java筑基--基础不牢，地动山摇，线程基础入门到进阶-Toy模板网

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线程从入门到进阶

一. 进程和线程

1.1 线程相关概念

1.1.1 程序(program)

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.

1.1.2 进程

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.

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1.1.3 什么是线程

1.线程由进程创建的，是进程的一个实体

2.一个进程可以拥有多个线程

1.1.4 其他相关概念

1.单线程:同一个时刻，只允许执行一个线程

2.多线程: 同一个时刻，可以执行多个线程，比如: 一个qq进程，可以同时打开多个聊天窗口，-个迅雷进程，可以同时下载多个文件

3.并发:同一个时刻，多个任务交替执行，造成一种“貌似同时”的错觉，简单的说，单核cpu实现的多任务就是并发。

4.并行: 同一个时刻，多个任务同时执行。多核cpu可以实现并行

1.1.5 java代码查看电脑CPU

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Runtime runtime = Runtime.getRuntime();
        //获取当前电脑的CPU数量/核心数
        int nums = runtime.availableProcessors();
        System.out.println(nums);
    }
}

二. 线程基本使用

2.1 创建线程的两种方式

在java中线程来使用有两种方法

1.继承Thread 类，重写 run方法

2.实现Runnable接口，重写 run方法

public class Thread01 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建Cat对象，可以当做线程使用
        Cat cat = new Cat();
        //启动线程
        cat.start();
        //说明: 当main线程启动一个子线程 Thread-0，主线程不会阻塞，会继续执行
        System.out.println("主线程继续执行" + Thread.currentThread().getName());
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("主线程 i= " + i);
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

//1。当一个类继承了 Thread 类， 该类就可以当做线程使用
//2。我们会重写 run方法，写上自己的业务代码
//3。run Thread 类 实现了 Runnable 接口的run方法
class Cat extends Thread {
    int times = 0;

    //重写run方法，写上自己的业务逻辑
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            //该线程每隔1秒。在控制台输出 “喵喵，我是小猫咪”
            System.out.println("喵喵，我是小猫咪" + (++times) + " 线程名：" + Thread.currentThread().getName());
            //让该线程休眠1秒
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            //当times 到80，退出while，这时线程也就退出。。
            if (times == 80) {
                break;
            }
        }
    }
}

流程
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2.2 jconsole资源管理平台

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2.3 为什么start可以调用到run方法？

假设我们上面的代码这样子调用cat.run();

//run方法就是一个普通的方法，没有真正的启动一个线程，就会把run方法执行完毕，才向下执行。

分析源码

进入到start方

 public synchronized void start() {
        /**
         * This method is not invoked for the main method thread or "system"
         * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added
         * to this method in the future may have to also be added to the VM.
         *
         * A zero status value corresponds to state "NEW".
         */
        if (threadStatus != 0)
            throw new IllegalThreadStateException();

        /* Notify the group that this thread is about to be started
         * so that it can be added to the group's list of threads
         * and the group's unstarted count can be decremented. */
        group.add(this);

        boolean started = false;
        try {
            start0();
            started = true;
        } finally {
            try {
                if (!started) {
                    group.threadStartFailed(this);
                }
            } catch (Throwable ignore) {
                /* do nothing. If start0 threw a Throwable then
                  it will be passed up the call stack */
            }
        }
    }

这里面有个核心方法

start0();

private native void start0();

//start0() 是本地方法，是JVM调用，底层是c/c++实现

//真正实现多线程的效果，是starto()，而不是 runstart() 方法调用 start0() 方法后，该线程并不一定会立马执行，只是将线程变成了可运行状态。具体什么时候执行，取决于CPU，由 CPU统一调度。

2.4 线程应用案例-实现Runnable接口，手写Thread的代理模式，理解Runnable创建线程的过程。

说明

1.java是单继承的，在某些情况下一个类可能已经继承了某个父类,这时在用继承Th read类方法来创建线程显然不可能了。

2.java设计者们提供了另外一个方式创建线程，就是通过实现Runnable接口来创建线程,这里底层使用了代理模式。

public class Thread02 {
    public static void main(String[] args) {
        Dog dog = new Dog();
        //dog.start(); 这里不能调用start
        Thread thread = new Thread(dog);
        //创建了Thread对象，把 dog对象(实现Runnable),放入Thread
        thread.start();

        Tiger tiger = new Tiger();
        ThreadProxy threadProxy = new ThreadProxy(tiger);
        threadProxy.start();
    }
}

class Animal {
}

class Tiger extends Animal implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("老虎嗷嗷叫...");
    }
}

