1内容 进程、线程介绍 Java中 线程的实现方式 Thread 类 Runnable 接口 Callable 接口 线程相关的方法 线程安全问题 - 同步技术 线程等待唤醒机制 进程（Process） 简单理解：进程就是正在运行
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进程、线程介绍
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Java中 线程的实现方式
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Thread 类
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Runnable 接口
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Callable 接口
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线程相关的方法
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线程安全问题 - 同步技术
线程等待唤醒机制
进程（Process）-
简单理解：进程就是正在运行的程序
随着处理器上的核心数量越来越多，现在大多数计算机都比以往更加擅长并行计算
而一个线程，在一个时刻，只能运行在一个处理器核心上
试想一下，一个单线程程序，在运行时只能使用一个处理器核心，那么再多的处理器核心加入也无法显著提升该程序的执行效率。
相反，如果该程序使用多线程技术，将计算逻辑分配到多个处理器核心上，就会显著减少程序的处理时间，并且随着更多处理器核心的加入而变得更有效率。
总结：使用多线程可以提高程序的执行效率
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定义一个类 MyThread 继承 Thread 类
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在 MyThread 类中重写 run() 方法
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创建 MyThread 类的对象
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public class MyThread extends Thread { @Override public void run() { for(int i=0; i<100; i++) { System.out.println(i); } } } public class MyThreadDemo { public static void main(String[] args) { MyThread my1 = new MyThread(); MyThread my2 = new MyThread(); // my1.run(); // my2.run(); // void start() 导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法 my1.start(); my2.start(); } }
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为什么要重写 run() 方法？
因为 run() 是用来封装被线程执行的代码
run() 方法 和 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
2.
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方法名 说明 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 - 实现步骤
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定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
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在MyRunnable类中重写run()方法
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创建MyRunnable类的对象
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创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
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public class MyRunnable implements Runnable { @Override public void run() { for(int i=0; i<100; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i); } } } public class MyRunnableDemo { public static void main(String[] args) { // 创建MyRunnable类的对象 MyRunnable my = new MyRunnable(); // 创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数 // Thread(Runnable target) // Thread t1 = new Thread(my); // Thread t2 = new Thread(my); // Thread(Runnable target, String name) Thread t1 = new Thread(my,"坦克"); Thread t2 = new Thread(my,"飞机"); // 启动线程 t1.start(); t2.start(); } }
3.
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方法名 说明 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 -
实现步骤
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定义一个类 MyCallable 实现 Callable 接口
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在 MyCallable 类中重写 call() 方法
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创建 MyCallable 类的对象
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创建Future的实现类 FutureTask 对象，把 MyCallable 对象作为构造方法的参数
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创建Thread类的对象，把 FutureTask 对象作为构造方法的参数
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启动线程
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public class MyCallable implements Callable<String> { @Override public String call() throws Exception { for (int i = 0; i < 100; i++) { System.out.println("跟女孩表白" + i); } // 返回值就表示线程运行完毕之后的结果 return "答应"; } } public class Demo { public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { // 线程开启之后需要执行里面的call方法 MyCallable mc = new MyCallable(); // Thread t1 = new Thread(mc); // 可以获取线程执行完毕之后的结果.也可以作为参数传递给Thread对象 FutureTask<String> ft = new FutureTask<>(mc); // 创建线程对象 Thread t1 = new Thread(ft); // String s = ft.get(); // 开启线程 t1.start(); String s = ft.get(); System.out.println(s); } }三种实现方式的对比
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实现Runnable、Callable接口
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好处: 扩展性强，实现该接口的同时还可以继承其他的类
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缺点: 编程相对复杂，不能直接使用Thread类中的方法
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继承Thread类
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好处: 编程比较简单，可以直接使用Thread类中的方法
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缺点: 可以扩展性较差，不能再继承其他的类
设置和获取线程名称
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代码演示
public class MyThread extends Thread { public MyThread() {} public MyThread(String name) { super(name); } @Override public void run() { for (int i = 0; i < 100; i++) { System.out.println(getName()+":"+i); } } } public class MyThreadDemo { public static void main(String[] args) { MyThread my1 = new MyThread(); MyThread my2 = new MyThread(); // void setName(String name)：将此线程的名称更改为等于参数 name my1.setName("高铁"); my2.setName("飞机"); // Thread(String name) MyThread my1 = new MyThread("高铁"); MyThread my2 = new MyThread("飞机"); my1.start(); my2.start(); // 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()); } }
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代码演示
1 public class MyRunnable implements Runnable { 2 @Override 3 public void run() { 4 for (int i = 0; i < 100; i++) { 5 try { 6 Thread.sleep(100); 7 } catch (InterruptedException e) { 8 e.printStackTrace(); 9 } 10 11 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + i); 12 } 13 } 14 } 15 public class Demo { 16 public static void main(String[] args) throws InterruptedException { 17 /* 18 System.out.println("睡觉前"); 19 Thread.sleep(3000); 20 System.out.println("睡醒了"); 21 */ 22 23 MyRunnable mr = new MyRunnable(); 24 25 Thread t1 = new Thread(mr); 26 Thread t2 = new Thread(mr); 27 28 t1.start(); 29 t2.start(); 30 } 31 }
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线程调度
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两种调度方式
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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
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抢占式调度模型：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
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Java使用的是抢占式调度模型
