第39天学习打卡（多线程 Thread Runnable 初始并发问题 Callable ）

2023-01-01 13:20:53

多线程详解

01线程简介

Process与Thread

程序：是指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。

进程则是执行程序的一次执行过程，它是一个动态的概念。是系统资源分配的单位。

通常在一个进程中可以包含若干个线程，当然一个进程中至少有一个线程，不然没有存在的意义。线程是CPU调度和执行的单位。

注意：很多多线程是模拟出来的，真正的多线程是指有多个cpu，即多核，如服务器。如果模拟出来的多线程，即在一个cpu的情况下，在同一个时间点，cpu只能执行一个代码，因为切换的很快，所有就有同时执行的错觉。

核心概念

线程就是独立的执行路径；

在程序运行时，即使没有自己创建线程，后台也会有多个线程，如主线程，gc线程。

main()称之为主线程，为系统的入口，用于执行整个程序；

在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序是不能人为干预的。

对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制。

线程会带来额外的开销，如cpu调度时间，并发控制开销。

每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致。

02线程创建（Thread Runnable Callable）

三种创建方式：

 Thread class----->继承Thread类
 Runnable接口------>实现Runnable接口
 Callable接口------>实现Callable接口

Thread（查看JDK帮助文档）

自定义线程类继承Thread类

重写run()方法，编写线程执行体

创建线程对象，调用start()方法启动线程

线程不一定立即执行，CPU安排调度
 package com.kuang.lesson11;
 //创建线程方式一：继承Thread类，重写run()方法，调用start开启线程
 ​
 //总结：注意，线程开启不一定立即执行，由CPU调度执行
 public class TestThread1 extends Thread {
     //线程入口
    @Override
     public void run(){
        //run方法线程体
        for (int i = 0; i < 200; i++){
            System.out.println("我在看代码---" + i);
        }
 ​
    }
 ​
     public static void main(String[] args) {
         //main线程，主线程
 ​
         //创建一个线程对象
         TestThread1 testThread1 = new TestThread1();
 ​
         //调用start()方法开启线程
         testThread1.start();
 ​
         for (int i = 0; i < 1000; i++) {
             System.out.println("我在学习多线程---" + i);
         }
     }
 }
 ​

案例：下载图片

 package com.kuang.demo01;
 ​
 import org.apache.commons.io.FileUtils;
 ​
 import java.io.File;
 import java.io.IOException;
 import java.net.URL;
 ​
 //练习Thread,实现多线程同步下载图片
 public class TestThread2 extends Thread {
     private  String url;//网络图片地址
     private String name;//保存的文件名
     public  TestThread2(String url,String name){
         this.url = url;
         this.name = name;
 ​
     }
     //下载图片线程的执行体
     @Override
     public void run(){
         WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
         webDownloader.downloader(url,name);
         System.out.println("下载了文件名为:" + name);
 ​
     }
 ​
     public static void main(String[] args) {
         TestThread2 t1 = new TestThread2("https://img-market.csdnimg.cn/aicms/fission/1612506038088772.jpg","1.jpg");
         TestThread2 t2 = new TestThread2("https://www.baidu.com/img/dong_8f1d47bcb77d74a1e029d8cbb3b33854.gif","2.gif");
         TestThread2 t3 = new TestThread2("https://img-bss.csdnimg.cn/202006031132075646.png","3.png");
 ​
         //先下载t1
         t1.start();
         //然后下载t2
         t2.start();
         //最后下载t3
         t3.start();
     }
 }
 //下载器
 class WebDownloader{
     //下载方法
     public void downloader(String url,String name){
         try {
             FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
         } catch (IOException e) {
             e.printStackTrace();
             System.out.println("IO异常，downloader方法出现问题");
         }
 ​
     }
 ​
 }

实现Runnable

定义MyRunnable类实现Runnable接口

实现run()方法，编写线程执行体

创建线程对象，调用start()方法启动线程

推荐使用Runnable对象，因为Java单继承的局限性
 public class StartThread3 implements Runnable{
     @Override
     public void run(){
         for(int i = 0; i < 20; i++){
             System.out.println("我在听课=====");
         }
     }
 }
 //创建实现类对象
 StartThread3 st = new StartThread3();
 //创建代理类对象
 Thread thread = new Thread(st);
 //启动
 thread.start();
 ​
 package com.kuang.demo01;
 ​
 import com.kuang.lesson11.TestThread1;
 ​
 //创建线程方式2：实现runnable接口，重写run方法，执行线程需要丢入runnable接口实现类，调用start方法
 public class TestThread3 implements Runnable{
     @Override
     public void run(){
         //run方法线程体
         for (int i = 0; i < 200; i++){
             System.out.println("我在看代码---" + i);
         }
 ​
     }
 ​
     public static void main(String[] args) {
         //创建runnable接口的实现类对象
         TestThread3 testThread3 = new TestThread3();
 ​
         //创建线程对象，通过线程对象来开启我们的线程 代理
       //  Thread thread = new Thread(testThread3);
         //thread.start();
         //优化上面两行代码
         new Thread(testThread3).start();
 ​
         for (int i = 0; i < 1000; i++) {
             System.out.println("我在学习多线程---" + i);
         }
     }
 }
 ​
 ​

