Java知识点总结之多线程基础

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一、线程相关概念

1、程序：是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。简单的说：就是我们写的代码。

2、进程：是指运行中的程序，比如我们使用QQ，就启动了一个进程，操作系统就会为 该进程分配内存空间。当我们使用迅雷，又启动了一个进程，操作系统将为迅雷分配新的内存空间。

进程是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是动态过程：有它自身的产生、存在和消亡的过程。

3、线程：是进程创建的，是进程的实体，一个进程可以有多个线程，例如使用迅雷下载文件，迅雷相当于进程，下载的文件相当于线程。

4、单线程：同一时刻，只允许执行一个线程。

5、多线程：同一时刻，可以执行多个线程。例如：使用迅雷可以同时下载多个文件。

6、并发：同一时刻，多个任务交替进行。单核CPU实现的多任务就是并发。

7、并行：同一时刻，多个任务同时进行。多核CPU可以实现并行，当任务较多时，并发和并行有可能同时发生。

二、线程基本使用

创建线程有两种方法：

1、继承Thread类，重写run方法。

2、实现Runnable接口，重写run方法。

注意：Thread类实现了Runnable接口。

(一) 继承Thread类，重写run方法

public class Thread01 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Cat cat = new Cat();
        cat.start();
        System.out.println("主线程" + Thread.currentThread().getName());
        for (int i = 1; i <= 5; i++) {
            System.out.println("主线程i=" + i);
            Thread.sleep(1000);
        }
    }}class Cat extends Thread{
    int times = 0;
    @Override    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("你好" + (++times) + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (times == 5){
                break;
            }
        }
    }}

1、在继承Thread类，重写了run()方法后，在main方法中需要创建对象，并调用start()方法，启动线程。

2、使用start()方法，会调用重写的run()方法。

3、如果main方法中，start()方法后面还有执行语句，并且run()方法中也有执行语句，main线程中会启动一个子线程Thread-0，主线程不会阻塞，主线程与子线程会交替执行。

注意：如果主线程执行完毕，但子线程未执行完，进程不会结束，所有线程执行完毕后，进程自动结束。

4、在主线程中为什么使用start()方法去调用run()方法，而不是直接调用run()方法，因为run()方法是一个普通方法，没有真正启动线程，如果调用run()方法，就会将run()方法执行完毕后，再执行main方法剩余语句，主线程就会阻塞。

所以上面程序都运算结果是：

主线程main
主线程i=1你好1Thread-0主线程i=2你好2Thread-0主线程i=3你好3Thread-0主线程i=4你好4Thread-0主线程i=5你好5Thread-0

(二) 实现Runnable接口，重写run方法

public class Thread02 {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        Thread thread = new Thread(dog);
        thread.start();
    }}class Dog implements Runnable{
    @Override    public void run() {
        int count = 0;
        while (true) {
            System.out.println("小狗汪汪叫" + (++count) + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (count == 10){
                break;
            }
        }
    }}

1、因为Runnable接口中没有start()方法，所以需要代理。

2、先在main方法中需要创建对象，然后创建一个Thread对象，将之前创建的对象传入Thread，借助Thread，调用start()方法，创建线程。

3、建议使用Runnable，因为实现Runnable接口更加适合多个线程共享一个资源的情况，避免了单继承的限制。

三、线程终止

(一)基本说明

1、当线程执行完任务时会自动退出。

2、也可以使用变量控制run()方法退出终止线程。

(二)操作

1、如果一个线程中的run()方法内部是一个while(true){},即一个无限循环。

2、我们可以在线程内部，创建一个boolean属性loop，让loop = true，然后while(loop){}。

3、再提供一个setLoop方法，这样就可以在其他类中调用setLoop方法，改变boolean值，来控制线程终止。

(三)代码演示

public class ThreadExit {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        T t = new T();
        t.start();
        Thread.sleep(10000);
        t.setLoop(false);
    }}class T extends Thread{
    private boolean loop = true;
    private int times = 0;
    
    @Override    public void run() {
        while (loop){
            System.out.println("hello" + (++times));
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public void setLoop(boolean loop) {
        this.loop = loop;
    }}

四、线程常用方法

(一)第一组

1、setName：设置线程名称，使之与参数name相同。

2、getName：返回该线程名称。

3、start：使该线程开始执行，JAVA虚拟机底层调用该线程的start0方法。

4、run：调用线程对象的run方法。

5、setPriority：更改线程的优先级。

6、getPriority：获取线程的优先级。

7、sleep：在指定的毫秒数内，让当前正在执行的线程休眠。

8、interrupt：中断线程。

注意事项：

1、start()底层会创建新的线程，调用run()，run()就是一个简单的方法调用，不会启动新线程。

2、中断线程一般用于中断正在休眠的线程，并没有真正的结束线程，所以如果线程中每输出内容后，会调用Thread.sleep()进行休眠的话，我们可以调用interrupt()方法将其提前唤醒。

代码演示：

public class ThreadMethod01 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        T t = new T();
        t.setName("邱崇源");
        t.setPriority(1);
        t.start();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("hi" + i);
        }
        System.out.println(t.getName() + "优先级是" + t.getPriority());
        t.interrupt();
    }}class T extends Thread{
    @Override    public void run() {
        while (true){
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在吃包子" + i);
            }
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "休眠中");
                Thread.sleep(10000);
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被唤醒了");
            }
        }
    }}