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随机性
假如计算机只有一个 CPU，那么 CPU 在某一个时刻只能执行一条指令，线程只有得到CPU时间片，也就是使用权，才可以执行指令。所以说多线程程序的执行是有随机性，因为谁抢到CPU的使用权是不一定的
代码演示
public class MyCallable implements Callable<String> { @Override public String call() throws Exception { for (int i = 0; i < 100; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---" + i); } return "线程执行完毕了"; } } public class Demo { public static void main(String[] args) { // 优先级: 1 - 10 默认值:5 MyCallable mc = new MyCallable(); FutureTask<String> ft = new FutureTask<>(mc); Thread t1 = new Thread(ft); t1.setName("飞机"); t1.setPriority(10); // System.out.println(t1.getPriority());//5 t1.start(); MyCallable mc2 = new MyCallable(); FutureTask<String> ft2 = new FutureTask<>(mc2); Thread t2 = new Thread(ft2); t2.setName("坦克"); t2.setPriority(1); // System.out.println(t2.getPriority());//5 t2.start(); } }
卖票案例
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案例需求
某电影院目前正在上映国产大片，共有100张票，而它有3个窗口卖票，请设计一个程序模拟该电影院卖票
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实现步骤
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定义一个类SellTicket实现Runnable接口，里面定义一个成员变量：private int tickets = 100;
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在SellTicket类中重写run()方法实现卖票，代码步骤如下
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判断票数大于0，就卖票，并告知是哪个窗口卖的
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卖了票之后，总票数要减1
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票卖没了，线程停止
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定义一个测试类SellTicketDemo，里面有main方法，代码步骤如下
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创建SellTicket类的对象
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创建三个Thread类的对象，把SellTicket对象作为构造方法的参数，并给出对应的窗口名称
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启动线程
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代码实现
1 public class SellTicket implements Runnable { 2 private int tickets = 100; 3 // 在SellTicket类中重写run()方法实现卖票，代码步骤如下 4 @Override 5 public void run() { 6 while (true) { 7 if(ticket <= 0){ 8 // 卖完了 9 break; 10 }else{ 11 try { 12 Thread.sleep(100); 13 } catch (InterruptedException e) { 14 e.printStackTrace(); 15 } 16 ticket--; 17 System.out.println(Thread.currentThread().getName() 18 + "在卖票,还剩下" + ticket + "张票"); 19 } 20 } 21 } 22 } 23 public class SellTicketDemo { 24 public static void main(String[] args) { 25 // 创建SellTicket类的对象 26 SellTicket st = new SellTicket(); 27 28 // 创建三个Thread类的对象，把SellTicket对象作为构造方法的参数，并给出对应的窗口名称 29 Thread t1 = new Thread(st,"窗口1"); 30 Thread t2 = new Thread(st,"窗口2"); 31 Thread t3 = new Thread(st,"窗口3"); 32 33 // 启动线程 34 t1.start(); 35 t2.start(); 36 t3.start(); 37 } 38 }
虽然我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题，但是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
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
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ReentrantLock构造方法
方法名 说明 ReentrantLock() 创建一个ReentrantLock的实例 -
加锁解锁方法
方法名 说明 void lock() 获得锁 void unlock() 释放锁 -
代码演示
public class Ticket implements Runnable { //票的数量 private int ticket = 100; private Object obj = new Object(); private ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); @Override public void run() { while (true) { //synchronized (obj){//多个线程必须使用同一把锁. try { lock.lock(); if (ticket <= 0) { //卖完了 break; } else { Thread.sleep(100); ticket--; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticket + "张票"); } } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { lock.unlock(); } } } } public class Demo { public static void main(String[] args) { Ticket ticket = new Ticket(); Thread t1 = new Thread(ticket); Thread t2 = new Thread(ticket); Thread t3 = new Thread(ticket); t1.setName("窗口一"); t2.setName("窗口二"); t3.setName("窗口三"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }死锁
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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
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什么情况下会产生死锁
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资源有限
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同步嵌套
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1 public class Demo { 2 public static void main(String[] args) { 3 Object objA = new Object(); 4 Object objB = new Object(); 5 6 new Thread(()->{ 7 while(true){ 8 synchronized (objA){ 9 // 线程一 10 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----抢到了执行权, 上A锁"); 11 synchronized (objB){ 12 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----抢到了执行权, 上B锁"); 13 } 14 } 15 } 16 }).start(); 17 18 new Thread(()->{ 19 while(true){ 20 synchronized (objB){ 21 // 线程二 22 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----抢到了执行权, 上B锁"); 23 synchronized (objA){ 24 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----抢到了执行权, 上A锁"); 25 } 26 } 27 } 28 }).start(); 29 } 30 }
生产者和消费者模式概述
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概述
生产者消费者模式是一个十分经典的多线程协作的模式，弄懂生产者消费者问题能够让我们对多线程编程的理解更加深刻。
所谓生产者消费者问题，实际上主要是包含了两类线程：
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
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
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Object类的等待和唤醒方法
方法名 说明 void wait() 导致当前线程等待，直到另一个线程调用该对象的 notify()方法或 notifyAll()方法 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
生产者和消费者案例
public class Box { public static boolean flag = false; } public class Consumer extends Thread { @Override public void run() { while (true) { synchronized (Box.class) { if (Box.flag == false) { // 等待 try { System.out.println("没有包子了, 消费者等待..."); Box.class.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } else { System.out.println("消费者开吃...."); Box.flag = false; Box.class.notifyAll(); } } } } } public class Maker extends Thread{ @Override public void run() { while(true){ synchronized (Box.class) { if(Box.flag == false){ // 没包子了, 生产者制作 System.out.println("生产制作包子...."); Box.flag = true; Box.class.notifyAll(); }else { // 有包子, 生产者等待 System.out.println("有包子, 生产者等待"); try { Box.class.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } } } public class Test { public static void main(String[] args) { Consumer c = new Consumer(); Maker m = new Maker(); c.start(); m.start(); } }
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