修改TestThread2使用runnable方法

 package com.kuang.demo01;
 ​
 import org.apache.commons.io.FileUtils;
 ​
 import java.io.File;
 import java.io.IOException;
 import java.net.URL;
 ​
 //练习Thread,实现多线程同步下载图片
 public class TestThread2 implements Runnable {
     private  String url;//网络图片地址
     private String name;//保存的文件名
     public  TestThread2(String url,String name){
         this.url = url;
         this.name = name;
 ​
     }
     //下载图片线程的执行体
     @Override
     public void run(){
         WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
         webDownloader.downloader(url,name);
         System.out.println("下载了文件名为:" + name);
 ​
     }
 ​
     public static void main(String[] args) {
         TestThread2 t1 = new TestThread2("https://img-market.csdnimg.cn/aicms/fission/1612506038088772.jpg","1.jpg");
         TestThread2 t2 = new TestThread2("https://www.baidu.com/img/dong_8f1d47bcb77d74a1e029d8cbb3b33854.gif","2.gif");
         TestThread2 t3 = new TestThread2("https://img-bss.csdnimg.cn/202006031132075646.png","3.png");
 ​
         new Thread(t1).start();
         new Thread(t2).start();
         new Thread(t3).start();
     }
 }
 //下载器
 class WebDownloader{
     //下载方法
     public void downloader(String url,String name){
         try {
             FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
         } catch (IOException e) {
             e.printStackTrace();
             System.out.println("IO异常，downloader方法出现问题");
         }
 ​
     }
 ​
 }

小结

继承Thread类

子类继承Thread类具备多线程能力

启动线程：子类对象.start()

不建议使用：避免OOP单继承局限性

实现Runnable接口

实现接口Runnable具有多线程能力

启动线程：传入目标对象+Thread对象.start()

推荐使用：避免单继承局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

初识并发问题

 package com.kuang.demo01;
 //多个线程同时操作同一对象
 //买火车票的例子
 ​
 //发现问题：多个线程操作同一个资源的情况下，线程不安全，数据紊乱
 public class TestThread4 implements  Runnable{
     //票数
   private int ticketNums = 10;
 ​
     @Override
     public void run(){
         while(true){
             if (ticketNums<=0){
                 break;
             }
             //模拟延时
             try{
                 Thread.sleep(200);
             }catch (InterruptedException e){
                 e.printStackTrace();
             }
           System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->拿到了第"+ticketNums--+"票");
 ​
         }
 ​
     }
 ​
     public static void main(String[] args) {
         TestThread4 ticket = new TestThread4();
 ​
         new Thread(ticket,"小明").start();
         new Thread(ticket,"老师").start();
         new Thread(ticket,"黄牛党").start();
     }
 }
 ​

案例：龟兔赛跑-Race

 package com.kuang.demo01;
 //模拟龟兔赛跑
 public class Race implements Runnable {
     //胜利者
     private static  String winner;
     @Override
    public void run(){
         for (int i = 0; i <= 100; i++){
 ​
             //模拟兔子休息
             if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子")&& i%10==0){
                 try{
                     Thread.sleep(10);
                 }catch (InterruptedException e){
                     e.printStackTrace();
                 }
             }
 ​
             //判断比赛是否结束
             boolean flag = gameOver(i);
             //如果比赛结束了，就停止程序
             if (flag){
                 break;
             }
 ​
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->跑了"+ i + "步");
 ​
         }
     }
 ​
     //判断是否完成比赛
     private boolean gameOver(int steps){
         if (winner!=null){
             //已经存在胜利者了
             return true;
         }{
             if (steps>=100){
                 winner = Thread.currentThread().getName();
                 System.out.println("winner is " + winner);
             }
         }
         return  false;
 ​
     }
 ​
     public static void main(String[] args) {
        Race race = new Race();
        new Thread(race,"兔子").start();
        new Thread(race,"乌龟").start();
 ​
     }
 ​
 }
 ​

实现Callable接口（了解即可）

1.实现Callable接口，需要返回值类型

2.重写call方法，需要抛出异常

3.创建目标对象

4.创建执行服务：ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);

5.提交执行：Future<Boolean>result1 = ser.submit(t1);

6.获取结果：boolean r1 = result.get()

7.关闭服务：ser.shutdownNow();

 package com.kuang.demo02;
 ​
 import com.kuang.demo01.TestThread2;
 import com.sun.xml.internal.ws.policy.privateutil.PolicyUtils;
 import org.apache.commons.io.FileUtils;
 ​
 import java.io.File;
 import java.io.IOException;
 import java.net.URL;
 import java.util.concurrent.*;
 ​
 //线程创建方式三：实现callable接口
 /*
 callable的好处
 1.可以定义返回值
 2。可以抛出异常
  */
 public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
     private  String url;//网络图片地址
     private String name;//保存的文件名
     public  TestCallable(String url,String name){
         this.url = url;
         this.name = name;
 ​
     }
     //下载图片线程的执行体
     @Override
     public Boolean call(){
         WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
         webDownloader.downloader(url,name);
         System.out.println("下载了文件名为:" + name);
         return true;
 ​
     }
 ​
     public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
         TestCallable t1 = new TestCallable("https://img-market.csdnimg.cn/aicms/fission/1612506038088772.jpg","1.jpg");
         TestCallable t2 = new TestCallable("https://www.baidu.com/img/dong_8f1d47bcb77d74a1e029d8cbb3b33854.gif","2.gif");
         TestCallable t3 = new TestCallable("https://img-bss.csdnimg.cn/202006031132075646.png","3.png");
 ​
         //创建执行服务：
         ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
 ​
         //提交执行
         Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);
         Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);
         Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);
 ​
         //获取结果
         boolean rs1 = r1.get();
         boolean rs2 = r2.get();
         boolean rs3 = r3.get();
 ​
         System.out.println(rs1);
         System.out.println(rs2);
         System.out.println(rs3);
 ​
         //关闭服务
         ser.shutdownNow();
     }
 }
 //下载器
 class WebDownloader{
     //下载方法
     public void downloader(String url,String name){
         try{
             FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
         }catch (IOException e){
             e.printStackTrace();
             System.out.println("IO异常，downloader方法出现问题");
         }
     }
 }
 ​
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