线程——创建方式、常用方法、线程安全问题、通信

╰+攻爆jí腚メ 2023-03-14 10:41 11阅读 0赞

# 一、创建线程方式 #

1、多线程的创建，方式一：继承于Thread类
     * 1. 创建一个继承于Thread类的子类
     * 2. 重写Thread类的run() --> 将此线程执行的操作声明在run()中
     * 3. 创建Thread类的子类的对象
     * 4. 通过此对象调用start()
    
    2、创建多线程的方式二：实现Runnable接口
     * 1. 创建一个实现了Runnable接口的类
     * 2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()
     * 3. 创建实现类的对象
     * 4. 将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
     * 5. 通过Thread类的对象调用start()
     *
     *
     * 比较创建线程的两种方式。
     * 开发中：优先选择：实现Runnable接口的方式
     * 原因：1. 实现的方式没有类的单继承性的局限性
     *      2. 实现的方式更适合来处理多个线程有共享数据的情况。
     *
     * 联系：public class Thread implements Runnable
     * 相同点：两种方式都需要重写run(),将线程要执行的逻辑声明在run()中。
     * 
    
    3、创建线程的方式三：实现Callable接口。 --- JDK 5.0新增
     *	1.创建一个实现Callable的实现类
     *	2.实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
     *	3.创建Callable接口实现类的对象
     *	4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象
     *	5.将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，并调用start()
     *	6.获取Callable中call方法的返回值
    
    /** * 创建线程的方式三：实现Callable接口。 --- JDK 5.0新增 * * * 如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口创建多线程方式强大？ * 1. call()可以有返回值的。 * 2. call()可以抛出异常，被外面的操作捕获，获取异常的信息 * 3. Callable是支持泛型的 * * @author shkstart * @create 2019-02-15 下午 6:01 */
    //1.创建一个实现Callable的实现类
    class NumThread implements Callable{ 
        //2.实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
        @Override
        public Object call() throws Exception { 
            int sum = 0;
            for (int i = 1; i <= 100; i++) { 
                if(i % 2 == 0){ 
                    System.out.println(i);
                    sum += i;
                }
            }
            return sum;
        }
    }
    
    
    public class ThreadNew { 
        public static void main(String[] args) { 
            //3.创建Callable接口实现类的对象
            NumThread numThread = new NumThread();
            //4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象
            FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread);
            //5.将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，并调用start()
            new Thread(futureTask).start();
    
            try { 
                //6.获取Callable中call方法的返回值
                //get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值。
                Object sum = futureTask.get();
                System.out.println("总和为：" + sum);
            } catch (InterruptedException e) { 
                e.printStackTrace();
            } catch (ExecutionException e) { 
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
    }
    
    
    import java.util.concurrent.ExecutorService;
    import java.util.concurrent.Executors;
    import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
    
    4、创建线程的方式四：使用线程池
    /** * 创建线程的方式四：使用线程池 * * 好处： * 1.提高响应速度（减少了创建新线程的时间） * 2.降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建） * 3.便于线程管理 * corePoolSize：核心池的大小 * maximumPoolSize：最大线程数 * keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止 * * * 面试题：创建多线程有几种方式？四种！ * @author shkstart * @create 2019-02-15 下午 6:30 */
    
    class NumberThread implements Runnable{ 
    
        @Override
        public void run() { 
            for(int i = 0;i <= 100;i++){ 
                if(i % 2 == 0){ 
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
                }
            }
        }
    }
    
    class NumberThread1 implements Runnable{ 
    
        @Override
        public void run() { 
            for(int i = 0;i <= 100;i++){ 
                if(i % 2 != 0){ 
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
                }
            }
        }
    }
    
    public class ThreadPool { 
    
        public static void main(String[] args) { 
            //1. 提供指定线程数量的线程池
            ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
            ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service;
            //设置线程池的属性
    // System.out.println(service.getClass());
    // service1.setCorePoolSize(15);
    // service1.setKeepAliveTime();
    
    
            //2.执行指定的线程的操作。需要提供实现Runnable接口或Callable接口实现类的对象
            service.execute(new NumberThread());//适合适用于Runnable
            service.execute(new NumberThread1());//适合适用于Runnable
    
    // service.submit(Callable callable);//适合使用于Callable
            //3.关闭连接池
            service.shutdown();
        }
    
