大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

程序、进程、线程

程序（program）是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码，静态对象。
**进程（process）**是程序的一次执行过程或是正在运行的一个程序。动态过程：有它自身的产生、存在和消亡的过程。

如：运行中的QQ，运行中的MP3播放器。程序是静态的，进程是动态的。

线程（thread），进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的一条执行路径。

若一个程序可同一时间执行多个线程，就是支持多线程的。

进程与多线程

第11章多线程「建议收藏」

每个Java程序都有一个隐含的主线程： main()方法。

何时需要多线程

程序需要同时执行两个以上任务。
程序需要实现一些需要等待的任务时（阻塞操作）。如用户输入、文件读写操作、网络操作、搜索等。
需要一些后台运行的程序时。

多线程的创建和启动

Java语言的JVM允许程序运行多个线程，它通过java.lang.Thread类来实现。
Thread类的特性：

每个线程都是通过某个特定Thread对象的run()方法来完成操作的，经常把run()方法的主体称为线程体。通过该Thread对象的start()方法来调用这个线程。

子线程的创建和启动过程

public class MyThread extends Thread {

    public MyThread() {
        super();
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("子线程：" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //1.创建线程
        MyThread mt = new MyThread();
        //2.启动线程，并调用当前线程的run()方法
        mt.start();
    }
}

Thread类

构造方法

Thread()：创建新的Thread对象。
Thread(String threadName)：创建线程并指定线程实例名。
Thread(Runnable target)：指定创建线程的目标对象，它实现了Runnable接口中的run()方法。
Thread(Runnable target, String threadName)：创建新的Thread对象。

创建线程的两种方式

继承Thread类

1.定义子类，继承Thread类。
2.在子类中，重写Thread类中的run()方法。
3.创建Thread子类对象，即创建了线程对象。
4.调用线程对象start()方法：启动线程，调用run()方法。

实现Runnable接口

1.定义子类，实现Runnable接口。
2.子类中重写Runnable接口中的run()方法。
3.通过Thread类含参构造器创建线程对象。
4.将Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造器中。
5.调用Thread类的start()方法：开启线程，调用Runnable子类接口的run()方法。

说明：其实除了以上两种方式外，还有两种方式用来创建线程： 1.实现Callable接口。（Callable+Future） 2.线程池。（Executor）

继承方式和实现方式的联系与区别

public class Thread extends Object implements Runnable 区别：

继承Thread：线程代码存放Thread子类run()方法中。实现Runnable：线程代码存在接口的子类的run()方法。

实现方法的好处：(推荐实现线程的方式)

避免了单继承的局限性。 多个线程可以共享同一个接口实现类的对象，适合多个相同线程来处理同一份资源。

练习

创建两个子线程，让其中一个输出1-100之间的偶数，另一个输出1-100之间的奇数。

class Thread1 implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
            //偶数
            if (i % 2 == 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--" + i);
            }
        }
    }
}

class Thread2 implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 100; i++) {
             //奇数
            if (i % 2 != 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--" + i);
            }
        }
    }
}

public class Test1 {
    public static void main(String[] args) {
        Thread1 t1 = new Thread1();
        Thread2 t2 = new Thread2();
        new Thread(t1).start();
        new Thread(t2).start();
    }
}

Thread类的有关方法

void start(): 启动线程，并执行对象的run()方法。
~~run()：线程在被调度时执行的操作。（不是运行线程的方法）~~
String getName(): 返回线程的名称。
void setName(String name)：设置该线程名称。
static currentThread()：返回当前线程。

线程的调度

调度策略

时间片。 抢占式：高优先级的线程抢占CPU。

调度方法

同优先级线程组成先进先出队列（先到先服务），使用时间片策略。对高优先级，使用优先调度的抢占式策略。

线程的优先级

线程的优先级控制

MAX_PRIORITY：线程可以具有的最高优先级。
MIN _PRIORITY：线程可以具有的最低优先级。
NORM_PRIORITY：分配给线程的默认优先级。

