Java多线程学习笔记(一)——多线程实现和安全问题

1. 线程、进程、多线程:

进程是正在执行的程序,线程是进程中的代码执行,多线程就是在一个进程中有多个线程同时执行不同的任务,就像QQ,既可以开视频,又可以同时打字聊天。

2.线程的特点:

1.运行任何一个java程序,jvm在运行时都会创建一个main线程来执行main方法。

2.一个java应用程序至少有两个线程,一个是主线程,负责main方法的执行,一个是垃圾回收器线程,负责回收垃圾。

3.我们可以利用Thread.currentThread().getName()获得当前线程名字。

3.多线程的优点:

1.可以同时处理多个任务。

2.提高资源的利用率。

缺点:

1.增加了CPU负担,因为CPU要不断的来回切换。

2.降低了一个进程中线程的执行概率。

3.存在线程安全问题。

4.会发生死锁现象。

4.如何创建一个线程:

方式一:  1.自定义一个类继承Thread类;

      2.重写Thread类中的run方法(自定义线程的任务代码就放在run方法里);

3.创建Thread子类的对象,并且调用start方法开启线程。(run方法不能直接调用)

class Demo extends Thread{

    public void run(){    //重写run方法
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println("自定义线程"+i) } } public static void main(String[] args){ Demo d = new Demo();
d.start(); //调用start方法开启线程 for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println("main线程"+i) }
} }

方式二:实现Runnable接口,Thread类中有构造方法,可以传递Runnable实例。

class Demo1 implements Runnable{

    public void run(){    //重写run方法
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println("自定义线程"+i) } } public static void main(String[] args){ Demo d = new Demo();
Thread thread = new Thread(d);
thread .start(); //调用start方法开启线程 for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println("main线程"+i) }
} }

方式三:实现Callable接口

* Callable是类似于Runnable的接口,实现Callable接口的类和实现Runnable的类都是可被其它线程执行的任务。

* Callable和Runnable有几点不同:

* (1)Callable规定的方法是call(),而Runnable规定的方法是run().

* (2)Callable的任务执行后可返回值,而Runnable的任务是不能返回值的。

* (3)call()方法可抛出异常,而run()方法是不能抛出异常的。

* (4)运行Callable任务可拿到一个Future对象,

* Future 表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法,以等待计算的完成,并检索计算的结果。

* 通过Future对象可了解任务执行情况,可取消任务的执行,还可获取任务执行的结果。

实现代码:

package xiancheng.callable;

import java.util.concurrent.Callable;

public class MyCallable implements Callable<Integer>{

    @Override
public Integer call() throws Exception {
int sum = 0;
for(int i = 0;i<10;i++){
sum+=i;
}
return sum;
}
}
public class CallableTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception{
/*// 第一种方式:通过线程池来获取线程
ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();//创建线程池
Future<Integer> future = executor.submit(new MyCallable());//ExecutorService中的submit方法接受一个Runnable或者Callable,然后返回一个Future来获得任务的执行结果或者取消任务。
System.out.println("result:" + future.get());
executor.shutdown();*/ //第二种方式
MyCallable mc = new MyCallable();
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(mc);
Thread thread = new Thread(futureTask);
thread.start();
System.out.println("result:" + futureTask.get());
} }

结果为:result:45

Executors、ExecutorService介绍请移步Java多线程学习笔记(二)——Executor,Executors,ExecutorService比较

Future、FutureTask介绍请移步Java多线程学习笔记(三)——Future和FutureTask

5.实例变量与线程安全

场景一:数据不共享情况

public class MyThread extends Thread{
private int i = 5;
public MyThread(String s){
super();
this.setName(s);
} public void run(){
super.run();
while(i>0){
i--;
System.out.println("由"+Thread.currentThread().getName()+"计算i="+i);
}
}
}
public class Run {

    public static void main(String[] args) {
MyThread a = new MyThread("A");
MyThread b = new MyThread("B");
MyThread c = new MyThread("C");
a.start();
b.start();
c.start();
} }

运行结果:

Java多线程学习笔记(一)——多线程实现和安全问题

我们创建三个独立的线程,每个线程有自己的变量。不会出现安全问题。

场景二:五个售票员卖票

public class MyThread extends Thread{
private int i = 5;
public void run(){
super.run();
i--;
System.out.println("由"+Thread.currentThread().getName()+"计算i="+i);
}
}
public class Run {
public static void main(String[] args) {
MyThread myThread = new MyThread();
Thread a = new Thread(myThread,"A");
Thread b = new Thread(myThread,"B");
Thread c = new Thread(myThread,"C");
Thread d = new Thread(myThread,"D");
Thread e = new Thread(myThread,"E"); a.start();
b.start();
c.start();
d.start();
e.start();
}
}
 
运行结果:
Java多线程学习笔记(一)——多线程实现和安全问题
 
线程A,C,B打印出相同的数字,说明产生了线程安全问题,我们想要的结果是递减的。
解决方法:
public class MyThread extends Thread{
private int i = 5;
synchronized public void run(){
super.run();
i--;
System.out.println("由"+Thread.currentThread().getName()+"计算i="+i);
}
}

运行结果:

由A计算i=4
由D计算i=3
由C计算i=2
由B计算i=1
由E计算i=0

 6.线程生命周期:

1.创建阶段:当创建线程的继承类时就实现这一阶段。new Demo();

2.可运行阶段:当调用start方法时。

3.运行状态:线程拿到CPU执行权时。当执行权被夺走时又会回到可运行阶段。

4.临时阻塞状态:是线程因为某种原因放弃CPU使用权,暂时停止运行。直到线程进入可运行阶段,才有机会转到运行状态。

临时阻塞状态又分为三种:

1)等待阻塞:运行的线程执行wait()方法,JVM会把该线程放入等待池中。
         2)同步阻塞:运行的线程在获取对象的同步锁时,若该同步锁被别的线程占用,则JVM会把该线程放入锁池中。
        
3)其他阻塞:运行的线程执行sleep()或join()方法,或者发出了I/O请求时,JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时,线程重新转入可运行状态。

5.死亡状态:线程执行完了或者因异常退出了run()方法,该线程结束生命周期。

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