多线程(认识多线程、线程的常用操作方法)

时间:2022-01-29 15:54:07
 

认识多线程

进程与线程:

进程是程序的一次动态执行过程,它经历了从代码加载、到执行完毕的一个完整过程,这个过程也是进程本身从产生、发展到最终消亡的过程。

多线程是实现并发机制的一种有效手段。进程和线程一样,都是实现并发的一个基本单位。

Java的多线程实现,有一下两种方式:

·继承Thread类

·实现Runnable接口

Thread类

Thread类是在java.lang包下定义的,一个类只要继承了Thread类,此类就称为多线程操作类。在Thread子类中,必须明确的腹泻Thread中的run()方法,此方法称为线程的主体。

·多线程的定义语法:

class 类名称 extends Thread {	//继承Thread类
	属性...;					//类中定义属性
	方法...;					//类中定义方法
	//覆写Thread中的run()方法,此方法是线程的主体
	public void run(){
		线程主体;
	}
}

如以下的一个类中就具备了多线程的操作功能:

class MyThread extends Thread	//继承自Thread类
{
	private String name;	//表示线程的名称
	public MyThread(String name){	
		this.name=name;	//通过构造方法配置name属性
	}
	public void run(){	//覆写run方法,作为线程的主体
		for(int i=0;i<10;i++){
			System.out.println(name+"运行,i="+i);
		}
	}
}

实例化该类以后,通过对象可以调用run方法:

public class ThreadDemo01 
{
	public static void main(String args[]){
		MyThread m=new MyThread("A");   //实例化MyThread类
		MyThread m1=new MyThread("B");
		m.run();   //调用run 方法
		m1.run();
	}
}

同过程序的运行结果可以发现,程序是先执行A后再执行B的,并没有达到所谓的并发执行的效果,如果是想要启动一个线程必须要使用Thread类中定义的start()方法。

public class ThreadDemo01 
{
	public static void main(String args[]){
		MyThread m=new MyThread("A");  //实例化MyThread类
		MyThread m1=new MyThread("B");
		m.start();   //调用Thread类中定义的start启动一个线程
		m1. start ();
	}
}

注意:如果当前线程已经启动了(就是说已经调用了start方法),再次调用start方法就会出现java.lang.IllegalThreadStateException异常

Runnable接口

在Java中也可以通过实现Runnable接口的方式实现多线程,Runnable接口中只定义了一个抽象方法:

·public void run();

通过Runnable接口实现多线程:

class 类名称 implements Runnable	//实现Runnable接口
{
	属性...;						//类中定义属性
	方法...;						//类中定义方法
	public void run(){			//覆写Runnable接口中的run方法
		线程主体;
	}
}

如以下代码:

class MyThread implements Runnable	//继承自Thread类
{
	private String name;	//表示线程的名称
	public MyThread(String name){	
		this.name=name;	//通过构造方法配置name属性
	}
	public void run(){	//覆写run方法,作为线程的主体
		for(int i=0;i<10;i++){
			System.out.println(name+"运行,i="+i);
		}
	}
}
public class ThreadDemo02
{
	public static void main(String args[]){
		MyThread m1=new MyThread("A");	//实例化对象
		MyThread m2=new MyThread("B");
		Thread t1=new Thread(m1);	//实例化Thread类
		Thread t2=new Thread(m2);
		t1.start();	//启动线程
		t2.start();	
	}
}

以上代码通过实现Runnable接口实现了多线程,但是要注意的是,一个线程启动的方法是在Thread类中的start()方法,此时Runnable接口中是没有该方法的,所以要实例化Thread类,调用其start方法。

Runnable接口与Thread类的区别

使用Thread类在操作多线程的时候无法达到资源共享的目的,而使用Runnable接口实现的多线程操作可以实现资源共享。如以下的代码:

实现Runnable接口:

class MyThread implements Runnable	//继承自Thread类
{
	private int Number1=5;	//表示线程的名称

	public void run(){	//覆写run方法,作为线程的主体
	
					for(int i=0;i<100;i++){
						if(Number1>0)
					System.out.println("ticket"+Number1--);
				}
	}
}
public class ThreadDemo02
{
	public static void main(String args[]){
		MyThread m=new MyThread();
		new Thread(m).start();
		new Thread(m).start();
		