涉及的方法：

getPriority() ：返回线程优先值。
setPriority(int newPriority) ：改变线程的优先级。

线程创建时继承父线程的优先级。

static native void yield()：线程礼让。

暂停当前正在执行的线程，把执行机会让给优先级相同或更高的线程。若队列中没有同优先级的线程，忽略此方法。

join()：当某个程序执行流中调用其他线程的join()方法时，调用线程将被阻塞，直到join()方法加入的join线程执行完为止。

低优先级的线程也可以获得执行。

static void sleep(long millis)：线程暂停 (时间单位：毫秒)

令当前活动线程在指定时间段内放弃对CPU的控制，使其他线程有机会被执行，时间到后重排队。抛出InterruptedException异常。

~~stop(): 强制线程生命期结束。（已过时）~~
boolean isAlive()：返回boolean，判断线程是否还活着。

使用多线程的优点

背景：只使用单个线程完成多个任务（调用多个方法），肯定比用多个线程来完成用的时间更短，那为何仍还需要多线程呢？

多线程程序的优点：

提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义，可增强用户体验。
提高计算机系统CPU的利用率。
改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程，独立运行，利于理解和修改。

多线程程序的缺点：

用不好，效率会降低。因为，多线程的开销要比单线程的开销大。

线程的分类

Java中的线程分为两类：一种是守护线程，一种是用户线程。

它们在几乎每个方面都是相同的，唯一的区别是判断JVM何时离开。
守护线程是用来服务用户线程的，通过在start()方法前调用thread.setDaemon(true)可以把一个用户线程变成一个守护线程。
Java垃圾回收就是一个的守护线程。
若JVM中都是守护线程，当前JVM将退出。

线程的生命周期（了解）

JDK中用Thread.State枚举表示了线程的几种状态。

要想实现多线程，必须在主线程中创建新的线程对象。Java语言使用Thread类及其子类的对象来表示线程，在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下的五种状态：

新建：当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时，新生的线程对象处于新建状态。
就绪：处于新建状态的线程被start()后，将进入线程队列等待CPU时间片，此时它已具备了运行的条件。
运行：当就绪的线程被调度并获得处理器资源时,便进入运行状态，run()方法定义了线程的操作和功能。
阻塞：在某种特殊情况下，被人为挂起或执行输入输出操作时，让出CPU并临时中止自己的执行，进入阻塞状态。
死亡：线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性地中止。

第11章多线程「建议收藏」

线程的同步（重点）

问题的提出：

多个线程执行的不确定性引起执行结果的不稳定。
多个线程对账本的共享，会造成操作的不完整性，会破坏数据。 (多线程会对共享数据造成破坏)

第11章多线程「建议收藏」

例题

模拟火车站售票程序，开启三个窗口售票。

class Ticket implements Runnable {
    private int tick = 100;
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (tick > 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售出车票，tick号为：" + tick--);
            } else {
                break;
            }
        }
    }
}

public class TicketDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket t = new Ticket();
        new Thread(t, "t1窗口").start();
        new Thread(t, "t2窗口").start();
        new Thread(t, "t3窗口").start();
    }
}

第11章多线程「建议收藏」

private int tick = 100;
    public void run() {
        while (true) {
            if (tick > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售出车票，tick号为：" + tick--);
            }
        }
    }

多线程安全问题

问题的原因：

当多条语句在操作同一个线程的共享数据时，一个线程对多条语句只执行了一部分，还没有执行完，另一个线程参与进来执行，导致共享数据的错误。

解决办法:

对多条操作共享数据的语句，只能让一个线程都执行完，在执行过程中，其他线程不可以参与执行。 1.同步代码块 2.同步方法 3.Lock

Synchronized的使用方法

Java对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式：同步机制。

同步代码块

synchronized(对象){
  // 需要被同步的代码
}

同步方法

public synchronized void 方法名 (参数列表){ 
   // 业务代码
}

分析同步原理

第11章多线程「建议收藏」

互斥锁

在Java语言中，引入了对象互斥锁的概念，来保证共享数据操作的完整性。

每个对象都对应于一个可称为“互斥锁”的标记，这个标记用来保证在任一时刻，只能有一个线程访问该对象。
关键字synchronized来与对象的互斥锁联系。当某个对象用synchronized修饰时，表明该对象在任一时刻只能由一个线程访问。
同步的局限性：导致程序的执行效率降低。
同步方法（非静态的）的锁为this。
同步方法（静态的）的锁为当前类本身。（类名.class）

