线程-猿圈-程序猿的知识社区

一、线程的概念

进程是正在执行的程序。在操作系统中进程是进行系统资源分配、调度和管理的最小单位，进程在执行过程中拥有独立的内存单元。比如：Windows采用进程作为最小隔离单位，每个进程有属于自己的数据段、程序段，并且与别的进程没有任何关系。

一个或更多的线程构成了一个进程（操作系统是以进程为单位的，而进程是以线程为单位的，进程中必须有一个主线程）。

为了解决进程调度资源的浪费，为了能够共享资源，出现了线程。线程是CPU调度和分派的基本单位,它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源，多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。

如果一个进程没有了，那么线程肯定会消失，如果线程消失了，但是进程未必会消失。而且所有线程都是在进程的基础之上并同时运行。

二、创建线程的两种方式及区别

1 继承Thread类

1.1 示例代码

 1 package com.study.test;
 2 
 3 //创建线程的两种方式：继承Thread
 4 //必须明确的覆写Thread类中的run方法，此方法为线程的主体
 5 class AA extends Thread {
 6     public void run() {
 7         while (true) {
 8             System.out.println("world");
 9             try {
10                 Thread.sleep(2000);
11             } catch (InterruptedException e) {
12                 e.printStackTrace();
13             }
14         }
15     }
16 }
17 
18 public class MyThread {
19     // main函数为主线程，运行时先运行主线程，再运行其他线程
20     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
21         AA a1 = new AA();
22         a1.start();// 必须先start线程，不能直接调用线程里面的函数，否则归属为主线程
23         while (true) {
24             System.out.println("hello");
25             Thread.sleep(2000);// 让线程等待2s，先让其他进程运行，2s后再运行
26         }
27     }
28 
29 }

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2 实现Runnable接口

2.1 定义一个类，实现Runnable接口，并覆盖 run()方法，在这个方法里是我们希望这个线程运行的代码。

2.2 创建一个这个新类的对象。

2.3 创建一个Thread类的对象，用刚才的Runnable对象作为构造函数参数。

2.4 调用Thread对象的start()方法来启动线程。

2.5 示例代码

 1 package com.study.test;
 2 
 3 //创建线程的两种方式：实现Runnable接口
 4 //必须明确的覆写Thread类中的run方法，此方法为线程的主体
 5 
 6 class AA implements Runnable {
 7     public void run() {
 8         while (true) {
 9             System.out.println("world");
10             try {
11                 Thread.sleep(2000);
12             } catch (InterruptedException e) {
13                 e.printStackTrace();
14             }
15         }
16     }
17 }
18 
19 public class MyThread {
20     // main函数为主线程，运行时先运行主线程，再运行其他线程
21     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
22         AA a1 = new AA();// 创建一个这个新类的对象。
23 
24         Thread t1 = new Thread(a1);// 创建一个Thread类的对象，用刚才的Runnable对象作为构造函数参数。
25 
26         t1.start();// 必须先start线程，不能直接调用线程里面的函数，否则归属为主线程
27         while (true) {
28             System.out.println("hello");
29             Thread.sleep(2000);// 让线程等待2s，先让其他进程运行，2s后再运行
30         }
31     }
32 
33 }

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3、实现Runnable接口与继承Thread的区别

3.1 实现Runnable 接口比继承 Thread 类有如下的明显优点：
(1)、适合多个相同程序代码的线程去处理同一个资源。
(2)、可以避免由于单继承局限所带来的影响。
(3)、增强了程序的健壮性，代码能够被多个线程共享，代码与数据是独立的。

