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Java 多线程

飞熊 • • 技术随笔 • 阅读 75

命运对每个人都是一样的，不一样的是各自的努力和付出不同，付出的越多，努力的越多，得到的回报也越多，在你累的时候请看一下身边比你成功却还比你更努力的人，这样，你就会更有动力。

导读：本篇文章讲解 Java 多线程，希望对大家有帮助，欢迎收藏，转发！站点地址：www.bmabk.com，来源：原文

多线程实现方式

Thread类

MyThread类继承了Thread类

 MyThread thread=  new MyThread1("窗口1");
 thread.start();

Runnable接口

自定义一个MyRunnable类来实现Runnable接口，在MyRunnable类中重写run（）方法

，创建Thread对象，并把MyRunnable对象作为Tread类构造方法的参数传递进去。

        MyRunnable myrunnable = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(myrunnable, "线程01");
        thread.start();

lambda转换为Runnable功能接口(interface)的子类的实例，然后将其传递给overloaded to take a Runnable object的Thread构造函数。

new Thread(() -> System.out.println("Lol")).start();

Callable接口

自定义一个MyThread类来实现Callable接口,在MyThread类中重写call()方法,创建FutureTask，Thread对象，并把MyCallable对象作为FutureTask类构造方法的参数传递进去，把FutureTask对象传递给Thread对象。可以获取到线程的执行结果。

public class MyThread implements Callable {
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        return 100;
    }
}

        MyThread myThread=new MyThread();
        FutureTask futureTask=new FutureTask(myThread);
        Thread thread=new Thread(futureTask);
        thread.start();
        try {
            Object o = futureTask.get();
            System.out.println(o);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } catch (ExecutionException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }

方法介绍

Java 多线程

线程生命周期

当线程被创建并启动以后，它既不是一启动就进入了执行状态，也不是一直处于执行状态。在线程的生命周期中，它要经过 新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）和死亡（Dead）5种状态。尤其是当线程启动以后，它不可能一直”霸占”着CPU独自运行，所以CPU需要在多条线程之间切换，于是 线程状态也会多次在运行、阻塞之间切换。

新建状态（NEW）：线程已创建，尚未调用start()方法启动之前。

运行状态（RUNNABLE）：线程对象被创建后，调用该对象的start()方法，并获取CPU权限进行执行。

阻塞状态（BLOCKED）：线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，它会进入同步阻塞状态。

等待状态（WAITING ）：等待状态。正在等待另一个线程执行特定动作来唤醒该线程的状态。

超时等待状态（TIME_WAITING）：有明确结束时间的等待状态。

终止状态（TERMINATED ）：当线程结束完成之后就会变成此状态。

线程的操作方法

start：使该线程开始执行，Java虚拟机底层调用该线程的start0( )方法；

run：调用线程对象run方法。start底层会创建新的线程，run是一个简单的方法调用，不会启动新线程。

sleep：在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠；醒来后进入就绪状态。

interrupt：中断线程，但并没有真正结束线程，所以一般用于中断正在休眠线程。

yield：线程的礼让。yield()方法的执行会让当前线程从“运行状态”回到“就绪状态”。

join：线程的插队

守护线程

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。虚拟机在非守护线程都结束时，守护线程会陆续结束。

线程同步

线程安全

什么是线程安全性

当多个线程访问某个类时，不管运行时环境采用 何种调度方式 或者这些进程将如何交替执行，并且在主调代码中不需要任何额外的同步或协同，这个类都能表现出正确的行为，那么就称这个类就是线程安全的。


线程安全性的三个体现


原子性：提供互斥访问，同一时刻只能有一个线程对数据进行操作(Atomic、CAS算法、synchronized、Lock)


可见性：一个主内存的线程如果进行了修改，可以及时被其他线程观察到(synchronized、volatile)


有序性：如果两个线程不能从 happens-before原则 观察出来，那么就不能观察他们的有序性，虚拟机可以随意的对他们进行重排序，导致其观察观察结果杂乱无序(happens-before原则)

线程同步机制

解决线程并发问题的方法是线程同步，线程同步就是让线程排队，就是操作共享资源要有先后顺序，一个线程操作完之后，另一个线程才能操作或者读取。

使用synchronized关键字， 同步方法或者同步代码块。需要唯一的同步监视器。

买票问题

public class MyThread1 extends Thread{
    public MyThread1(String name) {
        super(name);
    }

    static int ticket=0;
    static Lock lock=new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
       while (true){
           lock.lock();
           if(ticket==100)
               break;
           else {
               try {
                   Thread.sleep(10);
               } catch (InterruptedException e) {
                   throw new RuntimeException(e);
               }
               ticket++;
               System.out.println(getName()+"在卖第"+ticket+"张票");
               lock.unlock();
           }
       }
    }
}

        MyThread1 thread=  new MyThread1("窗口1");
        MyThread1 thread1=new MyThread1("窗口2");
        MyThread1 thread2=new MyThread1("窗口3");
        thread.start();
        thread1.start();
        thread2.start();

