Java 多线程(上)

启动一个多线程

多线程即在同一时间，可以做多件事情，创建多线程有3种方式，分别是继承线程类,实现Runnable接口,匿名类

线程概念

首先要理解进程(Processor)和线程(Thread)的区别
进程：启动一个LOL.exe就叫一个进程。 接着又启动一个DOTA.exe，这叫两个进程。
线程：线程是在进程内部同时做的事情，比如在LOL里，有很多事情要同时做，比如”盖伦” 击杀“提莫”，同时“赏金猎人”又在击杀“盲僧”，这就是由多线程来实现的。

创建多线程-继承线程类

使用多线程，就可以做到盖伦在攻击提莫的同时，赏金猎人也在攻击盲僧
设计一个类KillThread 继承Thread，并且重写run方法
启动线程办法： 实例化一个KillThread对象，并且调用其start方法
就可以观察到 赏金猎人攻击盲僧的同时，盖伦也在攻击提莫

package multiplethread;

import charactor.Hero;

public class KillThread extends Thread{

    private Hero h1;
    private Hero h2;

    public KillThread(Hero h1, Hero h2){
        this.h1 = h1;
        this.h2 = h2;
    }

    public void run(){
        while(!h2.isDead()){
            h1.attackHero(h2);
        }
    }
}

创建多线程-实现Runnable接口

创建类Battle，实现Runnable接口
启动的时候，首先创建一个Battle对象，然后再根据该battle对象创建一个线程对象，并启动

Battle battle1 = new Battle(gareen,teemo);
new Thread(battle1).start();

battle1 对象实现了Runnable接口，所以有run方法，但是直接调用run方法，并不会启动一个新的线程。
必须，借助一个线程对象的start()方法，才会启动一个新的线程。
所以，在创建Thread对象的时候，把battle1作为构造方法的参数传递进去，这个线程启动的时候，就会去执行battle1.run()方法了。

package multiplethread;

import charactor.Hero;

public class Battle implements Runnable{

    private Hero h1;
    private Hero h2;

    public Battle(Hero h1, Hero h2){
        this.h1 = h1;
        this.h2 = h2;
    }

    public void run(){
        while(!h2.isDead()){
            h1.attackHero(h2);
        }
    }
}

创建多线程-匿名类

使用匿名类，继承Thread,重写run方法，直接在run方法中写业务代码
匿名类的一个好处是可以很方便的访问外部的局部变量,前提是外部的局部变量需要被声明为final。(JDK7以后就不需要了)

package multiplethread;

import charactor.Hero;

public class TestThread {

    public static void main(String[] args) {

        Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 616;
        gareen.damage = 50;

        Hero teemo = new Hero();
        teemo.name = "提莫";
        teemo.hp = 300;
        teemo.damage = 30;

        Hero bh = new Hero();
        bh.name = "赏金猎人";
        bh.hp = 500;
        bh.damage = 65;

        Hero leesin = new Hero();
        leesin.name = "盲僧";
        leesin.hp = 455;
        leesin.damage = 80;

        Thread t1= new Thread(){
            public void run(){
                //匿名类中用到外部的局部变量teemo，必须把teemo声明为final
                //但是在JDK7以后，就不是必须加final的了
                while(!teemo.isDead()){
                    gareen.attackHero(teemo);
                }
            }
        };

        t1.start();

        Thread t2= new Thread(){
            public void run(){
                while(!leesin.isDead()){
                    bh.attackHero(leesin);
                }
            }
        };
        t2.start();

    }

}

创建多线程的三种方式

  1. 继承Thread类
  2. 实现Runnable接口
  3. 匿名类的方式
    注： 启动线程是start()方法，run()并不能启动一个新的线程
    将要启动多线程的功能另开一个类继承Tread将其功能写入run方法，在本类new T().start();

常见线程方法

当前线程暂停

Tread.sleep(1000);表示当前线程暂停1000毫秒，其他线程不受影响
Tread.sleep(1000);会抛出InterruptedException中断异常，因为当前线程sleep的时候，有可能被停止，这时就会抛出 InterruptedException