    }

# 二、、线程的常用方法 #

* 1. start():启动当前线程；调用当前线程的run()
     * 2. run(): 通常需要重写Thread类中的此方法，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中
     * 3. currentThread():静态方法，返回执行当前代码的线程
     * 4. getName():获取当前线程的名字
     * 5. setName():设置当前线程的名字
     * 6. yield():释放当前cpu的执行权
     * 7. join():在线程a中调用线程b的join(),此时线程a就进入阻塞状态，直到线程b完全执行完以后，线程a才
     *           结束阻塞状态。
     * 8. stop():已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程。
     * 9. sleep(long millitime):让当前线程“睡眠”指定的millitime毫秒。在指定的millitime毫秒时间内，当前
     *                          线程是阻塞状态。
     * 10. isAlive():判断当前线程是否存活
     *
     *
     * 线程的优先级：
     * 1.
     * MAX_PRIORITY：10
     * MIN _PRIORITY：1
     * NORM_PRIORITY：5  -->默认优先级
     * 2.如何获取和设置当前线程的优先级：
     *   getPriority():获取线程的优先级
     *   setPriority(int p):设置线程的优先级
     *
     *   说明：高优先级的线程要抢占低优先级线程cpu的执行权。但是只是从概率上讲，高优先级的线程高概率的情况下
     *   被执行。并不意味着只有当高优先级的线程执行完以后，低优先级的线程才执行。

# 三、线程安全问题 #

一、 同步代码块解决
    
     * 例子：创建三个窗口卖票，总票数为100张.使用实现Runnable接口的方式
     *
     * 1.问题：卖票过程中，出现了重票、错票 -->出现了线程的安全问题
     * 2.问题出现的原因：当某个线程操作车票的过程中，尚未操作完成时，其他线程参与进来，也操作车票。
     * 3.如何解决：当一个线程a在操作ticket的时候，其他线程不能参与进来。直到线程a操作完ticket时，其他
     *            线程才可以开始操作ticket。这种情况即使线程a出现了阻塞，也不能被改变。
     *
     *
     * 4.在Java中，我们通过同步机制，来解决线程的安全问题。
     *
     *  方式一：同步代码块
     *
     *   synchronized(同步监视器){ 
     *      //需要被同步的代码
     *
     *   }
     *  说明：1.操作共享数据的代码，即为需要被同步的代码。  -->不能包含代码多了，也不能包含代码少了。
     *       2.共享数据：多个线程共同操作的变量。比如：ticket就是共享数据。
     *       3.同步监视器，俗称：锁。任何一个类的对象，都可以充当锁。
     *          要求：多个线程必须要共用同一把锁。
     *
     *       补充：在实现Runnable接口创建多线程的方式中，我们可以考虑使用this充当同步监视器。
     *  方式二：同步方法。
     *     如果操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中，我们不妨将此方法声明同步的。
     *
     *
     *  5.同步的方式，解决了线程的安全问题。---好处
     *    操作同步代码时，只能有一个线程参与，其他线程等待。相当于是一个单线程的过程，效率低。 ---局限性
     
     * 使用同步代码块解决继承Thread类的方式的线程安全问题
     *
     * 例子：创建三个窗口卖票，总票数为100张.使用继承Thread类的方式
     *
     * 说明：在继承Thread类创建多线程的方式中，慎用this充当同步监视器，考虑使用当前类充当同步监视器。
    
    1、使用继承Thread的方式
    
    	重要: 使用Window.clss作为同步锁, 原因: 因为我们每一个this都不是同一个对象, 因为我们创建了三个窗口, 所以如果要使用Window.clss来充当唯一的锁;
    public class Windows extends Thread { 
    	private static int ticket = 100; // 多个Thread对象要共享ticket票
    
    	// private static Object obj = new Object(); // 需要加static, 因为同步监视器要是唯一的
        @Override
        public void run() { 
            while (true) { 
                // synchronized (obj) { // 正确
                // synchronized (this) { // 错误的方式,使用继承来创建thread,因为this不是同一个对象,不能充当共享资源的同步锁
                synchronized (Window.class) {  // 类对象,只会加载一次,所以也是唯一的
                    if (ticket > 0) { 
                        try { 
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) { 
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 卖票, 票号为: " + ticket);
                        ticket--;
                    } else { 
                        break;
                    }
                }
            }
        }
    }
    public class WindowsTest2 { 
        public static void main(String[] args) { 
            Windows t1 = new Windows();
            Windows t2 = new Windows();
            Windows t3 = new Windows();
    
            t1.setName("窗口1");
            t2.setName("窗口2");
            t3.setName("窗口3");
    
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
        }
    }
    
    2、使用实现Runnable方式
    
    重点: 因为只创建了一个Window对象, 所有线程都可以共享该对象, 所以使用this,充当同步锁
    public class Windows1 implements Runnable { 
    	private int ticket = 100;
    
