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什么是多线程

程序员飞鸟发表于 2022/06/13 15:20:59 2022/06/13

【摘要】什么是多线程程序、进程、线程程序：从所周知的，编写代码组成的。进程：可以理解为运行中的程序，比如启动QQ，就启动一个进程，操作系统会为进程分配内存空间。线程：由进程创建的，是进程的一个实体。单线程和多线程的区分：同一个时刻，只允许执行一个线程同一个时刻，可以执行多个线程，比如QQ可以同时打开多个聊天窗口并发和并行（理解）一个多个任务交替执行，一个多个任务同时执行创建线程的两种方式通过继承...

什么是多线程

程序、进程、线程

程序：从所周知的，编写代码组成的。
进程：可以理解为运行中的程序，比如启动QQ，就启动一个进程，操作系统会为进程分配内存空间。
线程：由进程创建的，是进程的一个实体。

单线程和多线程的区分：

同一个时刻，只允许执行一个线程
同一个时刻，可以执行多个线程，比如QQ可以同时打开多个聊天窗口

并发和并行（理解）

一个多个任务交替执行，一个多个任务同时执行

创建线程的两种方式

通过继承 Thread 的方法和实现 Runnable 接口的方式创建多线程，哪个好？

实现Runnable接口好，原因有两个：

①、避免了Java单继承的局限性
②、适合多个相同的程序代码去处理同一资源的情况，把线程、代码和数据有效的分离，更符合面向对象的设计思想。

①、继承 Thread 的方法

当一个类（cat类）继承了 Thread 类，该类就可以当做线程使用
我们会重写 run 方法，写上自己的业务代码
run Thread 类实现了 Runnable 接口的 run

package threaduse;

public class Thread01 {
    public static void main(String[] args) {
        Cat cat = new Cat();
        cat.start();//启动线程
    }
}
class Cat extends Thread{
int times=0;
        public void run () { //重写 run 方法，写上自己的业务逻辑
            while(true) {
        System.out.println("猫会跑"+times++);
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                if(times==8){ //当时间到第8秒时，自动跳出
                    break;
                }

            }

    }

}

②、runnable接口实现run方法

1、dog.start();这里不能调用 start
2、创建了 Thread 对象，把 dog 对象(实现 Runnable),放入 Thread

package threaduse;

public class Thread02 {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        
        // dog.start();这里不能调用 start
        //创建了 Thread 对象，把 dog 对象(实现 Runnable),放入 Thread
        
        Thread thread = new Thread(dog);
        thread.start();
    }
}
class Dog implements Runnable{//通过实现 Runnable 接口，开发线程
    int count=0;
    public void run(){
        while (true){
            System.out.println("小狗会汪汪叫。。"+(++count)+Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000); //休眠1秒
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if(count==8){
                break;
            }
        }

    }
}

为什么要重写run方法

因为run方法是用来封装被线程执行的代码。

run()方法和start()方法有什么区别？

run()：封装线程执行的代码，直接调用相当于调用普通方法。
start()：启动线程，然后由JVM 调用此线程的 run() 方法。

设计模式

package threaduse;

public class Thread02 {
    public static void main(String[] args) {
//        Dog dog = new Dog();
//       // dog.start();这里不能调用 start
//        //创建了 Thread 对象，把 dog 对象(实现 Runnable),放入 Thread
//        Thread thread = new Thread(dog);
//        thread.start();


        tiger tiger = new tiger();
        ThreadProxy threadProxy = new ThreadProxy(tiger);
        threadProxy.start();
    }
}
class Animal{}
class tiger extends Animal implements Runnable{
    public void run(){
        System.out.println("老虎嗷嗷叫");
    }
}
//线程代理类 , 模拟了一个极简的 Thread
class ThreadProxy implements Runnable{
private Runnable target =null;//属性，类型是Runnable
    public void run() {
        if(target!=null){
            target.run();//动态绑定（运行类型 Tiger）
        }
    }
    public ThreadProxy(Runnable target){
        this.target=target;//构造方法
    }
    public void start(){
        start0();//这个方法时真正实现多线程方法
    }
    public void start0(){
        run();
    }
}
class Dog implements Runnable{//通过实现 Runnable 接口，开发线程
    int count=0;
    public void run(){
        while (true){
            System.out.println("小狗会汪汪叫。。"+(++count)+Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if(count==8){
                break;
            }
        }