线程优先级

当线程处于竞争关系的时候，优先级高的线程会有更大的几率获得CPU资源
为了演示该效果，要把暂停时间去掉，多条线程各自会尽力去占有CPU资源
同时把英雄的血量增加100倍，攻击减低到1，才有足够的时间观察到优先级的演示
如图可见，线程1的优先级是MAX_PRIORITY，所以它争取到了更多的CPU资源执行代码

t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);

临时暂停

当前线程，临时暂停，使得其他线程可以有更多的机会占用CPU资源

Thread.yield();

守护线程

守护线程的概念是： 当一个进程里，所有的线程都是守护线程的时候，结束当前进程。
就好像一个公司有销售部，生产部这些和业务挂钩的部门。
除此之外，还有后勤，行政等这些支持部门。
如果一家公司销售部，生产部都解散了，那么只剩下后勤和行政，那么这家公司也可以解散了。
守护线程就相当于那些支持部门，如果一个进程只剩下守护线程，那么进程就会自动结束。
守护线程通常会被用来做日志，性能统计等工作。

t1.setDaemon(true);

同步

多线程的同步问题指的是多个线程同时修改一个数据的时候，可能导致的问题,多线程的同步问题，又叫Concurrency 问题

演示同步问题

假设盖伦有10000滴血，并且在基地里，同时又被对方多个英雄攻击
就是有多个线程在减少盖伦的hp
同时又有多个线程在恢复盖伦的hp
假设线程的数量是一样的，并且每次改变的值都是1，那么所有线程结束后，盖伦应该还是10000滴血。
注意： 不是每一次运行都会看到错误的数据产生，多运行几次，或者增加运行的次数

package multiplethread;

import charactor.Hero;

public class TestThread {

    public static void main(String[] args) {

        final Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 10000;

        System.out.printf("盖伦的初始血量是 %.0f%n", gareen.hp);

        //多线程同步问题指的是多个线程同时修改一个数据的时候，导致的问题

        //假设盖伦有10000滴血，并且在基地里，同时又被对方多个英雄攻击

        //用JAVA代码来表示，就是有多个线程在减少盖伦的hp
        //同时又有多个线程在恢复盖伦的hp

        //n个线程增加盖伦的hp

        int n = 10000;

        Thread[] addThreads = new Thread[n];
        Thread[] reduceThreads = new Thread[n];

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(){
                public void run(){
                    gareen.recover();
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            t.start();
            addThreads[i] = t;

        }

        //n个线程减少盖伦的hp
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(){
                public void run(){
                    gareen.hurt();
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            t.start();
            reduceThreads[i] = t;
        }

        //等待所有增加线程结束
        for (Thread t : addThreads) {
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //等待所有减少线程结束
        for (Thread t : reduceThreads) {
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //代码执行到这里，所有增加和减少线程都结束了

        //增加和减少线程的数量是一样的，每次都增加，减少1.
        //那么所有线程都结束后，盖伦的hp应该还是初始值

        //但是事实上观察到的是：

        System.out.printf("%d个增加线程和%d个减少线程结束后%n盖伦的血量变成了 %.0f%n", n,n,gareen.hp);

    }

}

分析同步问题产生的原因

  1. 假设增加线程先进入，得到的hp是10000
  2. 进行增加运算
  3. 正在做增加运算的时候，还没有来得及修改hp的值，减少线程来了
  4. 减少线程得到的hp的值也是10000
  5. 减少线程进行减少运算
  6. 增加线程运算结束，得到值10001，并把这个值赋予hp
  7. 减少线程也运算结束，得到值9999，并把这个值赋予hp
    hp，最后的值就是9999
    虽然经历了两个线程各自增减了一次，本来期望还是原值10000，但是却得到了一个9999
    这个时候的值9999是一个错误的值，在业务上又叫做脏数据

