进程是执行程序的一次执行过程，他是一个动态的概念，是系统资源分配的单位。
什么是线程Thread？进程想要执行任务就需要依赖线程。换句话说，就是进程中的最小执行单位就是线程，并且一个进程中至少有一个线程。
线程是CPU调度和执行的单位。
Thread、Runnable、Callable
- 自定义线程类继承Thread类
- 重写run()方法，编写线程执行体
- 创建线程对象，调用start()方法启动线程
- 不建议使用：避免OOP单继承局限性
代码示例：
public class StartThread extends Thread{
//线程入口点
@Override
public void run(){
//线程体
for(int 1=0;i<20;1++)(
System.out.println("我在听课")
}
}
public static void main(String[] args)
//创建线程对象
StartThread t = new StartThread();
t.start();
}
}
实现Runnable接口
- 定义MyRunnable类实现Runnable接口
- 实现run()方法，编写线程执行体
- 创建线程对象，调用start()方法启动线程
- 推荐使用：避免单继承局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用
代码示例：
public class StartThread implements Runnable{
@Override
public void run(){
//线程体
for(int 1=0;i<20;1++)(
System.out.println("我在听课")
}
}
public static void main(String[] args)
//创建线程对象
StartThread t = new StartThread();
new Thread(t).start();
}
}
实现Callable接口
- 实现Callable接口，需要返回值类型
- 重写call方法，需要抛出异常3创建目标对象
- 创建执行服务:ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1)
- 提交执行:Future result1 = ser.submit(t1)
- 获取结果:boolean r1 = result1.get()
- 关闭服务:ser.shutdownNow();
代码示例：
public class TestCallable implements Callable{ private String url; private String name; @Override public Boolean call(){ WebDownLoader web = new WebDownLoader(); web.downloder(url,name); System.out.println("文件"+name); return true; } public static void main(String[] args) //创建线程对象 TestCallable t = new TestCallable ("文件地址","1"); TestCallable t1 = new TestCallable ("文件地址1","2"); TestCallable t2 = new TestCallable ("文件地址2","3"); ----------------------------实现Callable的关键start------------------------------------------------- //创建执行服务 ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1); //提交执行 Future r = ser.submit(t); Future r1 = ser.submit(t1); Future r2 = ser.submit(t2); //获取结果 boolean result = r.get(); boolean result1 = r1.get(); boolean result2 = r2.get(); //关闭服务 ser.shutdownNow(); --------------------------------实现Callable的关键end--------------------------------------------- } } //下载器 class WebDownLoader{ public void downloder(String url,String name){ try{ FileUtils.coryURLToFile(new URL(url),new File(name)); }catch(IOException e){ e.printStackTrace(); System.out.println("IO异常") } } }
Callable好处：
1、可以定义返回值
2、可以抛出异常
为什么要使用lambda表达式？
- 避免圈名内部类定义过多
- 可以让你的代码看起来很简洁
- 去掉了一堆没有意义的代码，只留下核心的逻辑
理解FunctionalInterface(函数式接口)是学习Java8lambda表达式的关键所在。
函数式接口的定义:
- 任何接口，如果只包含唯一一个抽象方法，那么它就是一个函数式接口。
public interface Runnable {
public abstract void run();
}
- 对于函数式接口，我们可以通过lambda表达式来创建该接口的对象。
线程方法
- 不推荐使用JDK提供的stop()、 destroy)方法。【已废弃】
- 推荐线程自己停止下来
- 建议使用一个标志位进行终止变量当flag=false，则终止线程运行。
代码示例：
public class Teststop implenente Runnable {
//线程中定义线程体使用的标识
private boolean flag = true;
@Override
public void run(){
//执程体及用该标识
while (flag)
System.out.println("run.....Thread");
}
}
//对外提供方法改变标识
public void stop(){
this.flag = false;
}
}
线程休眠sleep
- sleep(时间)指定当前线程阻塞的毫秒数;
- sleep存在异常InterruptedException ;
- sleep时间达到后线程进入就绪状态;
- sleep可以模拟网络延时，倒计时等。
- 每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁;
代码示例：
//模拟例计时，.
