多线程笔记

Myth丶恋晨 2022-10-23 09:54 202阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一、多线程概述
 *   *  1.线程与进程
     *   *  1.1线程（Thread）
         *  1.2进程（Process）
     *  2.线程调度
     *   *  2.1分时调度
         *  2.2抢占式调度（Java使用）
     *  3.同步与异步
     *  4.并发与并行
     *  5.守护线程和用户线程
 *  二、Java中的多线程
 *   *  1.如何实现多线程
     *   *  1.1继承Thread类
         *  1.2 实现Runnable接口
         *  1.3实现Runnable与继承Thread相比的优点
         *  1.4带返回值的线程Callable
         *  1.5Runnable与Callable相比
     *  2.线程安全问题
     *   *  2.1同步代码块（隐式锁）
         *  2.2同步方法（隐式锁）
         *  2.3显式锁Lock
     *  3.公平锁与非公平锁
     *  4.多线程通信问题
     *  5.线程的六种状态
 *  三、线程池
 *   *  1.线程池概述
     *  2.缓存线程池
     *  3.定长线程池
     *  4.单线程线程池
     *  5.周期定长线程池
 *  四、Lambda表达式
 *  总结

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# 一、多线程概述 #

## 1.线程与进程 ##

### 1.1线程（Thread） ###

*  线程是CPU调度的最小单位
 *  是进程中的一个执行路径，一个进程启动后，里面的若干执行路径又可以被划分为若干个线程
 *  一个进程中至少有一个线程
 *  同一个进程中的多个线程可以共享部分内存（方法区，堆），每个线程之间有些内存又是独立的（栈：虚拟机栈，本地方法栈，程序计数器）

### 1.2进程（Process） ###

*  是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个独立的内存空间，进程与进程之间是无法直接共享内存的
 *  每个进程之间是独立的，操作系统分配资源时，是以进程为单位的
 *  两个进程之间进行切换，通信（交换数据）等操作时，成本比较高
 *  进程是线程的容器，进程中可容纳若干个线程。是程序的实体，程序是死的，静态的，进程是正在执行的。

## 2.线程调度 ##

*  CPU使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核心而言，某个时刻，只能执行一个线程，而CPU的在多个线程间切换速度相对于我们的感觉要快，看上去就是在同一时刻运行。其实，多线程程序并不能提高程序的运行速度，但能提高程序运行效率，让CPU的使用率更高。

### 2.1分时调度 ###

所有线程轮流使用CPU的使用权，平均分配给每个线程占用CPU的时间

### 2.2抢占式调度（Java使用） ###

*  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（线程随机性）

## 3.同步与异步 ##

同步和异步通常用来形容一次方法的调用

*  同步：排队执行，效率低但安全。同步调用一旦开始，调用者必须等到方法调用返回后，才能继续执行。
 *  异步：同时执行，效率高但数据不安全。一旦开始，方法调用会立即返回，调用者可以继续后续工作，异步方法通常在另一个线程中真实执行，对于调用者来说似乎是瞬间完成了。

## 4.并发与并行 ##

*  并发：指两个或多个事件在同一个时间段内发生
 *  并行：指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生），真正意义上的同时执行

## 5.守护线程和用户线程 ##

*  用户线程：当一个进程不包含任何存活的用户线程时，进程结束
 *  守护线程：守护用户线程的，当最后一个用户线程结束时，所有守护线程自动死亡

public static void main(String[] args){ 
    	Thread t=new Thread();
    	t.setDaemon(true);//在启动线程前设置该线程为守护线程,当该进程中的用户线程都结束后，守护线程自动死亡
    	t.start();
    }