	}
}

此时可以发现启动了两个线程,但是票的总数是5。

继承自Thread类:

class MyThread extends Thread	//继承自Thread类
{
	private int Number1=5;	//表示线程的名称

	public void run(){	//覆写run方法,作为线程的主体
	
					for(int i=0;i<100;i++){
						if(Number1>0)
					System.out.println("ticket"+Number1--);
				}
	}
}
public class ThreadDemo03
{
	public static void main(String args[]){
		MyThread m1=new MyThread();
		MyThread m2=new MyThread();
		MyThread m3=new MyThread();
		m1.start();		//启动线程
		m2.start();		//启动线程	
		m3.start();		//启动线程
	}
}

此时启动了三个线程,票的总数就是15,因为在每一个MyThread对象中都包含各自的ticket属性。

Thread类与Runnable接口的使用结论

实现Runnable接口比继承Thread类有如下明显的优点:

·适合多个相同程序代码的线程去处理同一个资源。

·可以避免由于单继承局限所带来的影响。

·增强了程序的健壮性,代码能够被多个线程共享,代码与数据是独立的。

综合以上来看:开发中使用Runnable接口是比较合适的,应该充分使用其以上特性。

线程的状态

多线程在操作中也是有一个固定的操作状态的:

·创建对象:准备好了一个多线程的对象: Thread t=new Thread();

·就绪状态:调用了start()方法,等待CPU进行调度。

·运行状态:执行了run()方法。

·阻塞状态:暂时停止执行,可能将资源交给其它资源使用。

·终止状态(死亡状态):线程执行完毕,不再进行使用。

线程的常用操作方法

多线程(认识多线程、线程的常用操作方法)

取得当前线程的名称

程序可以通过currentThread()方法取得当前正在运行的线程的名称。代码如下:

class MyThread implements Runnable	//实现Runnable接口
{
	public void run(){	//覆写run 方法
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"运行");
	}
}
public class currentThreadDemo
{
	public static void main(String args[]){
		MyThread m=new MyThread();	//实例化Runnable子类对象
		new Thread(m).start();	//让JVM为线程设置名称并启动
		new Thread(m,"线程").start();	//为线程设置名称并启动线程
		m.run();	//直接调用run方法 获得当前main方法线程名称
		//程序输出
		//Thread-0运行
		//main运行
		//线程运行
	}
}

由以上代码可以得知:如果不为一个线程设置名称,则JVN自动按Thread-0、Thread-1、Thread-2、….的格式为线程设置名称。注意:main方法的线程名称为main

扩展:既然主方法都是以线程的形式出现的,那么JAVA运行时至少应该是启动了两个线程。每当JAVA程序运行的时候,实际上都启动了一个JVM,每一个JVM实际上就是在操作系统中启动了一个进程,java本身具有垃圾收集机制,所以Java运行时至少启动了两个线程:

主线程、GC(垃圾回收的线程)

判断线程是否启动

判断线程是否启动使用isAlive()方法,返回boolean得到当前线程是否活动。

class MyThread implements Runnable	//实现Runnable接口
{
	public void run(){	//覆写run 方法
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"运行");
	}
}
public class ThreadAliveDemo
{
	public static void main(String args[])throws IllegalThreadStateException{
		MyThread m=new MyThread();	//实例化Runnable子类对象
		Thread t=new Thread(m,"自定义线程");
		System.out.println("线程执行前:"+t.isAlive());		//false
		t.start();
		System.out.println("线程启动之后:"+t.isAlive());	//true
	}
}

线程的强制运行

在线程操作中,可以使用join()方法让一个线程强制运行,线程强制运行期间,其它线程无法运行,必须等待此线程完成之后才可以继续执行。

class MyThread implements Runnable	//实现Runnable接口
{
	public void run(){	//覆写run 方法
		for(int i=0;i<50;i++){
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"运行,i="+i);
		}
		
	}
}
public class ThreadJoinDemo
{
	public static void main(String args[]){
		MyThread m=new MyThread();	//实例化Runnable子类对象
		Thread t=new Thread(m,"自定义线程");
		t.start();
		for(int i=0;i<50;i++){
			if(i>10)
				try{
				//join方法会出现异常
				t.join();
			}catch(InterruptedException e){
			}
			System.out.println("main线程运行,i="+i);
		}
	}
}

以上代码中,程序一开始自定义跟main线程会交替运行,但是当main线程中i+10时,就会强制的先执行自定义线程,待其执行完以后,再执行main线程,这就是线程的强制运行。

