Java基础之多线程JUC全面学习笔记

初识多线程

什么是多线程?
线程
线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。线程被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。

简单理解:应用软件中互相独立，可以同时运行的功能

那什么是进程呢？
进程
进程是程序的基本执行实体，比如，打开任务管理器，可以看到其中有很多的进程

多线程作用：提高效率

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多线程的两个概念

并发
并发:在同一时刻，有多个指令在单个CPU上交替执行

并行
并行:在同一时刻，有多个指令在多个CPU上同时执行

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多线程的实现方式

①继承Thread类的方式进行实现

多线程的第一种启动方式:

1．自己定义一个类继承Thread
2．重写run方法
3．创建子类的对象，并启动线程

	public class MyThread extends Thread{@Overridepublic void run() {//书写线程要执行代码for (int i = e; i < 100; i++) {system.out.println(getName( ) + "Helloworld" );}}}

		public static void main( String[] args) {MyThread t1 = new MyThread();MyThread t2 = new MyThread() ;t1.setName("线程1");t2.setName("线程2");t1.start();t2.start();}

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②实现Runnable接口的方式进行实现

多线程的第二种启动方式:
1.自己定义一个类实现Runnable接口2.重写里面的run方法
3.创建自己的类的对象
4.创建一个Thread类的对象，并开启线程

    public static void main(String[] args) {//创建实现Runnable接口的类的对象RunnableInf run = new RunnableInf();//创建线程对象Thread t1 = new Thread(run);Thread t2 = new Thread(run);//给线程设置名字t1.setName("线程一");t2.setName("线程二");//开启线程t1.start();t2.start();}

public class RunnableInf implements Runnable{@Overridepublic void run() {//书写线程执行代码for (int i = 0; i < 100; i++){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"hello world");}}
}

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③利用Callable接口和Future接口方式实现

多线程的第三种实现方式:

特点:可以获取到多线程运行的结果

步骤如下
1．创建一个类MyCallable实现callable接口
2．重写call (是有返回值的，表示多线程运行的结果)
3．创建MyCallable的对象（表示多线程要执行的任务)
4．创建FutureTask的对象（作用管理多线程运行的结果）
5．创建Thread类的对象，并启动（表示线程)

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {//创建Mycallable的对象（表示多线程要执行的任务)MyCallable mc = new MyCallable();//创建FutureTask的对象（作用管理多线程运行的结果)FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<>(mc ) ;//创建线程的对象Thread t1 = new Thread(ft);//启动线程t1.start();//获取线程运行结果Integer result = ft.get();System.out.println(result);}

public class MyCallable implements Callable<Integer> {@Overridepublic Integer call() throws Exception {//求100之间的和int sum = 0;for (int i = 0; i <= 100; i++ ){sum += i;}return sum;}
}

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三种实现方式的对比

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常见的成员方法

方法细节点

void setName( string name)
设置线程的名字(构造方法也可以设置名字）
细节:
1、如果我们没有给线程设置名字，线程也是有默认的名字的
格式:Thread-X(X序号，从0开始的）
2、如果我们要给线程设置名字，可以用set方法进行设置，也可以构造方法设置（记得继承Thread类的构造方法，快捷键Alt+Ins）

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static Thread currentThread( )
获取当前线程的对象
细节:
当JVM虚拟机启动之后，会自动的启动多条线程其中有一条线程就叫做main线程
他的作用就是去调用main方法，并执行里面的代码，在以前，我们写的所有的代码，其实都是运行在main线程当中

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static void sleep( long time)
让线程休眠指定的时间，单位为毫秒
细节:
1、哪条线程执行到这个方法，那么哪条线程就会在这里停留对应的时间
2、方法的参数:就表示睡眠的时间，单位毫秒；1秒= 1000毫秒
3、当时间到了之后，线程会自动的醒来，继续执行下面的其他代码

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线程调度两种方式

• 抢占式调度 最大特点是随机，根据优先级来抢占cpu资源，优先级越高，抢占概率越大
• 非抢占式调度 特点：你一次，我一次，有规律
  

优先级是0档到10档，默认优先级都是5
从Thread源码中可以看到

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final void setDaemon( boolean on)
设置为守护线程细节:
当其他的非守护线程执行完毕之后，守护线程会陆续结束，不是立刻结束