解决思路

总体解决思路是： 在增加线程访问hp期间，其他线程不可以访问hp

  • 增加线程获取到hp的值，并进行运算
  • 在运算期间，减少线程试图来获取hp的值，但是不被允许
  • 增加线程运算结束，并成功修改hp的值为10001
  • 减少线程，在增加线程做完后，才能访问hp的值，即10001
  • 减少线程运算，并得到新的值10000

synchronized 同步对象概念

解决上述问题之前，先理解synchronized关键字的意义
如下代码：

Object someObject =new Object();
synchronized (someObject){
  //此处的代码只有占有了someObject后才可以执行
}

synchronized表示当前线程，独占 对象 someObject
当前线程独占 了对象someObject，如果有其他线程试图占有对象someObject，就会等待，直到当前线程释放对someObject的占用。
someObject 又叫同步对象，所有的对象，都可以作为同步对象,为了达到同步的效果，必须使用同一个同步对象
释放同步对象的方式： synchronized 块自然结束，或者有异常抛出

package multiplethread;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

public class TestThread {

    public static String now(){
        return new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(new Date());
    }

    public static void main(String[] args) {
        final Object someObject = new Object();

        Thread t1 = new Thread(){
            public void run(){
                try {
                    System.out.println( now()+" t1 线程已经运行");
                    System.out.println( now()+this.getName()+ " 试图占有对象：someObject");
                    synchronized (someObject) {
                        //这里的代码，会在someObject被占领时运行
                        System.out.println( now()+this大专栏  Java 多线程(上)token punctuation">.getName()+ " 占有对象：someObject");
                        Thread.sleep(5000);
                        System.out.println( now()+this.getName()+ " 释放对象：someObject");
                        //出了此代码块就会释放someObject对象
                    }
                    System.out.println(now()+" t1 线程结束");
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        t1.setName(" t1");
        t1.start();
        Thread t2 = new Thread(){

            public void run(){
                try {
                    System.out.println( now()+" t2 线程已经运行");
                    System.out.println( now()+this.getName()+ " 试图占有对象：someObject");
                    synchronized (someObject) {
                        System.out.println( now()+this.getName()+ " 占有对象：someObject");
                        Thread.sleep(5000);
                        System.out.println( now()+this.getName()+ " 释放对象：someObject");
                    }
                    System.out.println(now()+" t2 线程结束");
                } catch (InterruptedException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        t2.setName(" t2");
        t2.start();
    }

}

使用synchronized 解决同步问题

所有需要修改hp的地方，有要建立在占有someObject的基础上。
而对象 someObject在同一时间，只能被一个线程占有。 间接地，导致同一时间，hp只能被一个线程修改。

final Object someObject = new Object();
 for (int i = 0; i < n; i++) {
    Thread t = new Thread(){
        public void run(){

            //任何线程要修改hp的值，必须先占用someObject
            synchronized (someObject) {
                gareen.recover();
            }

            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    };
    t.start();
    addThreads[i] = t;

}

使用hero对象作为同步对象

既然任意对象都可以用来作为同步对象，而所有的线程访问的都是同一个hero对象，索性就使用gareen来作为同步对象
进一步的，对于Hero的hurt方法，加上：

synchronized (this) {
}

表示当前对象为同步对象，即也是gareen为同步对象
以下代码展示了两种方式

package multiplethread;

import java.awt.GradientPaint;

import charactor.Hero;

public class TestThread {

    public static void main(String[] args) {

        final Hero gareen = new Hero();
        gareen.name = "盖伦";
        gareen.hp = 10000;

        int n = 10000;

        Thread[] addThreads = new Thread[n];
        Thread[] reduceThreads = new Thread[n];

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(){
                public void run(){

                    //使用gareen作为synchronized
                    synchronized (gareen) {
                        gareen.recover();
                    }

                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            t.start();
            addThreads[i] = t;

        }

        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Thread t = new Thread(){
                public void run(){
                    //使用gareen作为synchronized
                    //在方法hurt中有synchronized(this)
                    gareen.hurt();

                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            t.start();
            reduceThreads[i] = t;
        }

        for (Thread t : addThreads) {
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
        for (Thread t : reduceThreads) {
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }

        System.out.printf("%d个增加线程和%d个减少线程结束后%n盖伦的血量是 %.0f%n", n,n,gareen.hp);

    }

}
package charactor;

public class Hero{
    public String name;
    public float hp;

    public int damage;