//你可以把Proxy类当做 ThreadProxy
//线程代理类 ，模拟了一个极简的Thread类
class ThreadProxy implements Runnable {
    private Runnable target = null;

    @Override
    public void run() {
        if (target != null) {
            target.run();//动态绑定(运行类型)
        }
    }

    public ThreadProxy(Runnable target) {
        this.target = target;
    }

    public void start() {
        start0();
    }

    private void start0() {
        run();
    }
}

//通过实现Runnable接口，开发线程
class Dog implements Runnable {
    int count = 0;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("小狗汪汪叫..hi " + (++count) + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            if (count == 10) {
                break;
            }
        }
    }
}

2.5 线程使用应用案例-多线程执行

/**
 * 线程使用应用案例-多线程执行
 */
public class Thread03 {
    public static void main(String[] args) {
        T1 t1 = new T1();
        T2 t2 = new T2();
        Thread thread1 = new Thread(t1);
        Thread thread2 = new Thread(t2);

        thread1.start();//启动第一个线程
        thread2.start();//启动第二个线程
    }
}

class T1 implements Runnable {
    int count = 0;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            //每隔1秒输出 “hello,world”,输出10次
            System.out.println("hello world" + (++count));
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            if (count == 60) {
                break;
            }
        }
    }
}

class T2 implements Runnable {
    int count = 0;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            //每隔1秒输出 “h1”,输出5次
            System.out.println("hi" + (++count));
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            if (count == 5) {
                break;
            }
        }
    }
}

小结：

1.从java的设计来看，通过继承Thread或者实现Runnable接口来创建线程本质上没有区别,从idk帮助文档我们可以看到Thread类本身就

2.实现了Runnable接口 start0->startO0I实现Runnable接口方式更加适合多个线程共享一个资源的情况，并且避免了单继承的限制。

三. 多线程售票问题

3.1 多线程售票超卖异常问题

/**
 * 使用多线程，模拟三个窗口同时售票
 */
public class SellTicket {
    public static void main(String[] args) {
        SellTicket01 sellTicket01 = new SellTicket01();
        SellTicket01 sellTicket02 = new SellTicket01();
        SellTicket01 sellTicket03 = new SellTicket01();
        //这里我们会出现超卖。
        sellTicket01.start();//启动售票线程
        sellTicket02.start();//启动售票线程
        sellTicket03.start();//启动售票线程
    }
}

class SellTicket01 extends Thread {
    //让多个线程共享 ticketNum
    private static int ticketNum = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if (ticketNum <= 0) {
                System.out.println("售票结束...");
                break;
            }
            //休眠50毫秒
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("窗口 " + Thread.currentThread().getName() + " 售出一张票 " +
                    " 剩余票数 " + (--ticketNum));

        }
    }
}

3.2 通知线程退出

基本说明

1.当线程完成任务后，会自动退出。
2.还可以通过使用变量来控制run方法退出的方式停止线程，即通知方式

public class ThreadExit {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        T t = new T();
        t.start();

        //如果希望main线程去控制t1 线程的终止，必须可以修改 Loop
        //让t1 退出run方法，从而终止 t1线程 -> 通知方式

        //让主线程休眠 10 秒，再通知 t1线程退出
        Thread.sleep(10000);
        t.setLoop(false);
    }
}

class T extends Thread {
    int count = 0;
    //设置一个控制变量
    private boolean loop = true;

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

    @Override
    public void run() {
        while (loop) {
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("运行中..." + (++count));
        }
    }
}

3.3 线程中断

线程常用方法

常用方法第一组

1.setName //设置线程名称，使之与参数 name 相同

2.getName //返回该线程的名称

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 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(暂停执行)

8.interrupt //中断线程

注意事项和细节

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.线程优先级范围

3.interrupt，中断线程，但并没有真正的结束线程。所以一般用于中断正在休眠线程

4.sleep:线程的静态方法，使当前线程休眠

public class ThreadMethod01 {
    public static void main(String[] args) {
        T1 t1 = new T1();
        t1.setName("!23");
        t1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        t1.start();

        //主线程打印5 hi，然后我就中断 子线程的休眠
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("hi " + i);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
        t1.interrupt();//当执行到这里，就会中断 t线程的休眠。
    }
}

class T1 extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "吃包子..." + i);
            }
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "休眠中...");
                Thread.sleep(20000);
            } catch (InterruptedException e) {
                //当该线程执行到一个interrupt 方法时，就会catch 一个 异常，可以加入自己的业务代码
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被中断了");
            }
        }
    }
}

