java多线程基础入门.docx
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java多线程基础入门.docx
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java多线程基础入门
1多线程概述
●多线程引入
•把备注部分的代码通过画图解释一下调用流程。
这个程序只有一个执行流程,所以这样的程序就是单线程程序。
•假如一个程序有多条执行流程,那么,该程序就是多线程程序。
•接下来我们来看看到底什么是多线程
●publicclassDemo{
●publicstaticvoidmain(String[]args){
●//代码1
●show();
●//代码2
●}
●publicstaticvoidshow(){
●//代码11
●method1();
●method2();
●//代码22
●}
●publicstaticvoidmethod1(){
●//代码111...
●}
●publicstaticvoidmethod2(){
●//代码222...
●}
●}
●多线程概述
•进程:
●正在运行的程序,是系统进行资源分配和调用的独立单位。
●每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源。
•线程:
●是进程中的单个顺序控制流,是一条执行路径
●一个进程如果只有一条执行路径,则称为单线程程序。
●一个进程如果有多条执行路径,则称为多线程程序。
●举例
扫雷游戏,迅雷下载等
1:
要想说线程,首先必须得聊聊进程,因为线程是依赖于进程存在的。
2:
那么,什么是进程呢?
通过任务管理器我们就可以看到进程的存在。
给出一个概念:
进程就是正在运行的程序,是系统进行资源分配和调用的独立单位。
每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源。
3:
多进程有什么意义呢?
单进程计算机只能做一件事情。
而我们现在的计算机都可以一边玩游戏(游戏进程),一边听音乐(音乐进程),所以我们常见的操作系统都是多进程操作系统。
比如:
Windows,Mac和Linux等,能在同一个时间段内执行多个任务。
对于单核计算机来讲,游戏进程和音乐进程是同时运行的吗?
不是。
因为CPU在某个时间点上只能做一件事情,计算机是在游戏进程和音乐进程间做着频繁切换,且切换速度很快,所以,我们感觉游戏和音乐在同时进行,其实并不是同时执行的。
多进程的作用不是提高执行速度,而是提高CPU的使用率。
4:
那么什么又是线程呢?
在一个进程内部又可以执行多个任务,而这每一个任务我们就可以看成是一个线程。
线程是程序中单个顺序的控制流,是程序使用CPU的基本单位。
5:
多线程有什么意义呢?
多线程的作用不是提高执行速度,而是为了提高应用程序的使用率。
而多线程却给了我们一个错觉:
让我们认为多个线程是并发执行的。
其实不是。
因为多个线程共享同一个进程的资源(堆内存和方法区),但是栈内存是独立的,一个线程一个栈。
所以他们仍然是在抢CPU的资源执行。
一个时间点上只有能有一个线程执行。
而且谁抢到,这个不一定,所以,造成了线程运行的随机性。
6:
那么什么又是并发呢?
大家注意两个词汇的区别:
并行和并发。
前者是逻辑上同时发生,指在某一个时间内同时运行多个程序。
后者是物理上同时发生,指在某一个时间点同时运行多个程序。
那么,我们能不能实现真正意义上的并发呢,是可以的,多个CPU就可以实现,不过你得知道如何调度和控制它们。
请
7:
那么,我们来举例说说什么是进程,什么是线程。
扫雷游戏,迅雷下载等。
2java运行原理
●Java程序运行原理
•java命令会启动java虚拟机,启动JVM,等于启动了一个应用程序,也就是启动了一个进程。
该进程会自动启动一个“主线程”,然后主线程去调用某个类的main方法。
所以main方法运行在主线程中。
在此之前的所有程序都是单线程的。
•思考:
•jvm虚拟机的启动是单线程的还是多线程的?
●1:
JVM启动至少启动了垃圾回收线程和主线程,所以是多线程的。
3多线程的实现方案1
●通过查看API来学习多线程程序的实现
•参考Thread类
●继承Thread类
•步骤及代码演示
•几个小问题:
•为什么要重写run()方法
•启动线程使用的是那个方法
•线程能不能多次启动
•run()和start()方法的区别
4如何获取和设置线程名称
●Thread类的基本获取和设置方法
•publicfinalStringgetName()
•publicfinalvoidsetName(Stringname)
•其实通过构造方法也可以给线程起名字
•思考:
•如何获取main方法所在的线程名称呢?
•publicstaticThreadcurrentThread()
•这样就可以获取任意方法所在的线程名称
5线程调度
●假如我们的计算机只有一个CPU,那么CPU在某一个时刻只能执行一条指令,线程只有得到CPU时间片,也就是使用权,才可以执行指令。
那么Java是如何对线程进行调用的呢?