单例设计模式之懒汉式

class Singleton {
    private static Singleton instance = null;
    private Singleton() {
    }
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            //同步代码块
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

public class TestSingleton {
    public static void main(String[] args) {
        Singleton s1 = Singleton.getInstance();
        Singleton s2 = Singleton.getInstance();
        System.out.println(s1 == s2);
    }
}

练习

银行有一个账户。有两个储户分别向同一个账户存3000元，每次存1000，存3次。每次存完打印账户余额。问题：该程序是否有安全问题，如果有，如何解决？提示： 1、明确哪些代码是多线程运行代码，须写入run()方法。 2、明确什么是共享数据。 3、明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的。

class Account {
    private int balance; //余额
    //存钱
    public synchronized void deposit(int amt) {
        balance += amt;
        try {
            //必须有。体现“每次”。
            Thread.currentThread().sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：" + balance);
    }
}

class Customer implements Runnable {
    private Account account; //每个储户都有一个账户
    public Customer(Account account) {
        this.account = account;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 3; i++) {
            try {
                //必须有。体现“每次”。
                Thread.currentThread().sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            account.deposit(1000);
        }
    }
}

public class BankTest {
    public static void main(String[] args) {
        Account a = new Account();
        Customer c1 = new Customer(a);
        Customer c2 = new Customer(a);

        Thread t1 = new Thread(c1,"张三");
        Thread t2 = new Thread(c2,"李四");

        t1.start();
        t2.start();
    }
}

拓展问题：可否实现两个储户交替存钱的操作。需要使用线程通信！

小结：释放锁的操作

当前线程的同步方法、同步代码块执行结束。
当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return终止了该代码块、该方法的继续执行。
当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception，导致异常结束。
当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法，当前线程暂停，并释放锁。

小结：不会释放锁的操作

线程执行同步代码块或同步方法时，程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行。
线程执行同步代码块时，其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起，该线程不会释放锁（同步监视器）。

应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程。这两个方法已过时。

线程的死锁问题

死锁

不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃，都在等待对方放弃自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁。

解决方法

专门的算法、原则。 尽量减少同步资源的定义。

例：

class A {
	public synchronized void foo(B b) {
		System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()
				+ " 进入了A实例的foo方法"); // ①
		try {
			Thread.sleep(200);
		} catch (InterruptedException ex) {
			ex.printStackTrace();
		}
		System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()
				+ " 企图调用B实例的last方法"); // ③
		b.last();
	}
	public synchronized void last() {
		System.out.println("进入了A类的last方法内部");
	}
}

class B {
	public synchronized void bar(A a) {
		System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()
				+ " 进入了B实例的bar方法"); // ②
		try {
			Thread.sleep(200);
		} catch (InterruptedException ex) {
			ex.printStackTrace();
		}
		System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()
				+ " 企图调用A实例的last方法"); // ④
		a.last();
	}
	public synchronized void last() {
		System.out.println("进入了B类的last方法内部");
	}
}

public class DeadLock implements Runnable {
	A a = new A();
	B b = new B();
	public void init() {
		Thread.currentThread().setName("主线程");
		// 调用a对象的foo方法
		a.foo(b);
		System.out.println("进入了主线程之后");
	}
	public void run() {
		Thread.currentThread().setName("副线程");
		// 调用b对象的bar方法
		b.bar(a);
		System.out.println("进入了副线程之后");
	}
	public static void main(String[] args) {
		DeadLock dl = new DeadLock();
		new Thread(dl).start();
		dl.init();
	}
}