# 二、Java中的多线程 #

## 1.如何实现多线程 ##

### 1.1继承Thread类 ###

public class Demo{ 
    	public static void main(String[] args){ 
    		MyThread my=new MyThread();
    		my.start();//启动线程，此时run和main是并发执行的
    	}
    }
    
    public class MyThread extends Thread{ 
    
    	@Override
    	public void run(){ 
    		//支线线程要执行的任务
    	}
    }

### 1.2 实现Runnable接口 ###

public class Demo{ 
    	public static void main(String[] args){ 
    		//1.创建一个任务
    		MyRunnable my=new MyRunnable();
    		//2.创建一个线程并给他分配一个任务
    		Thread t=new Thread(my);
    		t.start();
    	}
    }
    
    public class MyRunnable implements Runnable{ 
    
    	@Override
    	public void run(){ 
    		//支线线程要执行的任务
    	}
    }

### 1.3实现Runnable与继承Thread相比的优点 ###

1. 通过创建任务，然后给线程分配任务的方式来实现多线程，更适合多个线程同时执行相同任务的情况
    2. 可以避免单继承带来的局限性
    3. 任务与线程本身是分离的，提高了程序的健壮性
    4. 线程池技术接受Runnable类型的任务，不接受Thread类型的线程

### 1.4带返回值的线程Callable ###

public static void main(String[] args){ 
    	Callable<?> my=new MyCallable();
    	FutureTask<？> future=new FutureTask<>(my);
    	new Thread(future).start();
    	//task.get();此时主线程会停下来等子线程的返回值
    	//task.isDone();判断该线程任务是否执行完毕
    }
    Class MyCallable implements Callable<T>{ 
    	@Override
    	public <T> call() throws Exception{ 
    		return T;
    	}
    }

### 1.5Runnable与Callable相比 ###

*  相同点：

1.  都是接口
2.  都可以编写多线程程序
3.  都采用Thread.start()启动线程

*  不同点：

1.  Runnable没有返回值；Callable可以返回执行结果
2.  Callable接口的call()允许抛出异常；Runnable的run()不能抛出

## 2.线程安全问题 ##

### 2.1同步代码块（隐式锁） ###

*  多个线程应持同一个锁对象才有效
 *  线程同步可以解决线程安全问题，但会降低效率（排队减速）

synchronized(锁对象){ 
    	//可能发生线程安全问题的代码
    }

### 2.2同步方法（隐式锁） ###

*  非静态方法，同步方法的锁是this
 *  如果是静态修饰的，那么锁对象是类名.class

//将需要同步的部分抽成一个方法
    权限修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(){ 
    	//可能发生线程安全问题的代码
    }

### 2.3显式锁Lock ###

//Lock子类ReentrantLock
    private  Lock l=new ReentrantLock();
    l.lock();
    /*要加锁的代码*/
    l.unlock;

## 3.公平锁与非公平锁 ##

*  公平锁：有先来后到的顺序

//fair默认是false（不公平锁），当传入参数是true时，为公平锁
    Lock l=new ReentrantLock(boolean fair);

*  非公平锁：线程一起抢，谁抢到锁算谁的。

## 4.多线程通信问题 ##

//生产者与消费者问题
    public class Demo { 
        public static void main(String[] args) { 
            Plant p=new Plant();
            new Waiter(p).start();
            new Cook(p).start();
        }
    }
    
    class Cook extends Thread{ 
        Plant p;
    
        public Cook(Plant p) { 
            this.p = p;
        }
        @Override
        public void run() { 
           while(true){ 
               synchronized (p){ 
               //假设平台上一次最多可以放十盘菜
                   if(p.getCount()>=10){ 
                       try { 
                           p.wait();
                       } catch (InterruptedException e) { 
                           e.printStackTrace();
                       }
                   }
                   p.setCount(p.getCount()+1);
                   System.out.println("厨师生产了一盘菜，平台上还有："+p.getCount()+"盘菜");
                   p.notify();
               }
           }
        }
    }
    
    class Waiter extends Thread{ 
        Plant p;
    
        public Waiter(Plant p) { 
            this.p = p;
        }
    
        @Override
        public void run() { 
            while(true){ 
                synchronized (p){ 
                    if(p.getCount()<=0){ 
                        try { 
                            p.wait();
                        } catch (InterruptedException e) { 
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                    p.setCount(p.getCount()-1);
                    System.out.println("服务员取走了一盘菜,平台上还有："+p.getCount()+"盘菜");
                    p.notify();
                }
            }
        }
    }
    
    class Plant{ 
        public int count=0;
    
        public int getCount() { 
            return count;
        }
    
        public  void setCount(int count) { 
            this.count = count;
        }
    }