●线程有两种调度模型:
•分时调度模型所有线程轮流使用CPU的使用权,平均分配每个线程占用CPU的时间片
•抢占式调度模型优先让优先级高的线程使用CPU,如果线程的优先级相同,那么会随机选择一个,优先级高的线程获取的CPU时间片相对多一些。
•Java使用的是抢占式调度模型。
•演示如何设置和获取线程优先级
•publicfinalintgetPriority()
•publicfinalvoidsetPriority(intnewPriority)
●假如我们的计算机只有一个CPU,那么CPU在某一个时刻只能执行一条指令,线程只有得到CPU时间片,也就是使用权,才可以执行指令。
那么Java是如何对线程进行调用的呢?
●线程有两种调度模型:
•分时调度模型所有线程轮流使用CPU的使用权,平均分配每个线程占用CPU的时间片
•抢占式调度模型优先让优先级高的线程使用CPU,如果线程的优先级相同,那么会随机选择一个,优先级高的线程获取的CPU时间片相对多一些。
•Java使用的是抢占式调度模型。
•演示如何设置和获取线程优先级
•publicfinalintgetPriority()
•publicfinalvoidsetPriority(intnewPriority)
6线程控制
●我们已经知道了线程的调度,接下来我们就可以使用如下方法对象线程进行控制
•线程休眠
•publicstaticvoidsleep(longmillis)
•线程加入
•publicfinalvoidjoin()
•线程礼让
•publicstaticvoidyield()
•后台线程
•publicfinalvoidsetDaemon(booleanon)
•中断线程
•publicfinalvoidstop()
•publicvoidinterrupt()
7线程的生命周期图
8多线程的实现方案2
●实现Runnable接口
•如何获取线程名称
•如何给线程设置名称
●实现接口方式的好处
•可以避免由于Java单继承带来的局限性。
•适合多个相同程序的代码去处理同一个资源的情况,把线程同程序的代码,数据有效分离,较好的体现了面向对象的设计思想。
9关于电影院卖票程序的思考
●我们前面讲解过电影院售票程序,从表面上看不出什么问题,但是在真实生活中,售票时网络是不能实时传输的,总是存在延迟的情况,所以,在出售一张票以后,需要一点时间的延迟
●改实现接口方式的卖票程序
●每次卖票延迟100毫秒
改进后的电影院售票出现问题
●问题
•相同的票出现多次
•CPU的一次操作必须是原子性的
•还出现了负数的票
•随机性和延迟导致的
●注意
•线程安全问题在理想状态下,不容易出现,但一旦出现对软件的影响是非常大的。
10解决线程安全问题的基本思想
●首先想为什么出现问题?
(也是我们判断是否有问题的标准)
•是否是多线程环境
•是否有共享数据
•是否有多条语句操作共享数据
●如何解决多线程安全问题呢?
•基本思想:
让程序没有安全问题的环境。
•怎么实现呢?
•把多个语句操作共享数据的代码给锁起来,让任意时刻只能有一个线程执行即可。
11解决线程安全问题实现1
●同步代码块
•格式:
synchronized(对象){需要同步的代码;}
•同步可以解决安全问题的根本原因就在那个对象上。
该对象如同锁的功能。
●同步代码块的对象可以是哪些呢?
●经典举例:
●医院挂号看病
●火车上的卫生间
12同步的特点
●同步的前提
•多个线程
•多个线程使用的是同一个锁对象
●同步的好处
•同步的出现解决了多线程的安全问题。
●同步的弊端
•当线程相当多时,因为每个线程都会去判断同步上的锁,这是很耗费资源的,无形中会降低程序的运行效率。
13解决线程安全问题实现2
●同步方法
•就是把同步关键字加到方法上
●同步方法的锁对象是什么呢?
●如果是静态方法,同步方法的锁对象又是什么呢?
●那么,我们到底使用谁?
