java之线程(线程的创建方式、java中的Thread类、线程的同步、线程的生命周期、线程之间的通信)

时间:2023-12-28 16:12:26

CPU:10核 主频100MHz

1核  主频    3GHz

那么哪一个CPU比较好呢?

CPU核不是越多越好吗?并不一定。主频用于衡量GPU处理速度的快慢,举个例子10头牛运送货物快还是1架飞机运算货物快?显然是1架飞机,因此1核3GHz的CPU较好,当然,在相同主频的情况下,CPU当然是越多越好。

在Java中,JVM虚拟机允许运行多个线程,他通过java.lang.Thread类来实现

Thread类特性:

  • 每个线程都是通过某个特定的Thread对象的run()方法来完成操作的,经常把run()方法主体称为线程体;
  • 通过该Thread()对象的start()方法来调用这个线程;

构造方法:

  • Thread():创建新的Thread对象;
  • Thread(String threadname):创建线程并为其指定线程实例名;
  • Thread(Runnable target):指定创建线程的目标对象,它实现了Runnable接口中的run方法;
  • Thread(Runnable target,String name):创建新的Thread对象;

一、创建线程的两种方式:
1.继承Thread类

  • 定义子类并继承Thread类
  • 子类中重写Thread类中run方法
  • 创建Thread子类对象,即创建了线程对象
  • 调用线程对象的start方法:启动线程,调用run方法
package testThread;

public class TestThread extends Thread{
public void run() {
System.out.println("多线程运行的代码");
for(int i=0;i<10;i++) {
System.out.println("这是多线程的逻辑代码");
}
}
}
package testThread;

public class Test {
public static void main(String[] args) {
Thread t0 = new TestThread();
//在开启了线程后,线程与main()方法并行运行
t0.start();//启动线程
}
}

2.实现Runnable接口

  • 定义子类,实现Runnable接口
  • 子类中重写Runnable接口中的run方法
  • 通过Thread类含参构造器创建线程对象
  • 将Runanable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造方法中
  • 调用Thread类的start方法:开启线程、调用Runnable子类接口的run方法
package testThread;

public class TestRunnable implements Runnable{

    @Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始运行");
for(int i=0;i<10;i++) {
System.out.println("这是多线程的逻辑代码");
}
} }
package testThread;

public class Test {
public static void main(String[] args) {
Thread t0 = new Thread(new TestRunnable());
t0.start();
Thread t1 = new Thread(new TestRunnable(),"线程t1");
t1.start();
}
}

对于这种方式创建线程,可以给每个线程进行命名,否则默认为Thread-num。

利用实现方式:避免了单继承的局限性、多个线程可以共享同一个接口实现类对象,非常适合多个相同线程来处理同一份资源。

二、Thread类的相关方法

(1)基础方法

void start():启动线程

run():线程在被调度时执行的操作名称

String getName():返回线程的名称

void setName(String name):设置线程的名称

static currentThread():返回当前线程

(2)优先级方法

  • 数字越大,优先级越高:MAX_PRIORITY(10)、MIN_PRIORITY(1)、NORM_PRIORITY(5)

getPriority():获得优先级

setPriority(int newPriority):设置优先级

线程创建时继承父线程的优先级

(3)其它方法

static void yield():线程让步

  • 暂停当前正在执行的线程,把执行机会让给优先级相同或更高的线程;
  • 若队列中没有同优先级的线程,忽略此方法;

join():当某个程序执行流中调用其它线程的join()方法时,调用线程将被阻塞,直到join()方法加入的join线程执行完毕为止。

  • 低优先级的线程也可以获得执行

static void sleep(long millis):指定时间,毫秒

  • 令当前活动线程在指定时间段内放弃对CPU控制,使其它线程有机会被执行,时间到后排队;
  • 抛出InterruptedException异常

stop():强制线程生命周期结束

boolean isAlive():判断线程是否还活着

三、线程的生命周期

JDK中用Thread.State来表示线程的状态,包括:

新建:声明并实例化之后;

就绪:执行start之后;