public class TestDeadLock {

    static StringBuffer s1 = new StringBuffer();
    static StringBuffer s2 = new StringBuffer();

    public static void main(String[] args) {
        
        new Thread() {
            public void run() {
                synchronized (s1) {
                    s2.append("A");
                    synchronized (s2) {
                        s2.append("B");
                        System.out.print(s1);
                        System.out.print(s2);
                    }
                }
            }
        }.start();
        
        new Thread() {
            public void run() {
                synchronized (s2) {
                    s2.append("C");
                    synchronized (s1) {
                        s1.append("D");
                        System.out.print(s2);
                        System.out.print(s1);
                    }
                }
            }
        }.start();
    }
}

线程通信

wait()：令当前线程挂起并放弃CPU、同步资源，使别的线程可访问并修改共享资源，而当前线程排队等候再次对资源的访问。
notify()：唤醒正在排队等待同步资源的线程中优先级最高者结束等待。
notifyAll()：唤醒正在排队等待资源的所有线程结束等待。

java.lang.Object提供的这三个方法只有在同步方法或同步代码块中才能使用，否则会报java.lang.IllegalMonitorStateException异常。

wait() 方法

在当前线程中调用方法：对象名.wait()。
功能：使当前线程进入等待/挂起（某对象）状态，直到另一线程对该对象发出notify()(或notifyAll()) 为止。
调用方法的必要条件：当前线程必须具有对该对象的监控权（加锁）。
调用此方法后，当前线程将释放对象监控权，然后进入等待。
在当前线程被notify后，要重新获得监控权，然后从断点处继续代码的执行。

notify()、notifyAll()

在当前线程中调用方法：对象名.notify()。
功能：唤醒等待该对象监控权的一个线程。
调用方法的必要条件：当前线程必须具有对该对象的监控权（加锁）。

例题

使用两个线程打印 1-100。线程1，线程2 交替打印。

public class Communication implements Runnable {

    private int i = 1;
    
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (this) {
                notify();
                if (i <= 100) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i++);
                } else {
                   break;
                }
                try {
                    wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Communication c = new Communication();
        new Thread(c).start();
        new Thread(c).start();
    }
}

经典例题：生产者/消费者问题

生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk)，而消费者(Consumer)从店员处取走产品。店员一次只能持有固定数量的产品(比如：20）。 1.如果生产者试图生产更多的产品，店员会叫生产者停一下，当店中有空位放产品了，再通知生产者继续生产； 2.如果店中没有产品了，店员会告诉消费者等一下，当店中有产品了再通知消费者来取走产品。

这里可能出现两个问题：

生产者比消费者快时，消费者会漏掉一些数据没有取到。
消费者比生产者快时，消费者会取相同的数据。

class Clerk {  //售货员
    private int product = 0;

    public synchronized void addProduct() {
        if (product >= 20) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        } else {
            product++;
            System.out.println("生产者生产了第" + product + "个产品");
            notifyAll();
        }
    }

    public synchronized void getProduct() {
        if (this.product <= 0) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        } else {
            System.out.println("消费者取走了第" + product + "个产品");
            product--;
            notifyAll();
        }
    }
}

class Productor implements Runnable {  //生产者
    Clerk clerk;

    public Productor(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }

    public void run() {
        System.out.println("生产者开始生产产品");
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep((int) Math.random() * 1000);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
            clerk.addProduct();
        }
    }
}

class Consumer implements Runnable {  //消费者
    Clerk clerk;

    public Consumer(Clerk clerk) {
        this.clerk = clerk;
    }

    public void run() {
        System.out.println("消费者开始取走产品");
        while (true) {
            try {
                Thread.sleep((int) Math.random() * 1000);
            } catch (InterruptedException e) {
            }
            clerk.getProduct();
        }
    }
}

public class TestProduct {
    public static void main(String[] args) {
        Clerk clerk = new Clerk();
        Thread productorThread = new Thread(new Productor(clerk));
        Thread consumerThread = new Thread(new Consumer(clerk));
        productorThread.start();
        consumerThread.start();
    }
}