public class Testsleep{
public static void main(String[] args)(
---------------------------模拟倒计时测试start-------------------------------------
//try(
// tenDown();
//}catch(InterruptedExcoption e){
// e.printstackTrace();
//}
-----------------------------模拟倒计时测试end--------------------------------------------
---------------------------获取当前系统时间测试start-------------------------------------
//获取当前系统时间
//获取系统当前时间
Date starttie ne Date(System.currentTimemitlis0));
while (true){
try{
Thread.steep(millis:1000);
System.out.println(newSimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(startTime));
//更新当前时间
startTime = new Date(System.currentTimeMillis());
}catch(InterruptedException e)(
e.printstackTrace();
}
---------------------------获取当前系统时间测试end-------------------------------------
}
//模拟倒计时
public static void tenDown() throws InterruptedException(
int num = 10;
while (true){
Thread.steep(mllis:1000);
System.out.printin(num);
if(num<=0){
break;
}
}
}
}
线程礼让yield
- 礼让线程，让当前正在执行的线程暂停，但不阻塞
- 将线程从运行状态转为就绪状态
- 让cpu重新调度，礼让不一定成功!看CPU心情
代码示例：
public class TestYield( public static void main(String[] args)( MyYield myYield = new MyYield (): nes Thread(myYield,name:"a").start(); new Thread(myYield,name:"b").start(); } } class MyYield implements Runnable( @Override public void run()( System.out.println(Thread.currentThreod().getName()+"线程开始银行"); Thread.yield(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止执行"); } }线程强制执行join
- Join合并线程，待此线程执行完成后，再执行其他线程，其他线程阻塞
- 可以想象成插队
public class TestJoin implements Runnable{
@Override
public void run(){
for (int i = 0; i < 1000; i++){
System.out.printin("join.."+i);
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException(
TestJoin testJoin = new TestJoin();
Thread thread = new Thread(testJoin );
thread.start();
for(int i = 0; i < 100; i++)(
if(i==50){
thread.join();//main线程阻塞
}
System.out.println("main..."+i);
}
}
}
线程状态
Thread.State
线程可以处于以下状态之一：
- NEW
尚未启动的线程处于此状态。 - RUNNABLE
在Java虚拟机中执行的线程处于此状态 - BLOCKED
被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态。 - WAITING
正在等待另一个线程执行特定动作的线程处于此状态。 - TIMED WAITING
正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程处于此状态 - TERMINATED
已退出的线程处于此状态。
一个须程可以在给定时间点处于一个状态。这些状态是不反映任何操作系统线程状态的虚拟机状态。
代码示例：
public class Teststate(
public static void main(String[] args)throws InterruptedException{
Thread thread = new Thread(()->{
for(int i = 0; i < 5; i++)(
try{
Thread.sleep(1000);
)catch(InterruptedException e)(
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("///");
});
//观察状态
Thread.State state = thread.getState();
System.out.println(state);//NEw
thread.start();//启动线程
state = thread.getstate();
System.out.printin(state);//Run
while (state != Thread.State.TERMINATED){//只要线程不停止，就一直输出状态
Thread.sleep(100);
state = thread.getState();//更新线程状态
System.out.println(state);//输出状态
}
}
}
线程的优先级
- Java提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程，线程调度器按照优先级决定应该调度哪个线程来执行。
- 线程的优先级用数字表示，范围从1~10
- Thread.MIN_PRIORITY=1;
- Thread.MAX_PRIORITY=10 ;
- Thread.NORM_PRIORITY=5;
- 使用以下方式改变或获取优先级
- getPriority().setPriority(int xxx)
- 线程分为用户线程和守护线程
- 虚拟机必须确保用户线程执行完毕
- 虚拟机不用等待守护线程执行完毕
- 如后台记录操作日志监控内存垃圾回收等待…
处理多线程问题时，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还想修改这个对象这时候我们就需要线程同步线程同步其实就是一种等待机制，多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列,等待前面线程使用完毕，下一个线程再使用。
- 由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间，在带来方便的同时也带来了访问冲突问题，为了保证数据在方法中被访问时的正确性，在访问时加入锁机制 synchronized,当一个线程获得对象的排它锁,独占资源，其他线程必须等待，使用后释放锁即可存在以下问题:
- 一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起;
- 在多线程竞争下，加锁释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时引起性能问题;
- 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁会导致优先级倒置，引起性能问题。
- 由于我们可以通过private关键字来保证数据对象只能被方法访问，所以我们只需
要针对方法提出一套机制，这套机制就是synchronized关键字，它包括两种用法:
synchronized方法和synchronized块.
同步方法:public synchronized void method(int args){} - synchronized方法控制对“对象”的访问，每个对象对应一把锁，每个
synchronized方法都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行，否则线程会阻塞，
方法一旦执行，就独占该锁，直到该方法返回才释放锁，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，继续执行
缺陷:若将一个大的方法申明为synchronized将会影响效率
同步方法弊端：方法里面需要修改的内容才需要锁，锁太多浪费资源
同步块同步块:synchronized(Obj){}
- Obj称之为同步监视器
- Obj可以是任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监视器
- 同步方法中无需指定同步监视器，因为同步方法的同步监视器就是this，就是这个对象本身，或者是class[反射中讲解]
- 同步监视器的执行过程
1.第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中代码
2第二个线程访问，发现同步监视器被锁定，无法访问.
3第一个线程访问完毕解锁同步监视器.