(二)第二组

1、yield：是一个静态方法，表示线程的礼让。让出CPU，让其他线程执行，但是不一定成功，因为这取决于CPU，如果CPU认为两个线程可以一起执行，则不进行礼让，所以如果CPU的核数多，并且线程数少，礼让就会大概率失败。

2、join：表示线程的插队，假如主线程与子线程正在交替运行，我们想先让子线程执行完毕，然后再让主线程执行，就可以使用线程插队，在主线程中，创建子线程对象，并调用join方法，可以实现线程插队，线程插队一定会成功，先执行完插入线程任务后，再继续执行主线程。

代码演示：

public class ThreadMethod02 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        A a = new A();
        a.start();
        for (int i = 1; i <= 20; i++) {
            System.out.println("主线程(小弟)吃了" + i + "个包子");
            Thread.sleep(1000);
            if (i == 5) {
                System.out.println("主线程(小弟)让子线程(大哥)先吃");
                a.join();
                //Thread.yield();
                System.out.println("子线程(大哥)吃完了，主线程(小弟)接着吃");
            }
        }
    }}class A extends Thread {
    @Override    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 20; i++) {
            System.out.println("子线程(大哥)吃了" + i + "个包子");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }}

五、用户线程和守护线程

1、用户线程：也叫工作线程，线程的任务执行完或通知方式结束。

2、守护线程：一般是为工作线程服务的，当所有的用户线程结束，守护线程自动结束。

应用场景：

如果有两个线程，主线程运行结束，但子线程是无限循环。我们想让主线程结束的同时，子线程也结束，就需要让子线程变成守护线程。

在主线程中，创建子线程对象，并调用setDaemon（true），让子线程变成守护线程。

注意：一定要放在start方法之前。

代码演示：

public class ThreadMethod03 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyDaemonThread myDaemonThread = new MyDaemonThread();
        myDaemonThread.setDaemon(true);
        myDaemonThread.start();
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            System.out.println("宝强正在辛苦工作...");
            Thread.sleep(1000);
        }
        System.out.println("宝强回家了，宋喆仓惶跑路...");
    }}class MyDaemonThread extends Thread{
    @Override    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("马蓉与宋喆正在爽歪歪...");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }}

六、线程的生命周期

1、JDK 中用 Thread.State 枚举表示了线程的几种状态

2、线程状态转换图

七、线程的同步

1、应用场景：

假如有100张票，有三个线程同时进入该方法买票，票就有可能超卖。所以我们需要线程同步机制，保证数据在同一时刻，最多有一个线程访问。

可以采取同步方法，在方法中加入synchronized关键字。

也可以采用同步代码块，synchronized（对象）{}。

注意：synchronized是非公平锁，如果这次第一个线程访问了数据，那么下一次第一个线程也有可能访问到数据。

如果同步方法是非静态的，那么锁可以是this，也可以是其他对象，但要求是同一个对象。

例：synchronized（this）。

如果同步方法是静态的，锁为当前类本身。

例：synchronized（类名：class）。

2、代码演示：

public class SellTicket {
    public static void main(String[] args) {
        SellTicket02 sellTicket04 = new SellTicket02();
        Thread thread1 = new Thread(sellTicket04);
        Thread thread2 = new Thread(sellTicket04);
        Thread thread3 = new Thread(sellTicket04);
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();
    }}class SellTicket02 implements Runnable {
    public static int ticket = 100;
    private boolean loop = true;

    public synchronized void sell() {
        if (ticket <= 0) {
            loop = false;
            return;
        }
        System.out.println("卖出了一张票,还剩" + (--ticket) + "张");
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    @Override    public void run() {
        while (loop) {
            sell();
        }
    }}

八、线程的死锁

1、基本介绍

多个线程都占用了对方的锁资源，但不肯相让，就导致了死锁，在编程中，一定要避免死锁的发生。

2、发生场景：

例如：A和B的面前都各有两道门，A的第一道门是o1，第二道门是o2。B的第一道门是o2，第二道门是o1。他们的面前有两把锁，一个是o1锁，一个是o2锁，假如A抢到了o1锁，B抢到了o2锁，但是他们只可打开各自的第一道门，第二道门都没有打开，那么他们都无法释放自己的锁资源，又不可能相让，因此发生了死锁。

3、代码演示：

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() {  
		if (flag) { 
			synchronized (o1) { 
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入 1"); 
				synchronized (o2) { 
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入 2"); 
				} 
			} 
		} else {
			synchronized (o2) { 
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入 3"); 
				synchronized (o1) {  
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入 4"); 
				} 
			} 
		} 
	} }

九、释放锁

1、下面操作会释放锁

当前线程的同步方法，同步代码块执行结束。
当前线程在同步代码块，同步方法中遇到break，return。
当前线程在同步代码块，同步方法中出现了未处理的错误或异常，导致异常结束。
当前线程在同步代码块，同步方法中执行的线程对象的wait方法，当前线程暂停，并释放锁。

2、 下面操作不会释放锁

线程执行同步代码块和同步方法时，程序调用Thread.sleep()，Thread.yield()方法暂停当前线程的执行，不会释放锁。
线程执行同步代码块时，其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起，该线程不会释放锁。

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