练习

模拟银行取钱的问题 1.定义一个Account类 1）该Account类封装了账户编号（String）和余额（double）两个属性 2）设置相应属性的getter和setter方法 3）提供无参和有两个参数的构造器 4）系统根据账号判断与用户是否匹配，需提供hashCode()和equals()方法的重写 2.提供一个取钱的线程类 1）提供了Account类的account属性和double类的取款额的属性 2）提供带线程名的构造方法 3）run()方法中提供取钱的操作 3.在主类中创建线程进行测试。考虑线程安全问题。

class Account {
    private String accountId;
    private double balance;

    public Account() {
    }

    public Account(String accountId, double balance) {
        this.accountId = accountId;
        this.balance = balance;
    }

    public String getAccountId() {
        return accountId;
    }

    public void setAccountId(String accountId) {
        this.accountId = accountId;
    }

    public double getBalance() {
        return balance;
    }

    public void setBalance(double balance) {
        this.balance = balance;
    }

    public String toString() {
        return "Account [accountId=" + accountId + ", balance=" + balance + "]";
    }

    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result
                + ((accountId == null) ? 0 : accountId.hashCode());
        long temp;
        temp = Double.doubleToLongBits(balance);
        result = prime * result + (int) (temp ^ (temp >>> 32));
        return result;
    }

    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj) return true;
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        Account other = (Account) obj;
        if (accountId == null) {
            if (other.accountId != null) return false;
        } else if (!accountId.equals(other.accountId))
            return false;
        if (Double.doubleToLongBits(balance) != Double
                .doubleToLongBits(other.balance))
            return false;
        return true;
    }
}

class WithDrawThread extends Thread {
    Account account;
    //要取款的额度
    double withDraw;

    public WithDrawThread(String name, Account account, double amt) {
        super(name);
        this.account = account;
        this.withDraw = amt;
    }

    public void run() {
        synchronized (account) {
            if (account.getBalance() > withDraw) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                        + ":取款成功，取现的金额为：" + withDraw);
                try {
                    Thread.sleep(50);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                account.setBalance(account.getBalance() - withDraw);
            } else {
                System.out.println("取现额度超过账户余额，取款失败");
            }
            System.out.println("现在账户的余额为：" + account.getBalance());
        }
    }
}

public class TestWithDrawThread {
    public static void main(String[] args) {
        Account account = new Account("1234567", 10000);
        Thread t1 = new WithDrawThread("小明", account, 8000);
        Thread t2 = new WithDrawThread("小明's wife", account, 2800);
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

转载于:https://my.oschina.net/mondayer/blog/3028355

发布者：全栈程序员-用户IM，转载请注明出处：https://javaforall.cn/106913.html原文链接：https://javaforall.cn

【正版授权，激活自己账号】： Jetbrains全家桶Ide使用，1年售后保障，每天仅需1毛

【官方授权正版激活】： 官方授权正版激活支持Jetbrains家族下所有IDE 使用个人JB账号...

第11章 多线程「建议收藏」

程序、进程、线程

进程与多线程

何时需要多线程

多线程的创建和启动

子线程的创建和启动过程

Thread类

创建线程的两种方式

继承方式和实现方式的联系与区别

练习

Thread类的有关方法

线程的调度

线程的优先级

使用多线程的优点

线程的分类

线程的生命周期（了解）

线程的同步（重点）

例题

多线程安全问题

Synchronized的使用方法

分析同步原理

互斥锁

单例设计模式之懒汉式

练习

小结：释放锁的操作

小结：不会释放锁的操作

线程的死锁问题

线程通信

wait() 方法

notify()、notifyAll()

例题

经典例题：生产者/消费者问题

练习

相关推荐

js匿名函数和立即执行函数[通俗易懂]

基于JavaSpringMvc+mybatis实现学生信息管理系统「建议收藏」

ThinkPHP配置文件的加载

web漏洞扫描工具集合「建议收藏」

goland最新激活码【中文破解版】

xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

发表回复

第11章多线程「建议收藏」