3.2 Thread更加简单易用

三、线程的生命周期

多线程在操作过程也有一个固定的操作状态，任何一个线程都具有五种状态：创建、就绪、运行、阻塞、终止

创建状态：准备好的一个多线程的对象

就绪状态：调用了start()方法，等待cpu调度

运行状态：执行run()方法。

阻塞状态：暂停线程，可以将资源交给其他资源使用

终止状态：线程执行完毕，不再使用。

四、线程同步加锁解决资源竟态问题

1. 竞态的概念

1.1 多个线程调用同一资源就会产生竞争状态（竞态）

1.2 访问的同一资源，我们称之为临界资源

1.3 访问临界资源的代码，我们称之为临界区

1.4 如果两个线程同时取得数据，将会造成流水号重复

1.5 示例代码

 1 class CThread extends Thread
 2 {
 3     public static int i=1; //相当于全局变量    临界资源
 4     //临界区
 5     public void run()
 6     {
 7         while(true)
 8         {
 9             try {
10                 Thread.sleep(1000);
11             } catch (InterruptedException e) {
12                 // TODO Auto-generated catch block
13                 e.printStackTrace();
14             }//模拟做一些事情
15             out.println(CThread.i);//取得数据
16             try {
17                 Thread.sleep(1000);
18             } catch (InterruptedException e) {
19                 // TODO Auto-generated catch block
20                 e.printStackTrace();
21             }
22             CThread.i++;//流水号加1
23             if (CThread.i==100) break;
24         }
25     }
26 }
27 public class Hello1 {
28     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
29         //多个线程(t1,t2)同时访问全局变量i;
30         Thread t1=new CThread();
31         t1.start();
32         Thread t2=new CThread();
33         t2.start();
34     
35     }
36 }

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2. 解决方法是利用同步加锁

2.1 多个线程访问同一资源，线程之间相互协调的功能，叫线程同步。也就是说在同一个时间段内只能有一个线程进行，其他线程要等待此线程完毕之后才可以继续执行。

2.2 在临界资源上放置同步块synchronized()可以解决这个问题

2.3 线程执行到synchronized()代码块时首先看看有没有锁定，如果没有锁定，则获得锁，如果已经锁定，则需要等待，线程离开synchronized()代码块的时候释放锁。

2.4 这一切的过程由系统任意给定的一个对象来监视，这个对象放入synchronized块的()中

2.5 示例代码

 1 package com.study.test;
 2 
 3 import static java.lang.System.*;
 4 
 5 //利用同步加锁的方式解决竟态（多个线程竟争同一资源）问题
 6 class CThread extends Thread {
 7     public static int i = 1; // 相当于全局变量
 8     public static Object j = new Object();// 随便一个对象用于监视
 9 
10     public void run() {
11         while (true) {
12             synchronized (j) // 对对象加锁，这里用的是任意一个对象，当一个对象进来的时候看有没有对象正在使用，如果有就等待，没有的话就使用并加锁，使用完以后进行解锁
13             { // 对临界区加锁实现同步
14                 try {
15                     Thread.sleep(1000);
16                 } catch (InterruptedException e) {
17                     e.printStackTrace();
18                 } // 模拟做一些事情
19                 out.println(CThread.i);// 取得数据
20                 try {
21                     Thread.sleep(1000);
22                 } catch (InterruptedException e) {
23                     e.printStackTrace();
24                 }
25                 CThread.i++;// 流水好加1
26                 if (CThread.i == 100)
27                     break;
28             } // 解锁
29         }
30     }
31 }
32 
33 public class MyThread {
34     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
35         Thread t1 = new CThread();
36         t1.start();
37         Thread t2 = new CThread();
38         t2.start();
39 
40     }
41 }

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五、线程安全类

1 把一个类中的方法标志为synchronized，我们称之为该类线程安全，多个线程访问同一个对象的内部数据将会采用线程同步

 1 package com.study.test;
 2 
 3 import static java.lang.System.out;
 4 
 5 //把一个类中的方法标志为synchronized，我们称之为该类线程安全，多个线程访问同一个对象的内部数据将会采用线程同步
 6 class dd// 线程安全类
 7 {
 8     public int i = 1;
 9 
10     public void run() {
11         while (true) {
12             synchronized (this) {
13                 try {
14                     Thread.sleep(1000);
15                 } catch (InterruptedException e) {
16                     // TODO Auto-generated catch block
17                     e.printStackTrace();
18                 } // 模拟做一些事情
19                 out.println(i);// 取得数据
20                 try {
21                     Thread.sleep(1000);
22                 } catch (InterruptedException e) {
23                     // TODO Auto-generated catch block
24                     e.printStackTrace();
25                 }
26                 i++;// 流水好加1
27                 if (i == 100)
28                     break;
29             }
30         }
31     }
32 }
33 
34 class CThread extends Thread {
35     // public static int i=1; //相当于全局变量
36     public static dd j = new dd();// 随便一个对象用于监视
37 
38     public void run() {
39         j.run();
40     }
41 }
42 
43 public class MyThread {
44     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
45 
46         Thread t1 = new CThread();
47         t1.start();
48         Thread t2 = new CThread();
49         t2.start();
50 
51     }
52 }