3.4 线程插队

常用方法第二组

1.yield:线程的礼让。让出cpu，让其他线程执行，但礼让的时间不确定，所以也不一定礼让成功。

2.join:线程的插队。插队的线程一旦插队成功，则肯定先执行完插入的线程所有的任务案例: 创建一个子线程，每隔1s 输出 hello,输出 20次，主线程每隔1秒，输出 hi，输出 20次.要求: 两个线程同时执行，当主线程输出 5次后，就让子线程运行完毕，主线程再继续。

public class ThreadMethod02 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        T2 t2 = new T2();
        t2.start();

        for (int i = 0; i <= 20; i++) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("main");
            if (i == 5) {
                System.out.println("=====");
                //join 线程插队
//                t2.join();//相当于让t2线程先执行完毕
                Thread.yield();//礼让，不一定成功
                System.out.println("-----");
            }
        }
    }
}

class T2 extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 20; i++) {
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("t2");
        }
    }
}

四. 守护线程

1.用户线程:也叫工作线程，当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

3.常见的守护线程: 垃圾回收机制

public class ThreadMethod03 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyDaemonThread myDaemonThread = new MyDaemonThread();
        //如果我们希望当main线程结束后，子线程自动结束
        //,只需将子线程设为守护线程即可
        myDaemonThread.setDaemon(true);
        myDaemonThread.start();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(111);
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

class MyDaemonThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (; ; ) {
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("12313");
        }
    }
}

五. 线程的生命周期

JDK中用Thread.State枚举表示了线程的几种状态

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java code

public class ThreadState_ {
    public static void main(String[] args) {
        T t = new T();
        System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
        while (Thread.State.TERMINATED != t.getState()) {
            System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
        System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());
    }
}

class T extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("hi");
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
            break;
        }
    }
}

六. 线程的同步

以前面讲过的窗口卖票为例看问题

6.1 线程同步机制

1.在多线程编程，一些敏感数据不允许被多个线程同时访问，此时就使用同步访问技保证数据在任何时刻，最多有一个线程访问，以保证数据的完整性。

2.也可以这里理解: 线程同步，即当有一个线程在对内存进行操作时，其他线程都不可以对这个内存地址进行操作，直到该线程完成操作，其他线程才能对该内存地址进行操作.

/**
 * 使用多线程，模拟三个窗口同时售票
 */
public class SellTicket {
    public static void main(String[] args) {
        SellTicket01 sellTicket01 = new SellTicket01();
//        SellTicket01 sellTicket02 = new SellTicket01();
//        SellTicket01 sellTicket03 = new SellTicket01();
        //这里我们会出现超卖。
//        sellTicket01.start();//启动售票线程
//        sellTicket02.start();//启动售票线程
//        sellTicket03.start();//启动售票线程
        new Thread(sellTicket01).start();
        new Thread(sellTicket01).start();
        new Thread(sellTicket01).start();
    }
}

class SellTicket01 implements Runnable {
    //让多个线程共享 ticketNum
    private static int ticketNum = 100;
    private boolean loop = true;
	//就是一个同步方法,这时锁在 this对象
    //同步方法，在同一时刻，只能有一个线程来执行run方法
    //也可以在代码块上写 synchronize，同步代码块synchronize(this){},互斥锁还是在this对象
    public synchronized void sell() {
        if (ticketNum <= 0) {
            System.out.println("售票结束...");
            loop = false;
            return;
        }
        //休眠50毫秒
        try {
            Thread.sleep(50);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println("窗口 " + Thread.currentThread().getName() + " 售出一张票 " +
                " 剩余票数 " + (--ticketNum));
    }

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

6.2 互斥锁

基本介绍

1.来保证共享数据操作的完整性Java在Java语言中，引入了对象互斥锁的概念。

2.每个对象都对应于一个可称为“互斥锁”的标记，这个标记用来保证在任一时刻，只能有一个线程访问该对象。

3.关键字synchronized 来与对象的互斥锁联系。当某个对象用synchronized修饰时表明该对象在任一时刻只能由一个线程访问。

4.同步的局限性:导致程序的执行效率要降低。

5.同步方法(非静态的)的锁可以是this,也可以是其他对象(要求是同一个对象)。

6.同步方法(静态的)的锁为当前类本身。

/**
 * 使用多线程，模拟三个窗口同时售票
 */
public class SellTicket {
    public static void main(String[] args) {
        SellTicket01 sellTicket01 = new SellTicket01();
//        SellTicket01 sellTicket02 = new SellTicket01();
//        SellTicket01 sellTicket03 = new SellTicket01();
        //这里我们会出现超卖。
//        sellTicket01.start();//启动售票线程
//        sellTicket02.start();//启动售票线程
//        sellTicket03.start();//启动售票线程
        new Thread(sellTicket01).start();
        new Thread(sellTicket01).start();
        new Thread(sellTicket01).start();
    }
}

class SellTicket01 implements Runnable {
    //让多个线程共享 ticketNum
    private static int ticketNum = 100;
    private boolean loop = true;
    Object object = new Object();