运行:得到cpu的使用权,run()方法开始运行;

阻塞:run()方法停止执行,处于等待状态;

死亡:线程完成了全部工作或被提前终止;

java之线程(线程的创建方式、java中的Thread类、线程的同步、线程的生命周期、线程之间的通信)

四、线程的同步

问题:假设账户上有4000,现在有两个线程,分别各取2000,由于这两个线程是并行的,因此都可能取成功,此时账户上就是-1000了,这显然是不合法的。因此,要引入线程的同步,所谓同步,并不是指同时运行,而是指协同步伐,也就是线程按先后顺序依次执行,这样当取出2000后,账户剩余1000,再进行取2000就不会成功了。

package testThread;

public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account();
User u_weChat = new User(account,);
User u_zhifubao = new User(account,);
Thread wechat = new Thread(u_weChat,"微信");
Thread zhifubao = new Thread(u_zhifubao,"支付宝");
wechat.start();
zhifubao.start(); }
}
class Account{
public static int money = ; public void get(int m) {
String thread = Thread.currentThread().getName();
System.out.println("正在运行:"+thread);
if(money<m) {
System.out.println(thread+"操作-账户金额不足:" + money);
}else {
System.out.println(thread+"操作-账户原有金额:"+money);
System.out.println(thread+"操作-取款金额:"+m);
money = money - m;
System.out.println(thread+"操作-取款后的余额:"+money);
}
}
}
class User implements Runnable{
Account account;
int money;
public User(Account account,int money) {
this.account = account;
this.money = money;
} @Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
account.get();
} }

输出:

正在运行:微信
正在运行:支付宝
微信操作-账户原有金额:3000
支付宝操作-账户原有金额:3000
支付宝操作-取款金额:2000
支付宝操作-取款后的余额:1000
微信操作-取款金额:2000
微信操作-取款后的余额:-1000

此时,正如以上我们所说的,取款不合法了,那么如何解决呢?可以给方法加上同步锁。但是,需要注意的是:

package testThread;

public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account();
Account account1 = new Account();
//意思是这里创建了不同的Account对象,获得的锁是不同对象的锁
User u_weChat = new User(account,);
User u_zhifubao = new User(account1,);
Thread wechat = new Thread(u_weChat,"微信");
Thread zhifubao = new Thread(u_zhifubao,"支付宝");
wechat.start();
zhifubao.start(); }
}
class Account{
public static int money = ; //在普通方法上加synchronized,锁的是整个对象,而不是某一个方法
//不同的对象就是不同的锁
public synchronized void wGet(int m) {
String thread = Thread.currentThread().getName();
System.out.println("正在运行:"+thread);
if(money<m) {
System.out.println(thread+"操作-账户金额不足:" + money);
}else {
System.out.println(thread+"操作-账户原有金额:"+money);
System.out.println(thread+"操作-取款金额:"+m);
money = money - m;
System.out.println(thread+"操作-取款后的余额:"+money);
}
}
public synchronized void zGet(int m) {
String thread = Thread.currentThread().getName();
System.out.println("正在运行:"+thread);
if(money<m) {
System.out.println(thread+"操作-账户金额不足:" + money);
}else {
System.out.println(thread+"操作-账户原有金额:"+money);
System.out.println(thread+"操作-取款金额:"+m);
money = money - m;
System.out.println(thread+"操作-取款后的余额:"+money);
}
}
}
class User implements Runnable{
Account account;
int money;
public User(Account account,int money) {
this.account = account;
this.money = money;
} @Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
if(Thread.currentThread().getName().equals("微信")) {
account.wGet(money);
}else {
account.zGet(money);
}
} }

输出:

正在运行:微信
正在运行:支付宝
微信操作-账户原有金额:3000
微信操作-取款金额:2000
支付宝操作-账户原有金额:3000
微信操作-取款后的余额:1000
支付宝操作-取款金额:2000
支付宝操作-取款后的余额:-1000

因为此时不同对象获得的是不同的锁,所以这种方式并不行,那么如何进行改动呢?只需要使用同一个对象即可,即:

        Account account = new Account();
User u_weChat = new User(account,);
User u_zhifubao = new User(account,);

此时输出:

正在运行:微信
微信操作-账户原有金额:3000
微信操作-取款金额:2000
微信操作-取款后的余额:1000
正在运行:支付宝
支付宝操作-账户金额不足:1000

同时,还可以进一步简化:

    public synchronized void get(int m) {
String thread = Thread.currentThread().getName();
System.out.println("正在运行:"+thread);
if(money<m) {
System.out.println(thread+"操作-账户金额不足:" + money);
}else {
System.out.println(thread+"操作-账户原有金额:"+money);
System.out.println(thread+"操作-取款金额:"+m);
money = money - m;
System.out.println(thread+"操作-取款后的余额:"+money);
}
}

在最后调用时,只需要在run()方法中调用account.get()即可,不用将两个方法分开来写。

获得锁的线程会执行完毕后,才将锁交给下一个线程继续执行。

对于在静态方法上加锁:

package testThread;

public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account();
Account account1 = new Account();
//意思是这里虽然创建了两个不同的Account对象,但是获得的锁是同一个锁
User u_weChat = new User(account,);
User u_zhifubao = new User(account1,);
Thread wechat = new Thread(u_weChat,"微信");
Thread zhifubao = new Thread(u_zhifubao,"支付宝");
wechat.start();
zhifubao.start(); }
}
class Account{
public static int money = ; //静态方法加同步锁之后,对于所有的对象都是同一个锁
public static synchronized void get(int m) {
String thread = Thread.currentThread().getName();
System.out.println("正在运行:"+thread);
if(money<m) {
System.out.println(thread+"操作-账户金额不足:" + money);
}else {
System.out.println(thread+"操作-账户原有金额:"+money);
System.out.println(thread+"操作-取款金额:"+m);
money = money - m;
System.out.println(thread+"操作-取款后的余额:"+money);
}
} }
class User implements Runnable{
Account account;
int money;
public User(Account account,int money) {
this.account = account;
this.money = money;
} @Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
account.get(money);
} }

对于这种方式,即使传入的是该类的不同对象,仍然获得的是同一个锁。

正在运行:微信
微信操作-账户原有金额:3000
微信操作-取款金额:2000
微信操作-取款后的余额:1000
正在运行:支付宝
支付宝操作-账户金额不足:1000

还有一种方式是利用同步锁修饰代码块:

package testThread;

public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account();
Account account1 = new Account();
User u_weChat = new User(account,);
User u_zhifubao = new User(account1,);
Thread wechat = new Thread(u_weChat,"微信");
Thread zhifubao = new Thread(u_zhifubao,"支付宝");
wechat.start();
zhifubao.start(); }
}
class Account{
public static int money = ; public void get2(int m) {
//用this锁代码块是代表当前的对象,如果在其它方法中也有synchronized(this)的代码块用的是同一个同步锁
synchronized (this) {
String thread = Thread.currentThread().getName();
System.out.println("正在运行:"+thread);
if(money<m) {
System.out.println(thread+"操作-账户金额不足:" + money);
}else {
System.out.println(thread+"操作-账户原有金额:"+money);
System.out.println(thread+"操作-取款金额:"+m);
money = money - m;
System.out.println(thread+"操作-取款后的余额:"+money);
} }
}
}
class User implements Runnable{
Account account;
int money;
public User(Account account,int money) {
this.account = account;
this.money = money;
} @Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
account.get2(money);
} }

输出:

正在运行:支付宝
支付宝操作-账户原有金额:3000
支付宝操作-取款金额:2000
支付宝操作-取款后的余额:1000
正在运行:微信
微信操作-账户金额不足:1000