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六、Notify()与notifyall()区别

1. 使用notify()，通知第一个等待线程，所有排队的线程按先后顺序执行。
2. notifyall()通知所有的等待线程，那么优先级别高线程就先执行。

七、yeild()与sleep()的区别

1. yield:发杨雷锋主义精神，主动暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。将执行的权力交给其它线程,自己到队列的最后等待。

2. Thread.yield()线程是从Running状态到Ready状态。

3. Thread.sleep()调用会给较低优先级线程一个运行的机会。

4. Thread.yield()方法只会给相同优先级线程一个执行的机会。

八、join()

在一个线程A里面加入另一个线程B运行，等待B线程运行完以后再运行A线程

九、wait notify 的应用生产者消费者问题

 1 package com.study.test;
 2 
 3 import static java.lang.System.in;
 4 import static java.lang.System.out;
 5 
 6 import java.io.IOException;
 7 import java.util.Scanner;
 8 
 9 class Product {
10     public static Object monitor = new Object();// 监视
11     public static String flowNo = null;// 流水号
12 }
13 
14 class Customer extends Thread {
15     Customer(String name) {
16         super(name);
17     }
18 
19     public void run() {
20         // while(true)
21         // {
22         synchronized (Product.monitor) {
23             out.println("now the thread:" + Thread.currentThread().getName() + " get lock");
24             try {
25                 out.println("now the thread:" + Thread.currentThread().getName() + " is waiting");
26                 Product.monitor.wait(); // wait的同时会解开锁给其他线程
27                 out.println(Product.flowNo);
28             } catch (Exception e) {
29                 out.println(e.getMessage());
30             }
31         }
32 
33         // }
34     }
35 }
36 
37 class Producter extends Thread {
38     Producter(String name) {
39         super(name);
40     }
41 
42     public void run() {
43         // while(true)
44         // {
45         synchronized (Product.monitor) {
46             out.println("now the thread:" + Thread.currentThread().getName() + " get lock");
47             // 生产产品
48             Scanner sc = new Scanner(in);
49             Product.flowNo = sc.nextLine();
50             out.println("now notify all thread to work");
51             Product.monitor.notifyAll();// 通知所有的线程开始运行
52         }
53 
54         // }
55     }
56 }
57 
58 public class MyThread {
59     public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException {
60         Customer t1 = new Customer("customer");
61         t1.start();
62         Producter p1 = new Producter("producter");
63         p1.start();
64     }
65 }

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十、线程池以及使用线程池的好处

1、多线程运行时间，系统不断的启动和关闭新线程，成本非常高
2、使用线程池可以很好地提高性能，线程池在系统启动时即创建大量空闲的线程，程序将一个任务传给线程池，线程池就会启动一条线程来执行这个任务，执行结束以后，该线程并不会死亡，而是再次返回线程池中成为空闲状态，等待执行下一个任务。

 1 package com.study.test;
 2 
 3 import static java.lang.System.out;
 4 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 5 import java.util.concurrent.Executors;
 6 
 7 class CThread extends Thread
 8 {
 9     public static int i=1; //相当于全局变量
10     public static Object j=new Object();//随便一个对象用于监视
11     public void run()
12     {
13         while(true)
14         {
15             synchronized(j) //对对象加锁，这里用的是任意一个对象
16             { //对临界区加锁实现同步
17                 try {
18                     Thread.sleep(1000);
19                 } catch (InterruptedException e) {
20                     // TODO Auto-generated catch block
21                     e.printStackTrace();
22                 }//模拟做一些事情
23                 out.println(CThread.i);//取得数据
24                 try {
25                     Thread.sleep(1000);
26                 } catch (InterruptedException e) {
27                     // TODO Auto-generated catch block
28                     e.printStackTrace();
29                 }
30                 CThread.i++;//流水好加1
31                 if (CThread.i==100) break;
32             }//解锁
33         }
34     }
35 }
36 public class MyThread {
37     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
38 //        Thread t1=new CThread();
39 //        t1.start();
40 //        Thread t2=new CThread();
41 //        t2.start();
42         
43         
44 //现在不要用单个线程去跑，当然这个是服务器端一定干的事，最好使用线程池
45 //使用线程池的好处：
46 //        1、多线程运行时间，系统不断的启动和关闭新线程，成本非常高
47 //        2、使用线程池可以很好地提高性能，线程池在系统启动时即创建大量空闲的线程，程序将一个任务传给线程池，
48 //        线程池就会启动一条线程来执行这个任务，执行结束以后，该线程并不会死亡，而是再次返回线程池中成为空闲状态，等待执行下一个任务。
49 
50     
51 //        调用Executors类的静态工厂方法创建一个ExecutorService对象。
52         ExecutorService server=Executors.newFixedThreadPool(2);//创建两个线程的池
53 //        创建Runnable实现类，作为线程执行任务
54 //        调用ExecutorService对象的submit方法来提交Runnable实例。
55         server.submit(new CThread());//提交线程到线程池去处理
56         server.submit(new CThread());
57 //        当不想提交任何任务时调用ExecutorService对象的shutdown方法来关闭线程池。
58         server.shutdown();//关闭线程池
59 
60     }
61 }