    //同步方法(静态的) 的锁为当前类本身
    //锁是加在 SeTTicket03.cLass
    public synchronized static void m() {

    }

    //如果在静态方法中，实现一个同步代码块
    public static void m2() {
        synchronized (SellTicket01.class) {
            System.out.println("m2");
        }
    }

    //同步方法，在同一时刻，只能有一个线程来执行run方法
    public void sell() {
        synchronized (object) {

            if (ticketNum <= 0) {
                System.out.println("售票结束...");
                loop = false;
                return;
            }
            //休眠50毫秒
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
            System.out.println("窗口 " + Thread.currentThread().getName() + " 售出一张票 " +
                    " 剩余票数 " + (--ticketNum));
        }
    }

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

注意事项和细节

1.同步方法如果没有使用static修饰:默认锁对象为this

2.如果方法使用static修饰，默认锁对象:当前类.class

实现的落地步骤:

1.需要先分析上锁的代码

2.选择同步代码块或同步方法

3.要求多个线程的锁对象为同一个即可

6.3 线程死锁

多个线程都占用了对方的锁资源，但不肯相让，导致了死锁，在编程是一定要避
免死锁的发生.

/**
 * 模拟线程死锁
 */
public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        //模拟死锁现象
        DeadLockDemo deadLockDemo1 = new DeadLockDemo(true);
        DeadLockDemo deadLockDemo2 = new DeadLockDemo(false);
        deadLockDemo1.start();
        deadLockDemo2.start();
    }
}

class DeadLockDemo extends Thread {
    //保证多线程，共享一个对象,这里使用static
    static Object object1 = new Object();
    static Object object2 = new Object();
    boolean flag;

    public DeadLockDemo(boolean flag) {
        this.flag = flag;
    }
    //下面业务逻辑的分析
    //如果flag 为 T，线程就会先得到/持有 o1 对象锁  然后尝试去获取 02 对象锁
    //如果线程A得不到 o2 对象锁，就会BLocked
    //如果flag 为 F，线程B 就会先得到/持有 02 对象锁，然后尝试去获取 o1 对象锁
    //如果线程B 得不到 o1 对象锁，就会BLocked
    public void run() {
        if (flag) {
            synchronized (object1) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入 1");
                synchronized (object2) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入 2");
                }
            }
        }else {
            synchronized (object2) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入 3");
                synchronized (object1) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入 4");
                }
            }
        }
    }
}

6.4 释放锁

1.当前线程的同步方法、同步代码块执行结束案例:上厕所，完事出来。

2.当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return。案例:没有正常的完事，经理叫他修改bug，不得已出来。

3.当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception，导致异常结束案例:没有正常的完事发现忘带纸，不得已出来。

4.当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait0方法，当前线程暂停，并释放锁。案例:没有正常完事，觉得需要酝酿下，所以出来等会再进去

下面操作不会释放锁

1.线程执行同步代码块或同步方法时，程序调用Thread.sleep0、Thread.yield0方法暂停当前线程的执行,不会释放锁在坑位上眯了一会。案例:上厕所，太困了，

onized (object2) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “进入 2”);
}
}
}else {
synchronized (object2) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “进入 3”);
synchronized (object1) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + “进入 4”);
}
}
}
}
}文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-561141.html


### 6.4 释放锁

1.当前线程的同步方法、同步代码块执行结束案例:上厕所，完事出来。

2.当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return。案例:没有正常的完事，经理叫他修改bug，不得已出来。

3.当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception，导致异常结束案例:没有正常的完事发现忘带纸，不得已出来。

4.当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait0方法，当前线程暂停，并释放锁。案例:没有正常完事，觉得需要酝酿下，所以出来等会再进去

下面操作不会释放锁

1.线程执行同步代码块或同步方法时，程序调用Thread.sleep0、Thread.yield0方法暂停当前线程的执行,不会释放锁在坑位上眯了一会。案例:上厕所，太困了，

2.线程执行同步代码块时，其他线程调用了该线程的suspend0方法将该线程挂起该线程不会释放锁。提示: 应尽量避免使用suspend0和resume0来控制线程，方法不再推荐使用。

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