【Java基础 下】 029 -- 多线程
创始人
2024-05-30 07:06:31
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一、为什么要有多线程?

1、线程与进程

2、多线程的应用场景

3、小结

二、多线程中的两个概念(并发和并行)

1、并发

2、并行

3、小结

三、多线程的三种实现方式

1、继承Thread类的方式进行实现

2、实现Runnable接口的方式进行实现

3、利用Callable接口和Future接口方式的实现

4、多线程三种实现方式对比

四、常见的成员方法

1、get/setName方法 -- 线程名字

2、currentThread方法 -- 获取当前线程对象

3、sleep方法 -- 线程休眠

4、set/getPriority方法 -- 线程优先级

5、setDaemon方法 -- 守护线程

6、yield方法 -- 礼让线程

7、join方法 -- 插入线程

8、线程的生命周期

五、线程安全的问题

1、练习:设计一个程序模拟电影院卖票

2、买票引发的安全问题

①、重复票的由来:(线程在执行代码的过程中,CPU的执行权随时有可能被抢走)

②、出现了超出范围的票:(和上面的原因相同)

3、安全问题的解决办法 -- 同步代码块

4、同步代码块中的两个小细节

①、细节1:synchronized要写在循环的里面

②、细节2:synchronized中的锁对象一定是唯一的

5、同步方法

6、StringBuilder和StringBuffer的区别

7、Lock锁(手动加锁、释放锁)

①、Lock使用不规范造成的两个安全问题

六、死锁

七、生产者和消费者(等待唤醒机制)

1、消费者等待

2、生产者等待

3、常见方法(wait/notify/notifyAll)

4、消费者与生产者代码实现

①、Cook.java

②、Desk.java

③、Foodie.java

④、ThreadDemo.java

5、阻塞队列方式(另一种等待唤醒机制)

①、阻塞队列的继承结构

②、阻塞队列实现等待唤醒机制

7、多线程的6中状态

八、综合练习

1、多线程练习1(卖电影票)

2、多线程练习2(送礼品)

3、多线程练习3(打印奇数数字)

4、多线程练习4(抢红包)

精确运算:(BigDecimal)

5、多线程练习5(抽奖箱抽奖)

6、多线程练习6(多线程统计并求最大值)

7、多线程练习7(多线程之间的比较)

8、多线程练习8(多线程阶段大作业)

九、线程池

1、吃饭买碗的故事

①、问题

②、解决方案

2、以前写多线程的弊端

3、线程池的核心原理

4、线程池的代码实现

①、Executors工具类

②、线程复用示例

③、创建一个有上限的线程池

5、自定义线程池(ThreadPoolExecutor)

①、任务拒绝策略

②、代码实现

③、小结

6、最大并行数

①、什么是最大并行数?

②、向Java虚拟机返回可用处理器的数目

7、线程池多大才合适?

十、多线程的额外扩展内容


一、为什么要有多线程?

1、线程与进程

举例:在任务管理器中,一个软件运行之后,它就是一个进程

线程:(简单理解,线程就说应用软件中互相独立,可以同时运行的功能)

单线程程序:所有的都在一个线程中执行,耗时长

2、多线程的应用场景

3、小结

二、多线程中的两个概念(并发和并行)

1、并发

2、并行

以2核4线程为例:(如果计算机中只要4条线程,那么它是不用切换的,但如果线程越来越多,那么这个红线就会在多个线程之间随机的进行切换)

3、小结

三、多线程的三种实现方式

1、继承Thread类的方式进行实现

代码实现:

①、自己定义一个类继承Thread并重写run方法

②、创建子类的对象,并启动线程

2、实现Runnable接口的方式进行实现

代码实现:

①、自己定义一个类实现Runnable接口,并重新里面的run方法

②、创建自己的类对象

③、创建一个Thread类的对象,并开启线程

示例代码:

3、利用Callable接口和Future接口方式的实现

代码实现:

①、创建一个类MyCallable实现Callable接口,并重写call

②、创建MyCallable/FutureTask/Thread的对象

完整代码:

4、多线程三种实现方式对比

四、常见的成员方法

1、get/setName方法 -- 线程名字

默认名字的由来:

序号自增

细节:

2、currentThread方法 -- 获取当前线程对象

3、sleep方法 -- 线程休眠

4、set/getPriority方法 -- 线程优先级

抢占式调度:随机性

非抢占式调度:轮流

没有设置,优先级则默认为5,优先级越高,抢到CPU的概率就越高

示例代码:

5、setDaemon方法 -- 守护线程

两个线程执行的代码不同:守护线程是陆续结束的,所以守护线程也叫做备胎线程

守护线程的应用场景:

6、yield方法 -- 礼让线程

但只是尽可能的均匀,不是绝对的

7、join方法 -- 插入线程

插入线程:将土豆插入到main线程之前,只有当土豆线程执行完毕,才会轮到main线程

8、线程的生命周期

五、线程安全的问题

1、练习:设计一个程序模拟电影院卖票

示例代码:

出现了超出票范围或者重复票的情况:

2、买票引发的安全问题

①、重复票的由来:(线程在执行代码的过程中,CPU的执行权随时有可能被抢走)

②、出现了超出范围的票:(和上面的原因相同)

3、安全问题的解决办法 -- 同步代码块

示例代码:(锁对象一定得是唯一的)

4、同步代码块中的两个小细节

①、细节1:synchronized要写在循环的里面

②、细节2:synchronized中的锁对象一定是唯一的

示例代码:(当前类的字节码文件对象)

5、同步方法

示例代码:

将同步代码块改成同步方法:

6、StringBuilder和StringBuffer的区别

两个类的方法都是相同的

但是StringBuffer是线程安全的,它里面所有的方法都是线程同步的

StringBuilder是非线程安全的,所以如果用到多线程则可以使用StringBuffer,没有需求则选择StringBuilder

7、Lock锁(手动加锁、释放锁)

①、Lock使用不规范造成的两个安全问题

Ⅰ、重复票以及超出范围票

我们在使用Thread类实现多线程时,创建自己的类,一定要注意锁对象需要唯一,即在相关变量前加上static关键字

Ⅱ、程序无法正常终止

这是由于当满足条件时,循环直接被终止,导致lock锁没有被释放

Ⅲ、正确代码(标准写法)

即将容易产生异常的代码块放入try…catch中

六、死锁

死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中,由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象,若无外力作用,它们都将无法推进下去。

代码实现:(理解过程)

注意事项:千万不要让两个锁嵌套起来!

七、生产者和消费者(等待唤醒机制)

生产者消费者模式是一个十分经典的多线程协作的模式

1、消费者等待

2、生产者等待

3、常见方法(wait/notify/notifyAll)

4、消费者与生产者代码实现

①、Cook.java

②、Desk.java

③、Foodie.java

④、ThreadDemo.java

5、阻塞队列方式(另一种等待唤醒机制)

①、阻塞队列的继承结构

②、阻塞队列实现等待唤醒机制

Cook.java:

put方法的源码中实现了Lock锁

Foodie.java:

take方法的底层也是有锁的

ThreadDemo.java:

打印语句是在锁的外面的,但是不会对数据造成影响,只是影响了控制台的打印阅读体验

7、多线程的6中状态

Java中是没有定义运行状态的,只有以下6种状态,这是因为一旦线程抢夺到CPU执行权之后,线程就会交给操作系统了,Java就不管了

八、综合练习

1、多线程练习1(卖电影票)

待补充~

2、多线程练习2(送礼品)

待补充~

3、多线程练习3(打印奇数数字)

待补充~

4、多线程练习4(抢红包)

示例代码:

测试类:

精确运算:(BigDecimal)

5、多线程练习5(抽奖箱抽奖)

示例代码:

MyThread.java:

测试类:

6、多线程练习6(多线程统计并求最大值)

示例代码一:(在练习5的基础上进行修改)

MyThread.java:

示例代码二:升级版--线程栈(示例一可以用,但不好)

改进后,这里只需要一个ArrayList就搞定了

示例二内存图讲解:

每个线程都有自己独立的空间

7、多线程练习7(多线程之间的比较)

示例代码:(难点在于如何获取两个线程中的最大值★)

调用多线程的第三种方式Callable来实现(可以返回结果)

MyCallable.java:

测试类:

8、多线程练习8(多线程阶段大作业)

待补充~

 

九、线程池

1、吃饭买碗的故事

①、问题

②、解决方案

买个碗柜,买了碗之后不摔,存入碗柜中

2、以前写多线程的弊端

3、线程池的核心原理

当有新的任务出现,且线程池线程不足时,会新建线程以满足需求,其中最大线程的数量可以自行设置

4、线程池的代码实现

①、Executors工具类

示例代码:

MyRunnable.java:

测试类:

②、线程复用示例

测试类:

③、创建一个有上限的线程池

测试类:

5、自定义线程池(ThreadPoolExecutor)

①、任务拒绝策略

以下面示例为例,它会将任务4抛弃,将任务10加入

②、代码实现

③、小结

6、最大并行数

①、什么是最大并行数?

②、向Java虚拟机返回可用处理器的数目

7、线程池多大才合适?

可以通过thread dump来计算CPU的计算时间和等待时间

十、多线程的额外扩展内容

准备面试时可以再突击学习,资料可见《多线程(额外扩展).md》

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