通俗易懂：照下图案例
当女神线程结束了，那么备胎也没有存在的必要了

女神线程

备胎线程

main方法中

最后结果就是当线程1循环10次结束后，守护线程陆续结束（不会循环完，也不会立刻停止）

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守护线程使用场景
比如QQ聊天，传输文件

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出让线程解释

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插入线程演示

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {//创建实现Runnable接口的类的对象RunnableInf run = new RunnableInf();//创建线程对象Thread t1 = new Thread(run);//Thread t2 = new Thread(run);//给线程设置名字t1.setName("线程一");    //开启线程t1.start();        //把t1线程插入到当前线程之前t1.join();  //这个代码运行在哪个线程上，就插入在哪个线程前for (int i = 0; i < 10; i++){System.out.println("main线程"+i);}}

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线程的生命周期

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线程安全的问题

由于线程抢占cpu资源是随机的，所以在执行业务操作时，可能同一个业务，多条线程并行执行，而造成数据错乱或丢失；比如买票的经典案例，有可能当一个线程进去执行买票逻辑时，另一个线程也进去了，结果导致卖出了两张同样编号的票。经典问题就是超卖，一票多卖，有票没卖。

解决方法自然就是给执行的业务代码加上锁，保证原子性

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方法之一：同步代码块

把操作共享数据的代码锁起来

特点1:锁默认打卉，有一个线程进去了，锁自动关闭
特点2:里面的代码全部执行完毕,线程出来，锁自动打开

同步代码块使用如下，卖100张票的案例

public class MyThread extends Thread{//表示这个类的所有对象共享ticket数据static int ticket = 0;//创建锁对象，一定要唯一static Object object = new Object();@Overridepublic void run() {while (true){//同步代码块synchronized (object){if (ticket < 100){ticket++;System.out.println(getName()+"正在卖第" +ticket +"张票");}else {break;}}}}
}

public class Treaddemo {public static void main(String[] args) {MyThread t1 = new MyThread();MyThread t2 = new MyThread();t1.setName("窗口1");t2.setName("窗口2");t1.start();t2.start();}
}

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方法之二：同步方法

就是把synchronized关键字加到方法上

特点1:同步方法是锁住方法里面所有的代码

特点2:锁对象不能自己指定
非静态: this
静态: 当前类的字节码文件对象

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卖100张票的案例

public class MyRunnable implements Runnable{int ticket = 0;//由于MyRunnalbe方法只new了一个对象，可以不用把ticket设置为共享变量@Overridepublic void run() {while (true){if (method()) break;}}private synchronized boolean method() {synchronized (MyRunnable.class){if ( ticket == 100 ){return true;}else {try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}ticket++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "正在卖第"+ ticket +"张票");}}return false;}
}

public class Threaddemo {public static void main(String[] args) {MyRunnable mr = new MyRunnable();Thread t1 = new Thread(mr);Thread t2 = new Thread(mr);Thread t3 = new Thread(mr);t1.setName("窗口一");t2.setName("窗口二");t3.setName("窗口三");t1.start();t2.start();t3.start();}
}

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方法之三：同步方法

为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock，手动上锁、手动释放锁

Lock实现提供比使用synchronized方法和语句可以获得更广泛的锁定操作
Lock中提供了获得锁和释放锁的方法

void lock():获得锁
void unlock():释放锁

Lock是接口不能直接实例化，通常采用它的实现类ReentrantLock来实例化ReentrantLock的构造方法

ReentrantLock():创建一个ReentrantLock的实例

还是以买100张票为案例，使用锁的方式代码如下

public class LockThread extends Thread{static int ticket = 0;static Lock lock = new ReentrantLock();public LockThread() {}public LockThread(String name) {super(name);}@Overridepublic void run() {while (true){//这次换用锁的方式lock.lock();//上锁try {if (ticket < 100){Thread.sleep(100);ticket++;System.out.println(getName()+"正在卖第" +ticket +"张票");}else {break;}} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);} finally {lock.unlock();}}}
}

public class MainThread {public static void main(String[] args) {LockThread t1 = new LockThread("窗口一");LockThread t2 = new LockThread("窗口二");LockThread t3 = new LockThread("窗口三");t1.start();t2.start();t3.start();}
}