想要不同的对象有不同的锁:

package testThread;

public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account();
Account account1 = new Account();
User u_weChat = new User(account,);
User u_zhifubao = new User(account1,);
Thread wechat = new Thread(u_weChat,"微信");
Thread zhifubao = new Thread(u_zhifubao,"支付宝");
wechat.start();
zhifubao.start(); }
}
class Account{
public static int money = ; public void get3(int m,Account a) {
//表示通过方法的参数传递进来的对象的代码块加了同步锁
//不同的对象有不同的同步锁
synchronized (a) {
String thread = Thread.currentThread().getName();
System.out.println("正在运行:"+thread);
if(money<m) {
System.out.println(thread+"操作-账户金额不足:" + money);
}else {
System.out.println(thread+"操作-账户原有金额:"+money);
System.out.println(thread+"操作-取款金额:"+m);
money = money - m;
System.out.println(thread+"操作-取款后的余额:"+money);
} }
}
}
class User implements Runnable{
Account account;
int money;
public User(Account account,int money) {
this.account = account;
this.money = money;
} @Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
account.get3(money,account);
} }

输出:

正在运行:微信
正在运行:支付宝
微信操作-账户原有金额:3000
支付宝操作-账户原有金额:3000
微信操作-取款金额:2000
微信操作-取款后的余额:1000
支付宝操作-取款金额:2000
支付宝操作-取款后的余额:-1000

此时,这种加锁方式就没有效果了,与最开始的那种是一样的。

总而言之,要想使加锁有效果,必须获得的是同一个对象的锁。

五、线程之间的通信

wait():令当前线程挂起并放弃CPU、同步资源,使别的线程可访问并修改共享资源,而当前线程排队等候再次对资源的访问。

notify():唤醒正在排队等待同步资源的线程中优先级较高者结束等待。

notifyAll():唤醒正在排队等待资源的所有线程结束等待。

java.lang.Object提供的三个方法只有在sychronized方法或synchronized代码块中才能使用。

对于第四节提到到最后一种方式,只要将使用同一个Account对象,加锁机制就还是成功。但是我们会发现,之前的结果都是微信在支付宝之前进行操作,假设我们要让支付宝先操作,又应该怎么办呢?这时就需要利用线程之间的通信。

package testThread;

public class Test2 {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account();
User u_weChat = new User(account,);
User u_zhifubao = new User(account,);
Thread wechat = new Thread(u_weChat,"微信");
Thread zhifubao = new Thread(u_zhifubao,"支付宝");
wechat.start();
zhifubao.start(); }
}
class Account{
public static int money = ; public void get4(int m,Account a) throws InterruptedException {
//表示通过方法的参数传递进来的对象的代码块加了同步锁
//不同的对象有不同的同步锁
synchronized (a) {
String thread = Thread.currentThread().getName();
//如果是微信操作,则暂时挂起,让支付宝先操作
if (thread.equals("微信")){
try {
a.wait();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}

}
// System.out.println("正在运行:"+thread);
if(money<m) {
System.out.println(thread+"操作-账户金额不足:" + money);
}else {
System.out.println(thread+"操作-账户原有金额:"+money);
System.out.println(thread+"操作-取款金额:"+m);
money = money - m;
System.out.println(thread+"操作-取款后的余额:"+money);
}
if (thread.equals("支付宝")){
a.notify();
}

}
}
}
class User implements Runnable{
Account account;
int money;
public User(Account account,int money) {
this.account = account;
this.money = money;
} @Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
try {
account.get4(money,account);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
} }

我们先让线程为“微信”的暂时挂起,先执行其它的,也就是支付宝,然后当支付宝执行完毕之后告知微信,这样就可以了。

输出:

支付宝操作-账户原有金额:3000
支付宝操作-取款金额:2000
支付宝操作-取款后的余额:1000
微信操作-账户金额不足:1000

这时,我们又想到,假设我们现在传入的是不同的Account对象呢?

我们先看下输出结果:

支付宝操作-账户原有金额:3000
支付宝操作-取款金额:2000
支付宝操作-取款后的余额:1000
程序一直在运行(这是我在notify if语句之前加的)

这说明了什么?支付宝运行结束后并没有成功告知微信,微信一直处于等待状态,其原因在于它们拥有的是不同对象的锁,因此之间不能通信。