【Java基础 下】 029 -- 多线程

目录

一、为什么要有多线程？

1、线程与进程

2、多线程的应用场景

3、小结

二、多线程中的两个概念（并发和并行）

1、并发

2、并行

3、小结

三、多线程的三种实现方式

1、继承Thread类的方式进行实现

2、实现Runnable接口的方式进行实现

3、利用Callable接口和Future接口方式的实现

4、多线程三种实现方式对比

四、常见的成员方法

1、get/setName方法 -- 线程名字

2、currentThread方法 -- 获取当前线程对象

3、sleep方法 -- 线程休眠

4、set/getPriority方法 -- 线程优先级

5、setDaemon方法 -- 守护线程

6、yield方法 -- 礼让线程

7、join方法 -- 插入线程

8、线程的生命周期

五、线程安全的问题

1、练习：设计一个程序模拟电影院卖票

2、买票引发的安全问题

①、重复票的由来：（线程在执行代码的过程中，CPU的执行权随时有可能被抢走）

②、出现了超出范围的票：（和上面的原因相同）

3、安全问题的解决办法 -- 同步代码块

4、同步代码块中的两个小细节

①、细节1：synchronized要写在循环的里面

②、细节2：synchronized中的锁对象一定是唯一的

5、同步方法

6、StringBuilder和StringBuffer的区别

7、Lock锁（手动加锁、释放锁）

①、Lock使用不规范造成的两个安全问题

六、死锁

七、生产者和消费者（等待唤醒机制）

1、消费者等待

2、生产者等待

3、常见方法（wait/notify/notifyAll）

4、消费者与生产者代码实现

①、Cook.java

②、Desk.java

③、Foodie.java

④、ThreadDemo.java

5、阻塞队列方式（另一种等待唤醒机制）

①、阻塞队列的继承结构

②、阻塞队列实现等待唤醒机制

7、多线程的6中状态

八、综合练习

1、多线程练习1（卖电影票）

2、多线程练习2（送礼品）

3、多线程练习3（打印奇数数字）

4、多线程练习4（抢红包）

精确运算：（BigDecimal）

5、多线程练习5（抽奖箱抽奖）

6、多线程练习6（多线程统计并求最大值）

7、多线程练习7（多线程之间的比较）

8、多线程练习8（多线程阶段大作业）

九、线程池

1、吃饭买碗的故事

①、问题

②、解决方案

2、以前写多线程的弊端

3、线程池的核心原理

4、线程池的代码实现

①、Executors工具类

②、线程复用示例

③、创建一个有上限的线程池

5、自定义线程池（ThreadPoolExecutor）

①、任务拒绝策略

②、代码实现

③、小结

6、最大并行数

①、什么是最大并行数？

②、向Java虚拟机返回可用处理器的数目

7、线程池多大才合适？

十、多线程的额外扩展内容

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一、为什么要有多线程？

1、线程与进程

举例：在任务管理器中，一个软件运行之后，它就是一个进程

线程：（简单理解，线程就说应用软件中互相独立，可以同时运行的功能）

单线程程序：所有的都在一个线程中执行，耗时长

2、多线程的应用场景

3、小结

二、多线程中的两个概念（并发和并行）

1、并发

2、并行

以2核4线程为例：（如果计算机中只要4条线程，那么它是不用切换的，但如果线程越来越多，那么这个红线就会在多个线程之间随机的进行切换）

3、小结

三、多线程的三种实现方式

1、继承Thread类的方式进行实现

代码实现：

①、自己定义一个类继承Thread并重写run方法

②、创建子类的对象，并启动线程

2、实现Runnable接口的方式进行实现

代码实现：

①、自己定义一个类实现Runnable接口，并重新里面的run方法

②、创建自己的类对象

③、创建一个Thread类的对象，并开启线程

示例代码：

3、利用Callable接口和Future接口方式的实现

代码实现：

①、创建一个类MyCallable实现Callable接口，并重写call

②、创建MyCallable/FutureTask/Thread的对象

完整代码：

4、多线程三种实现方式对比

四、常见的成员方法

1、get/setName方法 -- 线程名字

默认名字的由来：

序号自增

细节：

2、currentThread方法 -- 获取当前线程对象

3、sleep方法 -- 线程休眠

4、set/getPriority方法 -- 线程优先级

抢占式调度：随机性

非抢占式调度：轮流

没有设置，优先级则默认为5，优先级越高，抢到CPU的概率就越高

示例代码：

5、setDaemon方法 -- 守护线程

两个线程执行的代码不同：守护线程是陆续结束的，所以守护线程也叫做备胎线程