注：

Volatile关键字的作用主要有如下两个：

1.线程的可见性：当一个线程修改一个共享变量时，另外一个线程能读到这个修改的值。

2. 顺序一致性：禁止指令重排序。

死锁

多个线程各自占有一个资源，并且相互等待其他线程占有的资源才能运行，从而导致另个或者多个线程都在等待对方释放资源，都停止了执行。某一个同步代码块同时拥有“两个以上对象的锁”时，就可能会发生“死锁”的问题。

Lock 锁也称同步锁，java.util.concurrent.locks.Lock 机制提供了⽐ synchronized 代码块和 synchronized ⽅法更⼴泛的锁定操作，同步代码块 / 同步⽅法具有的功能 Lock 都有，除此之外更强⼤，更体现⾯向对象。创建对象 Lock lock = new ReentrantLock() ，加锁与释放锁⽅法如下：

public void lock() ：加同步锁

public void unlock() ：释放同步锁

synchronized和Lock的对比：

Lock是显式锁（手动开启和关闭锁，别忘记关闭），synchronized是隐式锁，除了作用域就自动释放。

Lock只是代码块锁（执行体放在开启锁和关闭锁中间），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）。

线程池

经常创建和销毁线程，消耗特别大的资源，比如并发的情况下的线程，对性能影响很大。线程池就是问题为了解决这个问题，提前创建好多个线程，放在线程池中，使用时直接获取，使用完放回线程池中，可以避免频繁的创建、销毁，实现重复利用。

       ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        MyRunnable  myThread2=new MyRunnable();
        executorService.submit(myThread2);

阻塞队列

他也是队列的一种，那么他肯定是一个先进先出（FIFO）的数据结构。与普通队列不同的是，他支持两个附加操作，即阻塞添加和阻塞删除方法。BlockingQueue是实现了Queue接口，一般使用两种如下。

  • ArrayBlockingQueue 由数组构成的有界阻塞队列

  • LinkedBlockingQueue 由链表构成的有界阻塞队列

阻塞添加：当阻塞队列是满时，往队列里添加元素的操作将被阻塞。

阻塞移除：当阻塞队列是空时，从队列中获取元素/删除元素的操作将被阻塞。

生产

add、offer、put这3个方法都是往队列尾部添加元素，区别如下：

add：不会阻塞，添加成功时返回true，不响应中断，当队列已满导致添加失败时抛出IllegalStateException。

offer：不会阻塞，添加成功时返回true，因队列已满导致添加失败时返回false，不响应中断。

put：会阻塞会响应中断。

消费

take、poll方法能获取队列头部第1个元素，区别如下：

take：会响应中断，会一直阻塞直到取得元素或当前线程中断。

poll：会响应中断，会阻塞，阻塞时间参照方法里参数timeout.timeUnit，当阻塞时间到了还没取得元素会返回null

综合练习（leetcode)

给你一个类：

public class Foo {

public void first() { print(“first”); }

public void second() { print(“second”); }

public void third() { print(“third”); }

}

三个不同的线程 A、B、C 将会共用一个 Foo 实例。

线程 A 将会调用 first() 方法

线程 B 将会调用 second() 方法

线程 C 将会调用 third() 方法

请设计修改程序，以确保 second() 方法在 first() 方法之后被执行，third() 方法在 second() 方法之后被执行。

输入：nums = [1,2,3]

输出：”firstsecondthird”

解释：

有三个线程会被异步启动。输入 [1,2,3] 表示线程 A 将会调用 first() 方法，线程 B 将会调用 second() 方法，线程 C 将会调用 third() 方法。正确的输出是 “firstsecondthird”。

引用leetcode精选代码

public class Foo {
    private volatile int flag = 1;
    //创建一把锁
    private final Object object = new Object();

    public Foo() {

    }

    public void first(Runnable printFirst) throws InterruptedException {
        synchronized (object) {
            while (flag != 1){
                //如果当前标志不是1，那就阻塞当前线程，释放锁，等待被唤醒再重新执行
                //被唤醒的线程需要重新竞争锁对象,获得锁的线程可以从wait处继续往下执行
                object.wait();
            } 
            printFirst.run();
            flag = 2;
            object.notifyAll();
        }
    }

    public void second(Runnable printSecond) throws InterruptedException {
        synchronized (object) {
            while (flag != 2){
                //如果当前标志不是2，那就阻塞当前线程，释放锁，等待被唤醒再重新执行
                //被唤醒的线程需要重新竞争锁对象,获得锁的线程可以从wait处继续往下执行
                object.wait();
            } 
            printSecond.run();
            flag = 3;
            object.notifyAll();
        }
    }

    public void third(Runnable printThird) throws InterruptedException {
        synchronized (object) {
            while (flag != 3){
                //如果当前标志不是3，那就阻塞当前线程，释放锁，等待被唤醒再重新执行
                //被唤醒的线程需要重新竞争锁对象,获得锁的线程可以从wait处继续往下执行
                object.wait();
            } 
        }
        printThird.run();
    }
}

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文章由极客之音整理，本文链接：https://www.bmabk.com/index.php/post/143051.html

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