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十一、定时调度

1. 定时调度的本质是一个线程，只是系统控制了这个线程运行的时间与频率

 1 package com.study.test;
 2 
 3 import static java.lang.System.out;
 4 import static java.lang.System.in;
 5 
 6 import java.io.IOException;
 7 import java.util.Timer;
 8 import java.util.TimerTask;
 9 
10 class aa extends TimerTask {
11 
12     @Override
13     public void run() {
14         out.println("1 ");
15         // 定时调度的本质是一个线程，只是系统控制了这个线程运行的时间与频率
16         out.println(Thread.currentThread().getName());
17     }
18 
19 }
20 
21 public class MyTimer {
22     public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException {
23 
24         Timer t1 = new Timer();
25         t1.schedule(new aa(), 0, 1000); // 利用cpu的时钟去控制的
26         in.read();//输入任意一个值回车时种植执行调度
27         t1.cancel();//表示终止定时器
28 
29     }
30 
31 }

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2. schedule到达某一个时间点开始执行

 1 package com.study.test;
 2 
 3 import static java.lang.System.out;
 4 import static java.lang.System.in;
 5 
 6 import java.io.IOException;
 7 import java.util.Calendar;
 8 import java.util.Timer;
 9 import java.util.TimerTask;
10 
11 class aa extends TimerTask {
12 
13     @Override
14     public void run() {
15         out.println("1 ");
16         // 定时调度的本质是一个线程，只是系统控制了这个线程运行的时间与频率
17         out.println(Thread.currentThread().getName());
18     }
19 
20 }
21 
22 public class MyTimer {
23     public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException {
24 
25         Timer t1 = new Timer();
26         aa aa1 = new aa();
27         Calendar c1 = Calendar.getInstance();
28         c1.add(Calendar.SECOND, 5);
29         c1.set(2017, 10, 8, 00, 29, 10);
30         t1.schedule(aa1, c1.getTime());// 到了某一个时间点开始执行
31 
32     }
33 
34 }

View Code

3. 到达某一个时间点，再按照频率执行

 1 package com.study.test;
 2 
 3 import static java.lang.System.out;
 4 import static java.lang.System.in;
 5 
 6 import java.io.IOException;
 7 import java.util.Calendar;
 8 import java.util.Timer;
 9 import java.util.TimerTask;
10 
11 class aa extends TimerTask {
12 
13     @Override
14     public void run() {
15         out.println("1 ");
16         // 定时调度的本质是一个线程，只是系统控制了这个线程运行的时间与频率
17         out.println(Thread.currentThread().getName());
18     }
19 
20 }
21 
22 public class MyTimer {
23     public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException {
24 
25         Timer t1 = new Timer();
26         aa aa1 = new aa();
27         Calendar c1 = Calendar.getInstance();
28         c1.add(Calendar.SECOND, 5);
29         c1.set(2017, 10, 8, 00, 35, 00);
30         // t1.schedule(aa1, c1.getTime());// 到了某一个时间点开始执行
31         t1.schedule(aa1, c1.getTime(), 1000);// 到了某一个时间点开始,按照1秒的频率
32 
33     }
34 
35 }