4.第二个线程访问发现同步监视器没有锁，然后锁定并访问
- 从JDK50开始，Java提供了更强大的线程同步机制–通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当
- java.utilconcurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象
- ReentrantLock类实现了Lock，它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁。
代码示例：
public class TestLock(
public static void main(string[] args)(
TestLock2 testLock2 = new TestLock2();
new Thread(testLock2).start();
new Thread(testLock2).start();
new Thread(testLock2).start();
}
}
class TestLock2 lements Runnabte{
int ticketNums .10;
//定文lock锁
private final Reentrantlock loke = new Reentrantlock():
@Overrie
public void run(){
while(true){
try{
lock.lock();//加锁
if(ticketNums>0){
try{
Thread.sleep(1000);
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(ticketNums--);
}else{
break;
}
}finally{
//解锁
lock.unlock();
}
}
}
}
synchronized与Lock的对比
- Lock是显式锁(手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁)synchronized是隐式锁，出了作用域自动释放
- Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁
- 使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有更好的扩展性(提供更多的子类)
- 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)
这是一个线程同步问题, 生产者和消费者共享同一个资源 并且生产者和消费者之间相互依赖，互为条件.
- 对于生产者，没有生产产品之前，要通知消费者等待而生产了产品之后，又需要马上通知消费者消费
- 对于消费者，在消费之后，要通知生产者已经结束消费，需要生产新的产品
以供消费 - 在生产者消费者问题中，仅有synchronized是不够的
- synchronized可阻止并发更新同一个共享资源，实现了同步
- synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递(通信)
Java提供了几种方法解决线程指尖的通信问题
| 方法名 | 作用 |
|---|---|
| wait() | 表示线程一直等待，直到其他线程通知，与sleep不同，会释放锁 |
| wait(long timeout) | 指定等待的毫秒数 |
| notify() | 唤醒一个处于等待状态的线程 |
| notifyAll() | 唤醒同一个对象上所有调用wait()方法的线程，优先级别高的线程优先调度 |
注意：均是Object类的方法，都只能在同步方法或者同步代码块中使用，否则会抛出异常IIIegalMonitorStateException
解决方式1并发协作模型“生产者/消费者模式”—>管程法
- 生产者:负责生产数据的模块(可能是方法，对象，线程，进程);
- 消费者:负责处理数据的模块(可能是方法，对象，线程，进程);
- 缓冲区:消费者不能直接使用生产者的数据，他们之间有个“缓冲区”
生产者将生产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据
代码示例：
//测试生产者、消费者模型--》利用缓冲区解决：管程法
public class TestPC {
public static void main(String[] args) {
SynContainer container = new SynContainer();
new Productor(container).start();
new Consumer(container).start();
}
}
//生产者
class Productor extends Thread{
SynContainer container;
public Productor(SynContainer container) {
this.container = container;
}
//生产
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
container.push(new Chicken(i));
System.out.println("生产"+i+"只鸡");
}
}
}
//消费者
class Consumer extends Thread{
SynContainer container;
public Consumer(SynContainer container) {
this.container = container;
}
//消费
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("消费了"+container.pop().id);
}
}
}
//产品
class Chicken{
int id;
public Chicken(int id) {
this.id = id;
}
}
//缓冲区
class SynContainer{
//设置容器的大小
Chicken[] chickens = new Chicken[10];
//容器计数器
int count = 0;
public synchronized void push(Chicken chicken){
if (count == chickens.length){
//通知消费者消费，生产等待
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//如果没有满，丢入产品
chickens[count] = chicken;
count ++;
//通知消费者
this.notifyAll();
}
//消费者消费产品
public synchronized Chicken pop(){
if (count == 0){
//通知消费者消费，生产等待
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//如果可以消费
count --;
Chicken chicken = chickens[count];
//通知生产者
this.notifyAll();
return chicken;
}
}
解决方式2
并发协作模型“生产者/消费者模式”–>信号灯法
//测试生产者、消费者问题2：信号灯法，标志位解决
public class TestPC2 {
public static void main(String[] args) {
Tv tv = new Tv();
new Player(tv).start();
new Watcher(tv).start();
}
}
//生产者-演员
class Player extends Thread{
Tv tv;
public Player(Tv tv) {
this.tv = tv;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
if (i%2 == 0){
this.tv.play("快乐大本营");
}else{
this.tv.play("抖音");
}
}
}
}
//消费者-观众
class Watcher extends Thread{
Tv tv;
public Watcher(Tv tv) {
this.tv = tv;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
tv.watch();
}
}
}
//产品-节目
class Tv{
//演员表演，观众等待
//观众观看，演员等待
String voice;
boolean flag = true;
//表演
public synchronized void play(String voice){
if (!flag) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("演员表演"+voice);
//通知观众观看
this.notifyAll();
this.voice = voice;
this.flag = !this.flag;
}
//观看
public synchronized void watch(){
if (flag) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("观看了"+voice);
//通知演员表演
this.notifyAll();
this.flag = !this.flag;
}
}
线程池
好处:
- 提高响应速度(减少了创建新线程的时间)
- 降低资源消耗(重复利用线程池中线程，不需要每次都创建)
- 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
使用线程池
- JDK5.0起提供了线程池相关API:ExecutorService和Executors
- ExecutorService:真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
- void execute(Runnable command):执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable
- Future submit(Callable task):执行任务，有返回值，一般又来执行 Callable
- void shutdown()关闭连接池
- Executors:工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池
线程池示例：
public class TestPool {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
service.execute(new MyThread());
//关闭链接
service.shutdown();
}
}
class MyThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