    //回血
    public void recover(){
        hp=hp+1;
    }

    //掉血
    public void hurt(){
        //使用this作为同步对象
        synchronized (this) {
            hp=hp-1;
        }
    }

    public void attackHero(Hero h) {
        h.hp-=damage;
        System.out.format("%s 正在攻击 %s, %s的血变成了 %.0f%n",name,h.name,h.name,h.hp);
        if(h.isDead())
            System.out.println(h.name +"死了！");
    }

    public boolean isDead() {
        return 0>=hp?true:false;
    }

}

在方法前，加上修饰符synchronized

在recover前，直接加上synchronized ，其所对应的同步对象，就是this和hurt方法达到的效果是一样
外部线程访问gareen的方法，就不需要额外使用synchronized 了

package charactor;

public class Hero{
    public String name;
    public float hp;

    public int damage;

    //回血
    //直接在方法前加上修饰符synchronized
    //其所对应的同步对象，就是this
    //和hurt方法达到的效果一样
    public synchronized void recover(){
        hp=hp+1;
    }

    //掉血
    public void hurt(){
        //使用this作为同步对象
        synchronized (this) {
            hp=hp-1;
        }
    }

    public void attackHero(Hero h) {
        h.hp-=damage;
        System.out.format("%s 正在攻击 %s, %s的血变成了 %.0f%n",name,h.name,h.name,h.hp);
        if(h.isDead())
            System.out.println(h.name +"死了！");
    }

    public boolean isDead() {
        return 0>=hp?true:false;
    }

}

线程安全的类

如果一个类，其方法都是有synchronized修饰的，那么该类就叫做线程安全的类
同一时间，只有一个线程能够进入 这种类的一个实例 的去修改数据，进而保证了这个实例中的数据的安全(不会同时被多线程修改而变成脏数据)
比如StringBuffer和StringBuilder的区别
StringBuffer的方法都是有synchronized修饰的，StringBuffer就叫做线程安全的类,而StringBuilder就不是线程安全的类

线程安全的类

常见的线程安全相关的面试题

HashMap和Hashtable的区别

HashMap和Hashtable都实现了Map接口，都是键值对保存数据的方式
区别1：

  • HashMap可以存放 null
  • Hashtable不能存放null

区别2：

  • HashMap不是线程安全的类
  • Hashtable是线程安全的类

StringBuffer和StringBuilder的区别

  • StringBuffer 是线程安全的
  • StringBuilder 是非线程安全的
    所以当进行大量字符串拼接操作的时候，如果是单线程就用StringBuilder会更快些，如果是多线程，就需要用StringBuffer 保证数据的安全性
    非线程安全的为什么会比线程安全的快？ 因为不需要同步嘛，省略了些时间

ArrayList和Vector的区别

Vector是线程安全的类，而ArrayList是非线程安全的。

把非线程安全的集合转换为线程安全

ArrayList是非线程安全的，换句话说，多个线程可以同时进入一个ArrayList对象的add方法
借助Collections.synchronizedList，可以把ArrayList转换为线程安全的List。
与此类似的，还有HashSet,LinkedList,HashMap等等非线程安全的类，都通过工具类Collections转换为线程安全的

package multiplethread;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class TestThread {

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
        List<Integer> list2 = Collections.synchronizedList(list1);
    }

}
以上内容是在(http://how2j.cn) 学习的时候的记录

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时间： 2024-07-30 05:50:27

Java 多线程(上)的相关文章

java 多线程上传解压文件

举个公司项目开发遇到的一个简单例子,用户上传压缩文件到服务器后,要对该压缩包进行两个操作,一是将该压缩包复制到指定目录,一是将该压缩包解压到另一指定目录,最终响应用户提示文件上传成功.如果压缩包很大的话,上传后进行的复制和解压功能也会占用很长时间,用户就会等待很长的时间.其实复制和解压的功能和用户操作没有直接关系,完全可以独立出来,其解决的思路如下: 当用户上传压缩文件完毕之后,我们立即创建两个线程,一是复制压缩文件的线程:二是解压压缩文件的线程.我们可以通过线程的构造方法把文件的信息传递给相应

java多线程文件上传服务器

描述: (1)jdk自带线程池见 JDK自带线程池配置 (2)此上传文件服务器中上传文件的后缀名通过第一段缓冲字符流传递,此缓冲字符流大小为1024,在文件接收端以1024接收.处理. 1.服务器代码如下(使用jdk自带线程池): 1 /** 2 * 服务器处理多线程问题 3 * 4 * 1.因为服务器是要很多人访问的,因此里面一定要用多线程来处理,不然只能一个人一个人的访问,那还叫Y啥服务器 5 * 6 * 2,拿上面这个文件上传的例子来说,它将每个连接它的用户封装到线程里面去,把用户要执行的

