread {
    BaoZi bz;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (bz) {
                if (bz.flag == false) {
                    try {
                        bz.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
System.out.println("吃貨開(kāi)始吃包子,皮是:" + bz.pier + ";餡是:" + bz.xianer);
                bz.flag = false;
                bz.notify();
                System.out.println();
            }
        }
    }
}


public class BaoZi {
    boolean flag = false;
    String pier;
    String xianer;
}


public class Main1 {
    public static void main(String[] args) {

        BaoZi baoZi = new BaoZi();

        Producter pt = new Producter();
        pt.bz = baoZi;
        pt.start();
        Eater eater = new Eater();
        eater.bz = baoZi;
        eater.start();
    }
}

五.線程池 ExecutorService(interface)

5.1 合理使用的好處:

  1. 降低資源消耗。
  2. 提高響應(yīng)速度。
  3. 提高線程的可管理性

官方建議使用Executors工程類(lèi)來(lái)創(chuàng)建線程池對(duì)象
阿里巴巴開(kāi)發(fā)手冊(cè)并發(fā)編程：線程池不允許使用 Executors 去創(chuàng)建，而是通過(guò) ThreadPoolExecutor 的方式

Executors 創(chuàng)建線程池的方式
根據(jù)返回的對(duì)象類(lèi)型創(chuàng)建線程池可以分為三類(lèi)：
創(chuàng)建返回 ThreadPoolExecutor 對(duì)象
創(chuàng)建返回 ScheduleThreadPoolExecutor 對(duì)象
創(chuàng)建返回 ForkJoinPool 對(duì)象

5.2 使用步驟

  1. 創(chuàng)建線程池對(duì)象。

  2. 創(chuàng)建Runnable接口子類(lèi)對(duì)象。(task)

  3. 提交Runnable接口子類(lèi)對(duì)象。(take task)

    execute 無(wú)返回值

    submit 有返回值

  4. 關(guān)閉線程池(一般不做) shutdown

    public class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(i+" "+Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(10L);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1);
   //Runtime.getRuntime().availableProcessors()獲取當(dāng)前cpu核心數(shù)
        MyRunnable runnable = new MyRunnable();
        service.execute(runnable);
        //execute 無(wú)返回值
        Future<?> submit = service.submit(runnable);
        //submit 有返回值
        
    }
}

六.線程 join

?將線程之間的并行執(zhí)行變?yōu)榇袌?zhí)行

七.守護(hù)線程 setDaemon

?守護(hù)線程是指在程序運(yùn)行的時(shí)候在后臺(tái)提供一種通用的服務(wù)的線程(垃圾回收線程)

?主線程執(zhí)行結(jié)束,守護(hù)線程就結(jié)束

守護(hù)線程設(shè)置在線程啟動(dòng)之前.參數(shù)為true表示是daemon thread.

thread2.setDaemon(true); 
thread2.start();
最后編輯于 ：
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