线程的休眠

在程序中允许一个线程进行暂时的休眠,直接使用Thread.sleep()方法即可。

class MyThread implements Runnable	//实现Runnable接口
{
	public void run(){	//覆写run 方法
		for(int i=0;i<50;i++){
			try{
				//sleep方法会出现异常
				Thread.sleep(1000);		//程序会暂停1000毫秒再执行
			}catch(InterruptedException e){
			}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"运行,i="+i);
		}
	}
}
public class ThreadSleepDemo
{
	public static void main(String args[]){
		MyThread m=new MyThread();	//实例化Runnable子类对象
		Thread t=new Thread(m,"自定义线程");
		t.start();
	}
}

以上的程序会间隔1秒钟执行一次。Sleep()方法就时暂时的休眠,指定了一定了的时间后程序会继续执行。

线程的中断

一个线程可以被另一个线程中断其操作的状态,使用interrupt()方法。

class MyThread implements Runnable	//实现Runnable接口
{
	public void run(){	//覆写run 方法
		
			try{
				//sleep方法会出现异常
				System.out.println("1、进入run方法");
				Thread.sleep(2000);		//程序会暂停1000毫秒再执行
				System.out.println("2、已经完成了休眠");
			}catch(InterruptedException e){
				System.out.println("3、休眠被终止!");
				return;		//返回方法调用处
			
			
		}
		System.out.println("4、run方法正常结束");
	}
}
public class ThreadInterruptDemo
{
	public static void main(String args[]){
		MyThread m=new MyThread();	//实例化Runnable子类对象
		Thread t=new Thread(m,"自定义线程");
		t.start();
			try{
				//sleep方法会出现异常
				Thread.sleep(10000);
			}catch(InterruptedException e){
			}
		
		t.interrupt();
	}
}

后台线程

在Java程序中,只要前台有一个线程在运行,则整个Java进程都不会消失,所以此时可以设置一个后台线程,这样即使Java进程结束了,此后台线程依然会执行。要想实现这样的操作,直接使用setDaemon()方法即可。

class MyThread implements Runnable{	// 实现Runnable接口
	public void run(){	// 覆写run()方法
		while(true){
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在运行。") ;
		}
	}
};
public class ThreadDaemonDemo{
	public static void main(String args[]){
		MyThread mt = new MyThread() ;	// 实例化Runnable子类对象
		Thread t = new Thread(mt,"线程");		// 实例化Thread对象
		t.setDaemon(true) ;	// 此线程在后台运行
		t.start() ;	// 启动线程
	}
};

此方法了解即可,不重要。

线程的优先级

优先级越高的线程,被执行的顺序就比较靠前,在Thread中存在三个常量:MAX_PRIORITY、

MIN_PRIORITY、NORM_PRIORITY执行顺序为:MAX_PRIORITY> NORM_PRIORITY>

MIN_PRIORITY、代码如下:

class MyThread implements Runnable	//实现Runnable接口
{
	public void run(){	
			System.out.println(Thread.currentThread().getName());
	}
}
public class ThreadPriorDemo
{
	public static void main(String args[]){
		Thread t1=new Thread(new MyThread(),"线程A");
		Thread t2=new Thread(new MyThread(),"线程B");
		Thread t3=new Thread(new MyThread(),"线程C");
		t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
		t2.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
		t3.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
		t1.start();
		t2.start();
		t3.start();
	}
}

实际上:MAX_PRIORITY=10、 NORM_PRIORITY=5、MIN_PRIORITY=1

同步与死锁

先看如以下的代码:

class MyThread implements Runnable{
	int ticket=5;	//假设一共有5张票
	public void run(){	
		for(int i=0;i<50;i++){
			if(ticket>0){	 //还有票的话就继续卖
				try{
					Thread.sleep(500);	//为了保证正确,加入延迟
				}catch(InterruptedException e){
					e.printStackTrace();
				}
				System.out.println("卖票:ticeket="+ticket--);
			}
		}
	}
}
public class synchronizedDemo02
{
	public static void main(String args[]){
		MyThread m1=new MyThread();	//定义线程对象
		new Thread(m1).start();		//定义Thread对象
		new Thread(m1).start();
		new Thread(m1).start();
	}
}

代码最终结果如下:

多线程(认识多线程、线程的常用操作方法)

程序的问题:从运行结果中可以发现,程序中加入了延迟操作以后,票数会变为负数,出现这种情况的原因是:一个线程有可能在还没有对票数进行减操作之前,其它线程已经将票数减少了,这样一来就出现了票数为负的情况。

问题解决:如果想解决这种问题,就必须使用线程的同步操作,所谓的同步就是指多个操作在同一个时间段内只能有一个线程进行,其它线程要等待此线程完成之后才可以执行。

使用同步

要想解决资源共享的同步操作问题,可以使用同步代码块或者是同步方法两种方式完成。

同步代码块:

之前介绍了代码块分为四种:

1、  普通代码块:是直接定义在方法之中的。

2、  构造块:直接定义在类中,优先于构造方法执行,重复调用。

3、  静态块:使用static关键字声明:优先于构造块执行,只执行一次。

4、  同步代码块:使用synchronized关键字声明的代码块,成为同步代码块。

同步代码块格式:

Synchronized(同步对象){
    需要同步的代码;
}

同步代码块必须指明同步的对象,一般情况下会将当前对象进行同步,使用this表示。

使用同步后的代码:

class MyThread implements Runnable{
	int ticket=5;
	public void run(){	
		synchronized(this){		//同步代码块,同步当前对象
		for(int i=0;i<50;i++){
			if(ticket>0){
					try{
						Thread.sleep(300);
					}catch(InterruptedException e){
						e.getStackTrace();
					}
					System.out.println("卖票"+(ticket--));	
				}
			}
		}
	}
}
public class synchronizedDemo02
{
	public static void main(String args[]){
		MyThread m1=new MyThread();
		new Thread(m1).start();
		new Thread(m1).start();
		new Thread(m1).start();
	}
}

因为使用了方法的同步之后,在同一时间段内只能又一个线程执行,所以程序的执行效率会明显降低很多。

同步方法

除了可以将需要同步的代码设置成同步代码块之外,也可以使用synchronized关键字将一个方法声明成同步方法。

同步方法定义格式:

snchronized 方法返回值 方法名称(参数列表){};

使用同步方法以后的代码:

class MyThread implements Runnable{
	int ticket=5;
	public void run(){	
		for(int i=0;i<50;i++){
		this.sale();	//调用当前类中的同步方法
		}
	}
	public synchronized void sale(){	//同步方法
	if(ticket>0){
			try{
				Thread.sleep(300);
			}catch(InterruptedException e){
				e.getStackTrace();
			}
			System.out.println("卖票"+(ticket--));	
		}
	}
}
public class synchronizedDemo03
{
	public static void main(String args[]){
		MyThread m1=new MyThread();
		new Thread(m1).start();
		new Thread(m1).start();
		new Thread(m1).start();
	}
}

死锁

1、  共享时需要进行同步操作

2、  程序中过多的同步会产生死锁。

扩展

方法定义的完整格式:

访问权限{public、default、protected、private} [final、static、synchronized] 返回值类型 方法名称(参数类型 参数名称,…..) throws Excption1,Exception2{
   rturn 返回值(没有返回值则表示返回调用处);
}

Object类对线程的支持---等待和唤醒

Object类是所有类的父类,在此类中又一下几个方法是对线程操作有所支持的。

多线程(认识多线程、线程的常用操作方法)

线程的唤醒又两个方法:notify、notifyAll。一般来说,所有等待的线程会按照顺序进行排列,如果现在采用notify()方法,则会唤醒第一个等待的线程执行,而如果使用了notifyAll()方法,则会唤醒所有正在等待状态中得线程,哪个线程的优先级高,则就有可能执行。

线程的生命周期

多线程(认识多线程、线程的常用操作方法)

一个新的线程被创建之后,通过start()方法进入到运行状态,在运行状态中可以使用yield()方法礼让,但是仍然可以进行,如果现在一个线程需要暂停,可是使用suspend()、sleep()、wait(),如果现在线程不需要再执行,则可以通过stop方法结束(如果run方法执行完毕也表示线程的结束),或者一个新的线程直接调用stop()方法也可以进行结束。

·suspend()方法:暂时挂起线程。

·resume()方法:恢复挂起的线程

·stop()方法:停止线程

因为以上方法会产生死锁的问题,所以很少使用,如果想停止一个线程,则可以使用一下委婉的方式:

class MyThread implements Runnable{
	private boolean flag = true ;	// 定义标志位
	public void run(){
		int i = 0 ;
		while(this.flag){
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()
				+"运行,i = " + (i++)) ;
		}
	}
	public void stop(){
		this.flag = false ;	// 修改标志位
	}
};
public class StopDemo{
	public static void main(String args[]){
		MyThread my = new MyThread() ;
		Thread t = new Thread(my,"线程") ;	// 建立线程对象
		t.start() ;	// 启动线程
		try{
			Thread.sleep(30) ;
		}catch(Exception e){
			
		}
		my.stop() ;	// 修改标志位,停止运行
	}
};