•如果锁对象是this,就可以考虑使用同步方法。
•否则能使用同步代码块的尽量使用同步代码块。
●回顾前面的线程安全问题(看看源码)
●StringBuffer/StringBuilder
●Vector
●Hashtable
●以及Collections中的让集合同步功能。
15JDK5中Lock锁的使用
●虽然我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题,但是我们并没有直接看到在哪里加上了锁,在哪里释放了锁,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
●Lock
•voidlock()
•voidunlock()
ReentrantLock
16死锁问题
●同步弊端
•效率低
•如果出现了同步嵌套,就容易产生死锁问题
●死锁问题及其代码
•是指两个或者两个以上的线程在执行的过程中,因争夺资源产生的一种互相等待现象
•同步代码块的嵌套案例
17线程间通信
●针对同一个资源的操作有不同种类的线程
•举例:
卖票有进的,也有出的。
•通过设置线程(生产者)和获取线程(消费者)针对同一个学生对象进行操作
线程间通信的代码改进
●A:
通过等待唤醒机制实现数据依次出现
●B:
把同步代码块改进为同步方法实现
19线程的状态转换图
20线程组
●Java中使用ThreadGroup来表示线程组,它可以对一批线程进行分类管理,Java允许程序直接对线程组进行控制。
•默认情况下,所有的线程都属于主线程组。
•publicfinalThreadGroupgetThreadGroup()
•我们也可以给线程设置分组
•Thread(ThreadGroup group,Runnable target,String name)
21线程池
●程序启动一个新线程成本是比较高的,因为它涉及到要与操作系统进行交互。
而使用线程池可以很好的提高性能,尤其是当程序中要创建大量生存期很短的线程时,更应该考虑使用线程池。
•线程池里的每一个线程代码结束后,并不会死亡,而是再次回到线程池中成为空闲状态,等待下一个对象来使用。
•在JDK5之前,我们必须手动实现自己的线程池,从JDK5开始,Java内置支持线程池
●JDK5新增了一个Executors工厂类来产生线程池,有如下几个方法
•publicstaticExecutorServicenewCachedThreadPool()
•publicstaticExecutorServicenewFixedThreadPool(intnThreads)
•publicstaticExecutorServicenewSingleThreadExecutor()
•这些方法的返回值是ExecutorService对象,该对象表示一个线程池,可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程。
它提供了如下方法
●Future
>submit(Runnabletask)
●
•案例演示
●创建线程池对象
●创建Runnable实例
●提交Runnable实例
●关闭线程池
●publicstaticExecutorServicenewCachedThreadPool()
●创建一个具有缓存功能的线程池
●缓存:
XX浏览过的信息再次访问
●publicstaticExecutorServicenewFixedThreadPool(intnThreads)
●创建一个可重用的,具有固定线程数的线程池
●publicstaticExecutorServicenewSingleThreadExecutor()
●创建一个只有单线程的线程池,相当于上个方法的参数是1
22多线程程序实现方案3
●实现Callable接口
●步骤和刚才演示线程池执行Runnable对象的差不多。
●但是还可以更好玩一些,求和案例演示
•好处:
•可以有返回值
•可以抛出异常
•弊端:
•代码比较复杂,所以一般不用
23匿名内部类方式使用多线程
●匿名内部类方式使用多线程
●newThread(){代码…}.start();
●NewThread(newRunnable(){代码…}).start();
●newThread(){
●publicvoidrun(){
●for(intx=0;x<100;x++){
●System.out.println(getName()+"---"+x);
●}
●};
●}.start();
●newThread(newRunnable(){
●@Override
●publicvoidrun(){
●for(intx=0;x<100;x++){
●System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---"
●+x);
●}
●}
●}).start();
24定时器
●定时器是一个应用十分广泛的线程工具,可用于调度多个定时任务以后台线程的方式执行。
在Java中,可以通过Timer和TimerTask类来实现定义调度的功能
●Timer
•publicTimer()
•publicvoidschedule(TimerTask task,long delay)
•publicvoidschedule(TimerTasktask,longdelay,longperiod)
●TimerTask
•publicabstractvoidrun()
•publicbooleancancel()
•开发中
●Quartz是一个完全由java编写的开源调度框架。
多线程面试题
wait(),notify(),notifyAll(),用来操作线程为什么定义在了Object类中?
1,这些方法存在与同步中。
2,使用这些方法时必须要标识所属的同步的锁。
3,锁可以是任意对象,所以任意对象调用的方法一定定义Object类中。
26设计模式
●设计模式概述
•什么是设计模式
●设计模式分类
•创建型模式
•行为型模式
•结构型模式
●单例设计思想
•保证类在内存中只有一个对象
●如何实现类在内存中只有一个对象呢?
•构造私有
•本身提供一个对象
•通过公共的方法让外界访问
单例设计模式分类
●饿汉式(开发)
●懒汉式(面试)
•线程安全问题
•懒加载思想(延迟加载)
27Runtime类的概述和使用
●Runtime类概述
•每个Java应用程序都有一个Runtime类实例,使应用程序能够与其运行的环境相连接。
可以通过getRuntime方法获取当前运行时。
•应用程序不能创建自己的Runtime类实例。
●Runtime类使用
•publicProcessexec(Stringcommand)
多线程的引入
多线程的两种方式比较区别
线程声明周期
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- 关 键 词:
- java 多线程 基础 入门
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