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死锁

通俗点说就是锁嵌套了，线程1拿了A锁，就在线程1拿A锁时，线程2入了B锁，而线程1中间的操作还要再入B锁才能执行业务并结束；而线程2中间操作还要再入A锁才能执行业务并结束。最终二者都在等待对方释放锁，造成了死锁情况

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生产者和消费者

等待唤醒机制
等待唤醒机制会让两个线程轮流执行，标准的你一次我一次

细节点：notify()是随机唤醒一个线程，不容易控制，一般使用的是notifyAll()方法

下面是经典的消费者和生产者案例代码，消费者是食客，生产者是厨师，中间控制是桌子，控制线程执行

中间控制者桌子

public class Desk {/*** 控制消费者和生产者的执行*///是否有面条 0：没有面条  1：有面条public static int foodFlag = 0;//总个数,也就是消费者需要的总个数public static int count = 10;//锁对象public static Object lock = new Object();
}

食客

public class Eater extends Thread{/*** 1.循环* 2.同步代码块* 3.判断共享数据是否到了末尾（到了末尾执行的逻辑）* 4.判断共享数据是否到了末尾（没到末尾执行的逻辑）*/@Overridepublic void run() {while (true){if (Desk.count == 0){break;}synchronized (Desk.lock){if (Desk.foodFlag == 0){//先看是否有产品，没有就等待try {Desk.lock.wait();//让当前线程跟锁绑定} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}else {Desk.count--;System.out.println("消费者正在消费产品，还需要消费数量："+ Desk.count);//消费完唤醒生产者继续做Desk.lock.notifyAll();//修改桌子状态Desk.foodFlag = 0;}}}}
}

厨师

public class Cooker extends Thread{@Overridepublic void run() {while (true){if (Desk.count == 0){break;}synchronized (Desk.lock){if (Desk.foodFlag == 1){try {Desk.lock.wait();} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}else {//修改桌上食物状态Desk.foodFlag = 1;System.out.println("生产者生产了面条");//唤醒消费者Desk.lock.notifyAll();}}}}
}

main方法

public class TestDemo {public static void main(String[] args) {Eater e = new Eater();Cooker c = new Cooker();e.setName("消费者");c.setName("生产者");e.start();c.start();}
}

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注意点：
Desk. lock. wait(); //让当前线程跟锁进行绑定
Desk.Lock.notifyAll(); //唤醒跟这把锁绑定的所有线程
这里之所以用锁对象调用，是避免notifyAll()方法唤醒所有线程（包括方法外的比如系统线程等），用对象调用，可以指明唤醒的是哪个线程
（这里用Desk类中的lock对象调用，是应为lock对象是唯一的，只是在Desk类中new了一次）

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线程池

用线程池作为容器存放线程
①创建一个池子，池子中是空的

②提交任务时，池子会创建新的线程对象，任务执行完毕，线程归还给池子，下回再次提交任务时，不需要创建新的线程，直接复用已有的线程即可

③但是如果提交任务时，池子中没有空闲线程，也无法创建新的线程，任务就会排队等待

Executors:线程池的工具类通过调用方法返回不同类型的线程池对象。

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自定义线程池

线程池工作流程，它会有核心线程数量，临时线程数量，队列长度，空闲时间这个几个因素影响决定

当任务数量超过核心线程数量时，就会让多余任务在队列排队
当任务数量超过核心线程数量，且队列排满的情况，才会使用临时线程来处理任务
当任务数量超过核心线程数量，最大排队数量以及临时线程数量的总和，全负载时，多余任务会根据线程池的拒绝策略来丢弃或处理

临时线程的空闲时间在超过线程池初始化规定的时间就会销毁
而核心线程只有在销毁线程池时才会销毁

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创建线程池会发现有7个参数

最后任务拒绝策略有以下几种

创建自定义线程池代码如下

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最后感谢您的阅览，希望这篇文章能为您解除疑惑