## 5.线程的六种状态 ##

*  NEW 线程刚被创建，但尚未启动
 *  RUNNABLE 正在执行的线程
 *  BLOCKED 被阻塞等待监视器锁定的线程
 *  WAITING 休眠的线程
 *  TIMED WAITING 有限期的休眠线程
 *  TERMINATED 死亡

# 三、线程池 #

## 1.线程池概述 ##

*  如果并发的线程数量很多，并且每个线程都是执行一个时间很短的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。线程池就是一个容纳多个线程的容器，池中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作，节省了大量的时间和资源。
 *  线程池的好处

1.  降低资源消耗
2.  提高响应速度
3.  提高线程的可管理性

## 2.缓存线程池 ##

*  长度无限制

//1.判断线程池是否存在空闲线程
    //2.存在则使用
    //3.不存在，则创建线程 并放入池中，然后使用
    public class Demo { 
        public static void main(String[] args)  { 
            ExecutorService service= Executors.newCachedThreadPool();
            service.execute(new Runnable(){ 
    			@Override
    			public void run(){ 
    				//任务代码
    			}
    		});
        }
    }

## 3.定长线程池 ##

*  长度是指定的数值

/* 1.判断线程池是否存在空闲线程 2.存在则使用 3.不存在空闲线程，且线程池未满的情况下，则创建线程 并放入线程池，然后使用 4.不存在空闲线程，且线程池已满的情况下，则等待线程池存在空闲线程 */
    public class Demo { 
        public static void main(String[] args)  { 
            ExecutorService service= Executors.newFixedThreadPool(nThread);
            service.execute(new Runnable(){ 
    			@Override
    			public void run(){ 
    				//任务代码
    			}
    		}); 
        }
    }

## 4.单线程线程池 ##

/* 1.判断线程池的那个线程是否空闲 2.空闲则使用 3.不空闲，则等待池中的单个线程空闲后使用 */
    public class Demo { 
        public static void main(String[] args)  { 
            ExecutorService service= Executors.newSingleThreadExecutor();
            service.execute(new Runnable(){ 
    			@Override
    			public void run(){ 
    				//任务代码
    			}
    		}); 
        }
    }

## 5.周期定长线程池 ##

/* 周期性任务执行时：定时执行，当某个时机触发时，自动执行某任务 1.判断线程池是否存在空闲线程 2.存在则使用 3.不存在空闲线程，且线程池未满的情况下，则创建线程 并放入线程池，然后使用 4.不存在空闲线程，且线程池已满的情况下，则等待线程池存在空闲线程 */
    public class Demo { 
        public static void main(String[] args)  { 
            ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(corePoolSize);
            /** * 1.定时执行一次 * 参数1.定时执行的任务 * 参数2.时长数字 * 参数3.时长数字的时间单位，TimeUnit常量指定 */
            service.schedule(new Runnable(){ 
            	@Override
    			public void run(){ 
    				//任务代码
    			}
            },5,TimeUnit.SECONDS);
            
            /** * 2.周期性执行任务 * 参数1.任务 * 参数2.延迟时长数字(第一次执行在什么时间后) * 参数3.周期时长数字(每隔多久执行一次) * 参数4.时长数字的时间单位，TimeUnit常量指定 */
    		service.scheduleAtFixedRate(new Runnable(){ 
    			@Override
    			public void run(){ 
    				//任务代码
    			}
    		},5,1,TimeUnit.SECONDS);
        }
    }

# 四、Lambda表达式 #

*  函数式编程思想

//想要实现Lambda表达式，接口中只能包含一个方法
    public class Demo { 
        public static void main(String[] args)  { 
           /*冗余的做法 print(new MyMath() { @Override public int sum(int x, int y) { return x+y; } },1,2);*/
            print((int x,int y)->{ 
                return x+y;
            },1,2);
        }
    
        public static void print(MyMath m,int x,int y){ 
            int num=m.sum(x,y);
            System.out.println(num);
        }
    
        static interface MyMath{ 
            int sum(int x,int y);
        }
    }

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# 总结 #