    }
}

手动实践编程题

编写一个程序，创建两个线程，一个线程每隔1秒输出“helloworld”，输出10次退出，一个线程每隔1秒输出“hi”，输出5次退出（可以手动敲一下.狗头）

package threaduse;
//编写一个程序，创建两个线程，一个线程每隔1秒输出“helloworld”，输出10次退出，
// 一个线程每隔1秒输出“hi”，输出5次退出
public class Thread03 {
    public static void main(String[] args) {
        T1 t1 = new T1();
        T2 t2 = new T2();
        Thread thread1 = new Thread(t1);
        Thread thread2 = new Thread(t2);
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}
class T1 implements Runnable{
    int count=0;
    public void run(){
        while (true){
            System.out.println("helloworld"+(++count)+Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if(count==10){
                break;
            }
        }
    }
}
class T2 implements Runnable{
    int count=0;
    public void run(){
        while (true){
            System.out.println("hi"+(++count)+Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if(count==5){
                break;
            }
        }

    }
}

编程模拟三个售票窗口售票100张

package threaduse;
//编程模拟三个售票窗口售票100张，
// 分别使用继承Thread和实现Runnable方式，并分析有什么问题？
public class Thread04 {
    public static void main(String[] args) {
        SellTicket sellTicket = new SellTicket();

        new Thread(sellTicket).start();//第一个售票窗口
        new Thread(sellTicket).start();//第二个售票窗口
        new Thread(sellTicket).start();//第三个售票窗口

    }
}
class SellTicket extends Thread{
    private static int  num=100;
    public  void run(){
        while (true){
            if(num<=0){
                System.out.println("售票结束。。");
                break;

            }
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("窗口"+Thread.currentThread().getName()+"售出一张票"+"剩余票数="+(--num));
        }
    }
}

手动实践编程题

启动一个线程t，要求main线程中去停止线程t，关键代码块

成员内部类中

package exit;

public class ThreadExit {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        T t = new T();
        new Thread(t).start();
        System.out.println("main线程休眠10秒");
        Thread.sleep(10*1000);
        t.setLoop(false);
    }
}
class T implements Runnable{
    private boolean loop=true;
    private int count=0;

    public void run(){
        while(loop){
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("a运行中。。。"+(++count));
        }
    }
    public void setLoop(boolean loop){
        this.loop=loop;
    }

}

线程常用方法

$[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-kwlvk0H3-1654516203869)(C:\Users\admin\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20220602184235465.png)]$

interrupt 中断线程

编程题

两个线程同时执行，当主线程执行输出5次时，让子线程执行剩下15次输出，主线程再次执行。

public class ThreadMethodExercise {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t3 = new Thread(new T3());//创建子线程
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            System.out.println("hi " + i);
            if(i == 5) {//说明主线程输出了 5 次 hi
                t3.start();//启动子线程 输出 hello... t3.join();
                t3.join();// 立即将 t3 子线程，插入到 main 线程，让 t3 先执行
            }
            Thread.sleep(1000);//输出一次 hi, 让 main 线程也休眠 1s
        }
    }
}

class T3 implements Runnable {
    private int count = 0;
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("hello " + (++count));
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (count == 10) {
                break;
            }
        }
    }
}

Thread.yield;礼让不一定成功
t3.join();插队一定成功

用户线程和守护线程

//设t为子线程，即设为守护线程，当所有线程结束后，t也自动结束
//如果没有设置，那么main线程执行完毕，t也不退出
//前提是子线程无限循环
t.setDaemon(true);//关键字
t.start();

6种线程

public enum State {
    NEW,
    RUNNABLE,
    BLOCKED,
    WAITING,
    TIMED_WAITING,
    TERMINATED;
}

package state;

public class ThreadState {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        T t = new T();
        System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
        t.start();

        while (Thread.State.TERMINATED != t.getState()) {
            System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
            Thread.sleep(1000);
        }
        System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
    }
}
class T extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("hi " + i);
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            break;
        }
    }
}

线程同步机制（重点）

编程模拟三个售票窗口售票100张，
分别使用继承Thread和实现Runnable方式，并分析有什么问题？

package sys;

public class Thread05 {

    public static void main(String[] args) {

        SellTicket3 sellTicket3 = new SellTicket3();

        new Thread(sellTicket3).start();//第一个售票窗口
        new Thread(sellTicket3).start();//第二个售票窗口
        new Thread(sellTicket3).start();//第三个售票窗口

    }

}
class SellTicket3 implements Runnable{

    private int num=100;
    private boolean loop =true;
    public synchronized void sell(){ //同步线程，只允许一个线程执行

        if(num<=0){
            System.out.println("售票结束。。");
            loop=false;
            return;

        }
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("窗口"+Thread.currentThread().getName()+"售出一张票"+"剩余票数="+(--num));
    }
    public void run(){
        while (loop){

            sell();

        }
    }
}

互斥锁

//1. public synchronized static void m1() {} 锁是加在 SellTicket03.class
//2. 如果在静态方法中，实现一个同步代码块
/*
    synchronized (SellTicket4.class) {
        System.out.println("m2");
    }
*/
    public synchronized static void m1() {
    }
    public static void m2() {
        synchronized (SellTicket4.class) {
            System.out.println("m2");
        }