守护线程的应用场景：

6、yield方法 -- 礼让线程

但只是尽可能的均匀，不是绝对的

7、join方法 -- 插入线程

插入线程：将土豆插入到main线程之前，只有当土豆线程执行完毕，才会轮到main线程

8、线程的生命周期

五、线程安全的问题

1、练习：设计一个程序模拟电影院卖票

示例代码：

出现了超出票范围或者重复票的情况：

2、买票引发的安全问题

①、重复票的由来：（线程在执行代码的过程中，CPU的执行权随时有可能被抢走）

②、出现了超出范围的票：（和上面的原因相同）

3、安全问题的解决办法 -- 同步代码块

示例代码：（锁对象一定得是唯一的）

4、同步代码块中的两个小细节

①、细节1：synchronized要写在循环的里面

②、细节2：synchronized中的锁对象一定是唯一的

示例代码：（当前类的字节码文件对象）

5、同步方法

示例代码：

将同步代码块改成同步方法：

6、StringBuilder和StringBuffer的区别

两个类的方法都是相同的

但是StringBuffer是线程安全的，它里面所有的方法都是线程同步的

StringBuilder是非线程安全的，所以如果用到多线程则可以使用StringBuffer，没有需求则选择StringBuilder

7、Lock锁（手动加锁、释放锁）

①、Lock使用不规范造成的两个安全问题

Ⅰ、重复票以及超出范围票

我们在使用Thread类实现多线程时，创建自己的类，一定要注意锁对象需要唯一，即在相关变量前加上static关键字

Ⅱ、程序无法正常终止

这是由于当满足条件时，循环直接被终止，导致lock锁没有被释放

Ⅲ、正确代码（标准写法）

即将容易产生异常的代码块放入try…catch中

六、死锁

死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。

代码实现：（理解过程）

注意事项：千万不要让两个锁嵌套起来！

七、生产者和消费者（等待唤醒机制）

生产者消费者模式是一个十分经典的多线程协作的模式

1、消费者等待

2、生产者等待

3、常见方法（wait/notify/notifyAll）

4、消费者与生产者代码实现

①、Cook.java

②、Desk.java

③、Foodie.java

④、ThreadDemo.java

5、阻塞队列方式（另一种等待唤醒机制）

①、阻塞队列的继承结构

②、阻塞队列实现等待唤醒机制

Cook.java：

put方法的源码中实现了Lock锁

Foodie.java：

take方法的底层也是有锁的

ThreadDemo.java：

打印语句是在锁的外面的，但是不会对数据造成影响，只是影响了控制台的打印阅读体验

7、多线程的6中状态

Java中是没有定义运行状态的，只有以下6种状态，这是因为一旦线程抢夺到CPU执行权之后，线程就会交给操作系统了，Java就不管了

八、综合练习

1、多线程练习1（卖电影票）

待补充~

2、多线程练习2（送礼品）

待补充~

3、多线程练习3（打印奇数数字）

待补充~

4、多线程练习4（抢红包）

示例代码：

测试类：

精确运算：（BigDecimal）

5、多线程练习5（抽奖箱抽奖）

示例代码：

MyThread.java：

测试类：

6、多线程练习6（多线程统计并求最大值）

示例代码一：（在练习5的基础上进行修改）

MyThread.java：

示例代码二：升级版--线程栈（示例一可以用，但不好）

改进后，这里只需要一个ArrayList就搞定了

示例二内存图讲解：

每个线程都有自己独立的空间

7、多线程练习7（多线程之间的比较）

示例代码：（难点在于如何获取两个线程中的最大值★）

调用多线程的第三种方式Callable来实现（可以返回结果）

MyCallable.java：

测试类：

8、多线程练习8（多线程阶段大作业）

待补充~

 

九、线程池

1、吃饭买碗的故事

①、问题

②、解决方案

买个碗柜，买了碗之后不摔，存入碗柜中

2、以前写多线程的弊端

3、线程池的核心原理

当有新的任务出现，且线程池线程不足时，会新建线程以满足需求，其中最大线程的数量可以自行设置

4、线程池的代码实现

①、Executors工具类

示例代码：

MyRunnable.java：

测试类：

②、线程复用示例

测试类：

③、创建一个有上限的线程池

测试类：

5、自定义线程池（ThreadPoolExecutor）

①、任务拒绝策略

以下面示例为例，它会将任务4抛弃，将任务10加入

②、代码实现

③、小结

6、最大并行数

①、什么是最大并行数？

②、向Java虚拟机返回可用处理器的数目

7、线程池多大才合适？

可以通过thread dump来计算CPU的计算时间和等待时间

十、多线程的额外扩展内容

准备面试时可以再突击学习，资料可见《多线程（额外扩展）.md》