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Java多线程并发编程,通俗易懂,一看就会

gowuye 2024-04-02 10:20 12 浏览 0 评论

多线程并发

在多核CPU中,利用多线程并发编程,可以更加充分地利用每个核的资源

在Java中,一个应用程序对应着一个JVM实例(也有地方称为JVM进程),如果程序没有主动创建线程,则只会创建一个主线程。但这不代表JVM中只有一个线程,JVM实例在创建的时候,同时会创建很多其他的线程(比如垃圾收集器线程)。

线程创建

线程有三种创建方式:

Thread
Runnable
Callable

对比:Runnable接口解决了Thread单继承的局限性。而Callable解决了Runnable无法抛异常给调用方的局限性。

class T extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        println("我是继承Thread的任务");
    }
}
class R implements Runnable {  //解决了单继承问题

    @Override
    public void run() {
        println("我是实现Runnable的任务");
    }
}
class C implements Callable<String> {

    @Override
    public String call() throws Exception {  //可以抛异常
        println("我是实现Callable的任务");
        return "success";    //任务有返回值
    }
}

线程启动

  • 调用线程的start()方法,这里要注意, 只有Thread方法可以调用start(),因此需要为其他类型的线程创建方式实例分配Thread实例。
// 启动继承Thread类的任务
Thread MyThread = new MyThread();
MyThread.start();

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("hello myThread" + Thread.currentThread().getName());
    }
}

// 启动实现Runnable接口的任务
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(myRunnable);  //要给实现Runnable的实例分配新的对象
thread.start();

class MyRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run(){
        System.out.println("hello myRunnable" + Thread.currentThread().getName());
    }
}

// 启动实现了Callable接口的任务 结合FutureTask 可以获取线程执行的结果
FutureTask<String> target = new FutureTask<>(new C());  //C是实现了Callable接口的类
new Thread(target).start();
log.info(target.get());

各线程类图

常用方法

方法

说明

setName("String");

给线程设置名称

getName();

获取线程的名称

Thread.currentThread();

获取当前执行的线程对象

Thread.sleep(ms);

线程休眠(以ms为单位)

线程同步

多个线程同时 操作 某个临界资源可能出现业务安全问题。采用 互斥访问

加锁:把临界资源进行上锁,每次只允许一个线程进入访问完成后才解锁,允许其他进程进入

同步代码块

对代码块上锁

快捷键: CTRL+ALT+T

关于锁对象的选择

最好不要用任意唯一的锁对象,因为这会影响其他无关线程的执行。

规范上:建议使用临界资源作为锁对象

对于 实例方法 建议使用 this 作为锁对象

对于 静态方法 建议使用 字节码(类名.class) 作为锁对象

synchronized(同步锁对象) {  //synchronized(this) 只锁自己的临界资源
	//操作系统资源的代码(出现安全问题的核心代码)
}

同步方法

对方法上锁

在方法定义时加上synchronized关键字即可

同步方法底层有 隐式锁对象

如果方法是实例方法:同步方法默认使用 this 作为锁对象

如果方法是静态方法:同步方法默认使用 类名.class 作为锁对象

修饰符 synchronized 返回值类型 方法名称(形参列表) {
	//操作系统资源的代码
}

Lock锁

//创建锁
private final Lock lock = new ReentranLock();

lock.lock();    //加锁
	try {
        //锁住的内容
    } finally {
		lock.unlock();  //解锁
    }

线程通信

典型应用:生产者-消费者模型

实现方法:使用一个共享变量实现线程通信

方法名称

功能

锁.wait()

让当前线程等待并释放所占锁,直到另一个线程调用notify()方法或notifyAll()方法

锁.notify()

唤醒正在等待的单个线程

锁.notifyAll()

唤醒正在等待的所有线程

线程池

一个可以复用线程的技术,当请求过多时用于降低系统开销

ExecutorService代表线程池接口

如何得到线程池对象

方式一:使用ExecutorService的实现类ThreadPoolExecutor创建线程池对象


创建临时线程的条件:①核心线程全忙 ②任务队列满

拒绝任务的条件:临时线程和核心线程全忙

线程池处理Runnable任务的方法:

public class Communication {
    public static void main(String[] args) {
        //线程池创建
        ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(3,5,2, TimeUnit.MINUTES, new ArrayBlockingQueue<>(5),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        Runnable myRunnable = new myRunnable();
		//线程池产生Runnable线程对象
        pool.execute(myRunnable);
        pool.execute(myRunnable);
        pool.execute(myRunnable);
        pool.execute(myRunnable);
        pool.execute(myRunnable);
        pool.execute(myRunnable);
        pool.execute(myRunnable);
        pool.execute(myRunnable);
        //开始创建临时线程
        pool.execute(myRunnable);
        pool.execute(myRunnable);
        //抛出异常
        pool.execute(myRunnable);
    }
}

/**
 * 功能:用线程池实现Runnable对象
 */
class myRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在打印hello ==>" + i);
        }
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始睡眠");
            Thread.sleep(1000000);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

线程池处理Callable任务的方法

public class Communication {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //线程池创建(不变)
        ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(3,5,2,
                TimeUnit.MINUTES, new ArrayBlockingQueue<>(5),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
		//调用线程池的submit方法处理myCallable对象,并用Future Task的父类Future继承
        Future<String> f1 = pool.submit(new myCallable(100));
        Future<String> f2 = pool.submit(new myCallable(200));
        Future<String> f3 = pool.submit(new myCallable(300));
        Future<String> f4 = pool.submit(new myCallable(400));
        Future<String> f5 = pool.submit(new myCallable(500));
		//调用get方法返回内容
        System.out.println(f1.get());
        System.out.println(f2.get());
        System.out.println(f3.get());
        System.out.println(f4.get());
        System.out.println(f5.get());
    }
}

/**
 * 功能:用线程池实现Callable线程对象
 */
class myCallable implements Callable<String> {
    private int n;

    public myCallable(int n) {
        this.n = n;
    }
    @Override
    public String call() throws Exception {
        int sum = 0;
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            sum += i;
        }
        return Thread.currentThread().getName() + "计算的1-" + n + "结果为" + sum;
    }
}

方式二:使用Executors(线程池的工具类)调用方法返回不同线程池对象【非重点】

Executors工具类底层是ThreadPoolExecutor,但在大型并发系统环境使用Executors可能出现系统风险

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(固定线程个数)
    //底层调用ThreadPoolExecutor,仅有核心线程

定时器

一种控制任务延时调用,或者周期调用的技术

实现方式::①Timer ②ScheduledExecutorService定时器

Timer定时器

Timer timer = new Timer();
//schedule还有其他几种重载方式,见jdk
timer.schedule(new TimerTask() {
    @Override
    public void run() {
        //线程内容1
    }
},0,2000);
    
timer.schedule(new TimerTask() {
    @Override
    public void run() {
        //线程内容2
    }
},0,2000);

Timer定时器存在的问题

1、Timer定时器是单线程,处理多个任务顺序执行,存在延时问题

2、因为是单线程,若Timer线程死掉,会影响后续任务执行

ScheduledExecutorService定时器

ScheduledExecutorService内部是一个线程池,一个任务不会干扰其他任务

ScheduledExecutorService在日常开发中更加常用

public static void main(String[] args) {
        //
    ScheduledExecutorService timer = new ScheduledThreadPoolExecutor(3);

    //scheduleAtFixedRate表示以固定频率定时
    timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("定时1" + new Date());
        }
    },0,2,TimeUnit.SECONDS);
    
    timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("定时2" + new Date());
        }
    },0,3,TimeUnit.SECONDS);
}

线程生命周期

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