Java线程概念详解

线程

在这里插入图片描述

概念

1.程序:未解决某种问题,使用计算机语言编写的一些列指令(代码)的集合

2.进程:正在运行的程序(被加载到内存中),是操作系统进行资源分配的最小单位

3.线程:进程可以进一步细化为线程(比进程更小)且线程是隶属于进程的,是操作系统执行的最小的执行单元 也是cpu进行任务调度的最小单位

  • 如 :运行的QQ也是一个进程,操作系统就会为这个进程分配资源 一个聊天窗口就是一个线程,线程隶属于进程

tips:早期是没有线程的,是以进程为单位执行的,进程的单位比较大,当一个进程运行时,其他进程就不能执行了,所以后来,将进程中的多个任务细化为线程,cpu的执行单位,也是从进程进化为更小的线程

总结

  1. 一个进程可以包含多个线程
  2. 一个线程只能隶属于一个进程,线程不能脱离进程单独独立运行
  3. 一个进程中至少有一个线程,即主线程,java中mian方法就是用来启动主线程
  4. 在主线程中可以创建并启动其他线程,所有线程都共享进程的内存资源
  5. 所有线程都共享进程资源

Thread类

在Java中Thread表示线程,提供了许多的方法,来对线程的控制,可以通过继承Thread 类来实现线程

Thread常用方法

  • Thread.currentThread();
    • 获取当前运行的线程
  • run();
    • 线程要执行的任务
  • start();
    • 启动Java线程
  • setName(String name);
    • 设置线程名字
  • (String)getName();
    • 获取线程名字
  • getPriority();
    • 获取线程优先级
  • setPriority();
    • 设置线程优先级 1~10一般线程默认优先 5
  • sleep(long ms);
    • 设置线程休眠
  • join();
    • 让其他线程等待这个线程结束后,其他线程再执行

Thread构造方法

  • new Thread(Runnable runnable);
    • 接受一个任务对象
  • new Thread(Runnable runnable,String name);
    • 接受一个对象 并为对象设置名字

使用上面方法进行实例

线程1
public class MyThread extends Thread{//重写run方法,在run中执行我们要执行的方法@Overridepublic void run() {for(int i=0;i<10000;i++){System.out.println("循环main"+i);}}}

线程2
public class MyThread2 extends Thread {@Overridepublic void run() {for(int i=0;i<10000;i++){System.out.println("循环main2"+i);}}
}

public class 线程 {public static void main(String[] args) {for(int i=0;i<10000;i++){System.out.println("循环1 "+i);}for(int i=0;i<10000;i++){System.out.println("循环2 "+i);}for(int i=0;i<10000;i++){System.out.println("循环3 "+i);}for(int i=0;i<10000;i++){System.out.println("循环4 "+i);}/*这样不管怎么执行都是单线程,从上到下依次执行,所以如果想在java程序中有几件不想管的事件同时执行可以在java中创建线程,把一些需要执行的任务放在线程中执行,这样就拥有让cup执行的权利*/MyThread myThread = new MyThread();//调用start方法让程序多线程进行,重写run方法但不能调用run,不然只是普通方法的调用,依然是单线程myThread.start();MyThread2 myThread2 = new MyThread2();myThread2.start();}}

image-20231207203645612

观察结果 可知 MyThread与MyThread2是同时进行的

Runnable接口

Java中我们也可以实现Runnable接口来进行对线程的实现

思路.

  • 创建一个类 实现Runnable接口 重写run方法

  • 在main函数使用Thread构造方法传入Runnable对象

  • public class MyTask implements Runnable{@Overridepublic void run() {for(int i=0;i<10;i++){System.out.println("啊");}}
}

  • MyTask myTask = new MyTask();//创建一个线程Thread thread = new Thread(myTask);

Callable接口

Java中也可以实现Callable接口 重写 call()方法 来对线程的实现

思路.

  • 重写call()方法 call()方法有返回值 可以抛出异常,还可以处理不同类型
  • 依然使用Thread构造方法来创建一个线程

关于线程的其他概念

线程生命周期

从线程到销毁期间经历五个状态

image-20231029190539052

守护线程(也是线程的一种)

  • setDaemon();如果一个**线程是守护线程**,那么它会等待java中其他线程任务结束后,自动终止
  • 守护线程是为其他线程提供服务的,eg:jvm中的垃圾回收机制,就是一个守护线程

多线程

在一个应用程序中,存在多个线程,不同线程可以并行的执行任务

*操作系统线程任务调度算法

  1. 先来先服务调度算法
  2. 短作业优先调度算法
  3. 优先级调度算法
  4. 高响应比优先调度算法
  5. 时间片轮转调度算法
  6. 多级反馈队列调度算法(集合前几种算法的优点)