java从基础知识（十）java多线程（上）

线程,有时被称为轻量级进程(Lightweight Process,LWP),是程序执行流的最小单元.另外,线程是进程中的一个实体,是被系统独立调度和分派的基本单位,线程自己不拥有系统资源,只拥有一点儿在运行中必不可少的资源,但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源.一个线程可以创建和撤消另一个线程,同一进程中的多个线程之间可以并发执行.由于线程之间的相互制约,致使线程在运行中呈现出间断性.线程也有就绪.阻塞和运行三种基本状态.就绪状态是指线程具备运行的所有条件,逻辑上可以运行,在

Java多线程系列--“JUC锁”11之 Semaphore信号量的原理和示例

概要 本章,我们对JUC包中的信号量Semaphore进行学习.内容包括:Semaphore简介Semaphore数据结构Semaphore源码分析(基于JDK1.7.0_40)Semaphore示例 转载请注明出处:http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3534050.html Semaphore简介 Semaphore是一个计数信号量,它的本质是一个"共享锁". 信号量维护了一个信号量许可集.线程可以通过调用acquire()来获取信号量的许可

从JAVA多线程理解到集群分布式和网络设计的浅析

对于JAVA多线程的应用非常广泛,现在的系统没有多线程几乎什么也做不了,很多时候我们在何种场合如何应用多线程成为一种首先需要选择的问题,另外关于java多线程的知识也是非常的多,本文中先介绍和说明一些常用的,在后续文章中如果有必要再说明更加复杂的吧,本文主要说明多线程的一下几个内容: 1.在应用开发中什么时候选择多线程? 2.多线程应该注意些什么? 3.状态转换控制,如何解决死锁? 4.如何设计一个具有可扩展性的多线程处理器? 5.多线程联想:在多主机下的扩展-集群? 6.WEB应用的多线程以及

Rhythmk 一步一步学 JAVA (21) JAVA 多线程

1.JAVA多线程简单示例 1.1 .Thread  集成接口 Runnable 1.2 .线程状态,可以通过  Thread.getState()获取线程状态: New (新创建) Runnable (可以运行) Blocked  (被阻塞) Waiting  (等待) Timed waiting (计时等待) Terminated  (被终止) ? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

（转载）Java多线程入门理解

转载出处http://blog.csdn.net/evankaka 写在前面的话:此文只能说是java多线程的一个入门,其实Java里头线程完全可以写一本书了,但是如果最基本的你都学掌握好,又怎么能更上一个台阶呢?如果你觉得此文很简单,那推荐你看看Java并发包的的线程池(Java并发编程与技术内幕:线程池深入理解),或者看这个专栏:Java并发编程与技术内幕.你将会对Java里头的高并发场景下的线程有更加深刻的理解. 目录(?)[-] 一扩展javalangThread类 二实现javalan

Java多线程系列--“JUC锁”02之 互斥锁ReentrantLock

ReentrantLock介绍 ReentrantLock是一个可重入的互斥锁,又被称为"独占锁". 顾名思义,ReentrantLock锁在同一个时间点只能被一个线程锁持有:而可重入的意思是,ReentrantLock锁,可以被单个线程多次获取.ReentrantLock分为"公平锁"和"非公平锁".它们的区别体现在获取锁的机制上是否公平."锁"是为了保护竞争资源,防止多个线程同时操作线程而出错,ReentrantLock在

synchronized与static synchronized 的差别、synchronized在JVM底层的实现原理及Java多线程锁理解

本Blog分为例如以下部分: 第一部分:synchronized与static synchronized 的差别 第二部分:JVM底层又是怎样实现synchronized的 第三部分:Java多线程锁,源码剖析 第一部分:synchronized与static synchronized的差别 1.synchronized与static synchronized 的差别 synchronized是对类的当前实例进行加锁,防止其它线程同一时候訪问该类的该实例的全部synchronized块.注意这里