1、 public synchronized void sell() {} 就是一个同步方法
2、这时锁在this对象
3、也可以在代码块上写synchronize，同步代码块，互斥锁还是在this对象

package sys;
//编程模拟三个售票窗口售票100张，
// 分别使用继承Thread和实现Runnable方式，并分析有什么问题？
public class Thread06 {

    public static void main(String[] args) {

        SellTicket4 sellTicket3 = new SellTicket4();

        new Thread(sellTicket3).start();//第一个售票窗口
        new Thread(sellTicket3).start();//第二个售票窗口
        new Thread(sellTicket3).start();//第三个售票窗口

    }

}


class SellTicket4 implements Runnable{

    private int num=50;
    private boolean loop =true;
    Object object=new Object();
    

        public  void sell() { //同步方法，同一个时刻，只允许一个sell线程执行
        synchronized (object) {

            if (num <= 0) {
                System.out.println("售票结束。。");
                loop = false;
                return;

            }
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "售出一张票" + "剩余票数=" + (--num));
        }
    }
    public void run(){
        while (loop){

            sell();

        }
    }
}

线程的死锁

多个线程都占用对方的锁资源，但不肯互让，导致了死锁

package DeadLock;

public class DeadLock{
    public static void main(String[] args) {
        //模拟死锁现象
        DeadLockDemo A = new DeadLockDemo(true);
        A.setName("A 线程");
        DeadLockDemo B = new DeadLockDemo(false);
        B.setName("B 线程");
        A.start();
        B.start();
    }
}

class DeadLockDemo extends Thread {
    static Object o1 = new Object();// 保证多线程，共享一个对象,这里使用 static
    static Object o2 = new Object();
    boolean flag;
    public DeadLockDemo(boolean flag) {//构造器
        this.flag = flag;
    }
    @Override
    public void run() {
//下面业务逻辑的分析
//1. 如果 flag 为 T, 线程 A 就会先得到/持有 o1 对象锁, 然后尝试去获取 o2 对象锁
//2. 如果线程 A 得不到 o2 对象锁，就会 Blocked
//3. 如果 flag 为 F, 线程 B 就会先得到/持有 o2 对象锁, 然后尝试去获取 o1 对象锁
//4. 如果线程 B 得不到 o1 对象锁，就会 Blocked
        if (flag) {
            synchronized (o1) {//对象互斥锁, 下面就是同步代码
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入 1");
                synchronized (o2) { // 这里获得 li 对象的监视权
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入 2");
                }
            }
        } else {
            
            synchronized (o2) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入 3");
                synchronized (o1) { // 这里获得 li 对象的监视权
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入 4");
                }
            }
        }
    }
}

编程题

在main方法中启动两个线程

第1个线程循环随机打印100以内的整数

直到第2个线程从键盘读取了“Q”命令

package Homework01;

import java.util.Locale;
import java.util.Scanner;

public class Homework01 {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();
        B b = new B(a);
        a.start();
        b.start();
    }
}
class A extends Thread{
    private boolean loop =true;
    public void run(){

        while(loop){
            System.out.println((int)(Math.random()*100 +1));
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }

    }

    public void setLoop(boolean loop) {
        this.loop = loop;
    }
}
class B extends Thread{
    private A a;
    private Scanner scanner=new Scanner(System.in);

    public B(A a){
        this.a=a;

    }
    public void run() {
        while (true) {
            //接受用户输入
            System.out.println("请输入（Q）指令结束退出:");
            char key=scanner.next().toUpperCase().charAt(0);
            if(key=='Q'){
                //以通知方式结束a线程
                a.setLoop(false);
                System.out.println("b线程退出");
                break;
            }
        }
    }
}

编程题

有2个用户分别从同一个卡上取钱（总额：1000）

每次都取1000，当余款不足时，就不能取款了

不能出现超取现象线程同步问题

package Homework02;


public class Mon01 {
    public static void main(String[] args) {
        A a = new A();

        Thread thread1 = new Thread(a);
        thread1.setName("用户1");
        Thread thread2 = new Thread(a);
        thread2.setName("用户2");
        thread1.start();//第一个用户
        thread2.start();//第二个用户



    }


}
//涉及多个线程共享资源，使用接口的实现
class A implements Runnable{
    private int num=10000;
    public boolean loop=true;


    public void run(){
        while(loop){
           synchronized (this){
                if(num<0){
                    System.out.println("余款不足，不能取款");
                    loop=false;
                    return;
                }
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
               num -=1000;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+"剩余余款:"+num);
            }

        }

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