        @Override
        public void run() { 
            while (true) { 
            	// 任何对象都可以充当其 同步监视器, 因为始终创建了一个实现Rnnable接口的实例;
                synchronized (this) { 
                    if (ticket > 0) { 
                        try { 
                            Thread.sleep(50);
                        } catch (InterruptedException e) { 
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖票,票号为: " + ticket);
                        ticket--;
                    } else { 
                        break;
                    }
                }
            }
        }
     }
    public class WindowsTest1 { 
        public static void main(String[] args) { 
            Windows1 w = new Windows1();
    
            Thread t1 = new Thread(w);
            Thread t2 = new Thread(w);
            Thread t3 = new Thread(w);
    
            t1.setName("窗口1");
            t2.setName("窗口2");
            t3.setName("窗口3");
    
            t1.start();
            t2.start();
            t3.start();
        }
    }
    二、同步方法来解决
    
    重点: 
     * 使用同步方法解决实现Runnable接口的线程安全问题
     *
     *  关于同步方法的总结：
     *  1. 同步方法仍然涉及到同步监视器，只是不需要我们显式的声明。
     *  2. 非静态的同步方法，同步监视器是：this
     *     静态的同步方法，同步监视器是：当前类本身
    
    
    重点:
    在synchronized前面加上static, 如果是静态的同步方法, 所有的对象都共享; 相当于 Xxx.class的方式
    
    1、通过继承Thread来实现线程同步:
    	// private synchronized void show () { // 此时同步锁不是唯一的了.
        private static synchronized void show () {  // 锁就是 当前类对象, Xxx.class
            if (ticket > 0) { 
                try { 
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 卖票, 票号为: " + ticket);
                ticket--;
            }
        }
        
    重点:
    只需要加上synchronized, 因为只创建一个window对象, 所以不需要加static, 相当于this
    
    2、通过实现Runnable接口来创建线程:
        private synchronized void show() {   // 同步监视器(同步锁) 就是 this
            if (ticket > 0) { 
                try { 
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) { 
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖票,票号为: " + ticket);
                ticket--;
            }
        }
    
    三、 解决线程安全问题的方式三：Lock锁  --- JDK5.0新增
     *
     * 1. 面试题：synchronized 与 Lock的异同？
     *   相同：二者都可以解决线程安全问题
     *   不同：synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器
     *        Lock需要手动的启动同步（lock()），同时结束同步也需要手动的实现（unlock()）
     *
     * 2.优先使用顺序：
     * Lock -> 同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源）-> 同步方法（在方法体之外）
     *
     *
     *  面试题：如何解决线程安全问题？有几种方式

# 四、线程通信问题 #

线程通信的例子：使用两个线程打印 1-100。线程1, 线程2 交替打印
     *
     * 涉及到的三个方法：
     * wait():一旦执行此方法，当前线程就进入阻塞状态，并释放同步监视器。
     * notify():一旦执行此方法，就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait，就唤醒优先级高的那个。
     * notifyAll():一旦执行此方法，就会唤醒所有被wait的线程。
     *
     * 说明：
     * 1.wait()，notify()，notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。
     * 2.wait()，notify()，notifyAll()三个方法的调用者必须是同步代码块或同步方法中的同步监视器。
     *    否则，会出现IllegalMonitorStateException异常
     * 3.wait()，notify()，notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。
     *
     * 面试题：sleep() 和 wait()的异同？
     * 1.相同点：一旦执行方法，都可以使得当前的线程进入阻塞状态。
     * 2.不同点：1）两个方法声明的位置不同：Thread类中声明sleep() , Object类中声明wait()
     *          2）调用的要求不同：sleep()可以在任何需要的场景下调用。 wait()必须使用在同步代码块或同步方法中
     *          3）关于是否释放同步监视器：如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中，sleep()不会释放锁，wait()会释放锁。
    
    class Thread1 implements Runnable { 
    
        private int number = 1;
    
        @Override
        public void run() { 
            while (true) { 
                synchronized (this) { 
                    this.notify(); // 唤醒被wait()的线程
                    if (number <= 100) { 
                        try { 
                            Thread.sleep(50);
                        } catch (InterruptedException e) { 
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": number" + number);
                        number++;
                        try { 
                            // 调用wait()方法的线程,进入阻塞状态
                            this.wait();
                        } catch (InterruptedException e) { 
                            e.printStackTrace();
                        }
                    } else { 
                        break;
                    }
                }
            }
        }
    }