对线程进行加锁

分析

  • 多线程的优点
    • 提高程序的处理能力
    • 提高CPU的 利用率
  • 缺点
    • 线程也是需要占用内存资源和CPU资源
    • 多个线程对同一个共享资源进行访问,会出现线程安全问题

对于内存资源与CPU资源我们可以通过不断增加内存来解决

对于线程安全问题 我们则需要对 线程进行加锁

synchronized

synchronized 修饰代码块需要加一个同步对象 synchronized(同步对象)

同步对象要求

  • 多线程用到的对象必须是同一个对象
  • 可以是java类中任何类对象.
  • 作用:用来记录有没有线程进入到同步代码块中

修饰方法

  • 锁不需要我们提供,会默认提供锁对象
  • synchronized如果修饰的是非静态方法,锁的对象是this
  • 如果是静态方法,锁的对象是Class的对象 (一个类只能有一个对象)

修饰代码块例子

package day17;public class PrintNums implements Runnable{//实现线程的交替打印int num=100;Object object = new Object();@Overridepublic void run() {while(true){synchronized (object){object.notify();//唤醒线程if(num==0){break;}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"."+num+".");num--;try {object.wait();//线程等待} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}
}
package day17;public class TestPrintNums {public static void main(String[] args) {PrintNums printNums = new PrintNums();Thread t1 = new Thread(printNums,"1");Thread t2 = new Thread(printNums,"2");Thread t3 = new Thread(printNums,"3");t1.start();t2.start();t3.start();}
}

image-20231207211850022

于是我们实现了交替打印 每次只能进入一个线程

修饰方法(同步对象会有默认的)

  1. 锁不需要我们提供,会默认提供对象锁
  2. synchronized如果修饰的是非静态方法,锁的对象是this

​ synchronized如果修饰的是静态方法,锁的对象是类的Class对象,一个类只有 一个对象

  • 如果是非静态方法,那么同步对象是this(如果是非静态对象,我们可以使用Runnable创建线程方法)

  • 如果是静态方法,所得对象是当前类的Class对象

  • 当前类的Class对象:一个类加载到内存后会为这个类创建唯一的Class类的对象

  • Class类实例表示正在运行的Java应用程序中的类和接口

  • 修饰静态方法
public class SellTicket extends Thread {static int counts = 10;//10张票static Object object = new Object();@Overridepublic void run() {while (counts > 0) {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}sellTicket();}}public static synchronized void sellTicket() {if(counts>0){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"买了"+counts+"张票");--counts;}}
}
public class Test {public static void main(String[] args) {SellTicket t1 = new SellTicket();t1.setName("窗口1");SellTicket t2 = new SellTicket();t2.setName("窗口2");t1.start();t2.start();}
}

    image-20231209231353289

  • 修饰非静态方法
public class SellTickets2 implements Runnable{int t=20;//票数@Overridepublic void run() {while(t>0){try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}sell2();}}public synchronized void sell2(){if(t>0){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"买了"+t+"张票");--t;}}
}public class Test2 {public static void main(String[] args) {SellTickets2 sellTickets2 = new SellTickets2();Thread t1 = new Thread(sellTickets2,"窗口1");Thread t2 = new Thread(sellTickets2,"窗口2");t1.start();t2.start();}
}

    image-20231209231446179

ReentrantLock类加锁

  • 只能对某一代码块进行加锁,不能对整个方法加锁
  • 加锁方法如下
ReentrantLock r = new ReentrantLock();//创建 ReentrantLock对象
r.lock();<---------|//加锁|.............    |------被锁部分(一次只进去一个线程)|
r.unlock();<-------|//解锁

tips:r.unlock();最好写在finally{};代码块中,保证发生异常时,也能够解锁;

synchronized与ReentrantLock的区别

  1. synchronized是一个关键字,ReentrantLock是一个类

  2. synchronized修饰代码块和方法,ReentrantLock只能修饰代码块

  3. synchronized可以隐式的加锁和释放锁,运行出现异常可以自动释放锁

    ReentrantLock需要手动加锁和释放锁,建议在finally代码中释放锁

常用的三个方法 wait ``notify notifyAll

  • wait();方法使当前线程进入等待状态，直到另一个线程调用该对象的notify()或notifyAll()方法来唤醒它

  • notify();方法唤醒在该对象上调用wait()方法进入等待状态的一个线程，如果有多个线程在等待，则只会唤醒其中一个线程。

  • notifyAll();方法唤醒在该对象上调用wait()方法进入等待状态的所有线程。

    ​ tips:1.都是Object类中定义的方法

    ​ 2.三个方法必须在同步代码块中使用

    ​ 3.这三个方法必须通过为锁的对象调用

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