View Code

4. 延误时间间隔之后执行

 1 package com.study.test;
 2 
 3 import static java.lang.System.out;
 4 import static java.lang.System.in;
 5 
 6 import java.io.IOException;
 7 import java.util.Calendar;
 8 import java.util.Timer;
 9 import java.util.TimerTask;
10 
11 class aa extends TimerTask {
12 
13     @Override
14     public void run() {
15         out.println("1 ");
16         // 定时调度的本质是一个线程，只是系统控制了这个线程运行的时间与频率
17         out.println(Thread.currentThread().getName());
18     }
19 
20 }
21 
22 public class MyTimer {
23     public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException {
24 
25         Timer t1 = new Timer();
26         aa aa1 = new aa();
27         Calendar c1 = Calendar.getInstance();
28         c1.add(Calendar.SECOND, 5);
29         c1.set(2017, 10, 8, 00, 35, 00);
30         // t1.schedule(aa1, c1.getTime());// 到了某一个时间点开始执行
31         // t1.schedule(aa1, c1.getTime(), 1000);// 到了某一个时间点开始,按照1秒的频率
32         t1.schedule(aa1, 2000, 1000);// 延误多少时间之后,按照1秒的频率
33 
34     }
35 
36 }

View Code

5. 固定频率

 1 package com.study.test;
 2 
 3 import static java.lang.System.out;
 4 import static java.lang.System.in;
 5 
 6 import java.io.IOException;
 7 import java.util.Calendar;
 8 import java.util.Timer;
 9 import java.util.TimerTask;
10 
11 class aa extends TimerTask {
12 
13     @Override
14     public void run() {
15         out.println("1 ");
16         // 定时调度的本质是一个线程，只是系统控制了这个线程运行的时间与频率
17         out.println(Thread.currentThread().getName());
18     }
19 
20 }
21 
22 public class MyTimer {
23     public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException {
24 
25         Timer t1 = new Timer();
26         aa aa1 = new aa();
27         Calendar c1 = Calendar.getInstance();
28         c1.add(Calendar.SECOND, 5);
29         c1.set(2017, 10, 8, 00, 35, 00);
30         // t1.schedule(aa1, c1.getTime());// 到了某一个时间点开始执行
31         // t1.schedule(aa1, c1.getTime(), 1000);// 到了某一个时间点开始,按照1秒的频率
32         // t1.schedule(aa1, 2000, 1000);// 延误多少时间之后,按照1秒的频率
33         // t1.schedule(aa1,c1.getTime(),5000 );//过去的时间以当前时间为准，然后按照频率运行
34         t1.scheduleAtFixedRate(aa1, c1.getTime(), 5000);// 一定要补足，以固定频率为准
35 
36     }
37 
38 }

View Code

6. 多定时器，多任务

 1 package com.study.test;
 2 
 3 import static java.lang.System.out;
 4 
 5 import java.io.IOException;
 6 import java.text.SimpleDateFormat;
 7 import java.util.Date;
 8 import java.util.Timer;
 9 import java.util.TimerTask;
10 
11 class aa extends TimerTask {
12 
13     @Override
14     public void run() {
15         out.println("1 ");
16     }
17 
18 }
19 
20 class bb extends TimerTask {
21 
22     @Override
23     public void run() {
24         // TODO Auto-generated method stub
25         out.println("2 ");
26     }
27 
28 }
29 
30 class cc extends TimerTask {
31 
32     @Override
33     public void run() {
34         SimpleDateFormat sf = new SimpleDateFormat("yyy.MM.dd hh:mm:ss");
35         String curDate = sf.format(new Date(this.scheduledExecutionTime()));
36         out.println(curDate + "    3 ");
37     }
38 
39 }
40 
41 public class MyTimer {
42     public static void main(String[] args) throws InterruptedException, IOException {
43         Timer t1 = new Timer();
44         aa aa1 = new aa();
45         bb bb1 = new bb();
46         t1.scheduleAtFixedRate(aa1, 0, 2000);// 加入一个任务
47         t1.scheduleAtFixedRate(bb1, 0, 1000);// 加入一个任务
48         Timer t2 = new Timer();
49         cc cc1 = new cc();
50         t2.scheduleAtFixedRate(cc1, 0, 3000);// 另外一个定时器加入任务
51 
52     }
53 
54 }

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