牧紫小岩_多线程

袁梦希

面试都过了，就是技术分不够，郁闷了，现在分享我的学习笔记，以及一些电子书，赚点技术分。希望版主高抬贵手。

多线程概述：

单线程如同一个餐厅只雇用一个服务员，服务员必须做完一件事情后才能做下一件事情。多线程如同一个餐厅雇佣很多名服务员，他们可以同时做很多事情，并且相互之间不会干扰。

一个程序被加载进内存运行时，就是一个进程，多线程使同一个进程可以并发处理多个任务，线程是进程的执行单元。一个进程可以拥有多个进程，一个线程必须有一个父进程。

每个线程拥有自己的堆栈，自己的程序计数器和自己的局部变量，但不拥有系统资源，多个线程共享父进程所拥有的全部资源。线程的执行时抢占式的，当前的线程在任何时候都可能被挂起，以便CUP运行另外的线程。

一个程序运行后至少有一个进程，一个进程可以包含多个程序，但至少包含一个线程。

线程的创建和启动：方法1：创建线程需要继承Thread类，并重写run()，run()代表线程需要完成的任务，run()是线程的执行体，启动线程通过start()。

public class FirstThread extends Thread{
private int i;
@Override
public void run(){
for (; i < 100; i++) {
System.out.println(this.getName()+"\t"+i);
}
}
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
if(i==20){
new FirstThread().start();
new FirstThread().start();
}
}
}
}

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在main()中当循环变量i=20时，启动两个线程。属性i在两个线程中的打印结果是不连续的，证明了多线程之间运行互不干扰，因为new了两个线程对象。以上程序启动时有3个线程，main()也是一个线程，成为主线程。

方法2：实现Runnable接口并实现run()，fun()方法内是线程的执行体。

public class SecondThread implements Runnable {
private int i;
@Override
public void run() {
for (; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + i);
}
}
public static void main(String[] args) {
SecondThread st = new SecondThread();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
if(i==20){
new Thread(st,"线程-1").start();
new Thread(st,"线程-2").start();
}
}
}
}

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通过实现Runnable接口在启动多线程时也需要使用Thread类并调用start()。这种方式创建的多个线程可以共享线程类中的属性，因为只创建一个Runnable接口的子类对象，这一个对象被Thread类引用。

方法3：通过实现Callable接口，并且实现call()。

ublic class ThirdThread implements Callable<Integer> {
@Override
public Integer call() throws Exception {
int i=0;
for (; i <100; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+i);
}
return i;
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
ThirdThread tt = new ThirdThread();
FutureTask<Integer> task = new FutureTask<Integer>(tt);
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
if(i==20){
new Thread(task,"有返回值的线程").start();
}
}
System.out.println(task.get());
}
}

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call()可以作为线程的执行体，call()比run()强大，可以有返回值，可以抛异常，Java5新增的接口。

线程的生命周期：

新建(New)à就绪(Runable)à运行(Running)à阻塞(Blocked)à死亡(Dead)

线程控制：join()：调用线程将被阻塞，直到被join()加入的线程执行完为止。

public class JoinThread extends Thread{
public JoinThread(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run(){
for(int i=0;i<100;i++){
System.out.println(this.getName()+"\t"+i);
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
new JoinThread("新线程").start();
for(int i=0;i<100;i++){
if(i==20){
JoinThread jt = new JoinThread("被Join的线程");
jt.start();
jt.join();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t"+i);
}
}
}

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main线程调用了jt线程的join()，mian线程必须等jt线程执行结束后才会继续执行。

setDaemon()：后台线程，如果所有前台线程都死亡，JVM会通知后台线程死亡，main线程默认是后台线程，设置一个线程为后台线程，必须在线程start()前设置。

public class DaemonThread extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
System.out.println(this.getName() + "\t" + i);
}
}
public static void main(String[] args) {
DaemonThread dt = new DaemonThread();
dt.setDaemon(true);// 设置线程为后台线程
dt.start();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
}
// 程序运行到此处，前台线程(main线程)结束，后台dt线程也随之结束
}
}

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sleep()：线程休眠，并进入阻塞状态。

public class SleepThread {
public static void main(String[] args) throws Exception {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("Current time : "+new Date());
Thread.sleep(1000);
}
}
}

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线程休眠后进入阻塞状态，并且不会获得CPU执行资格。

yield()：让当前正在执行的线程暂停，但不会阻塞该线程，只是将线程转入就绪状态，暂停后只有优先级与当前线程相同，或者更高的处于就绪状态的线程财货获得CPU的执行资格。

public class YieldTest extends Thread {
private String name;
public YieldTest(String name) {
super(name);
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 50; i++) {
System.out.println(this.getName() + "\t" + i);
if (i == 20)
Thread.yield();
}
}
public static void main(String[] args) {
YieldTest y1 = new YieldTest("优先级高");
y1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
YieldTest y2 = new YieldTest("优先级低");
y2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
y1.start();
y2.start();
}
}

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mvplee · mvplee

改变线程优先级：MAX_PRIOPERTY=10，MIN_PRIOPERTY=0，NORM_PRIOPERTY=5，由于修改优先级需要操作系统底层的支持，Java虽然提供了10个等级的优先级，但还是建议使用常量的方法配置优先级。

sleep()与yield()区别：

1、 sleep()暂停后，会给其它线程执行资格，不会考虑优先级，yield()只会给优先级相同或

更高的线程执行资格。

2、sleep()会暂停当前线程，并且进入阻塞状态，yield()不会，只是强制让线程进入就绪状态，一个线程可能调用yield()后，又立即获得了CPU的执行资格。

3、sleep()抛InterruptedException()，yield()没有异常。

线程同步：当使用多个线程访问同一个数据时就有可能出现线程安全问题。例如，银行取钱：定义账户类：

public class Account {
private Account account;//模拟账户
private double drawAmount;//取出的钱
public Account() {
super();
}
public Account(String accountNo, double balance) {
super();
this.accountNo = accountNo;
this.balance = balance;
}
@Override
public int hashCode() {
return accountNo.hashCode();
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (obj == null || obj.getClass() != Account.class)
return false;
if (this == obj)
return true;
Account a = (Account) obj;
if (this.accountNo.equals(a.accountNo) && this.balance == a.balance)
return true;
return true;
}
public String getAccountNo() {
return accountNo;
}
public void setAccountNo(String accountNo) {
this.accountNo = accountNo;
}
public double getBalance() {
return balance;
}
public void setBalance(double balance) {
this.balance = balance;
}
}

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创建取钱的线程类：实现简单的取钱逻辑，判断账户余额

public class DrawThread extends Thread {
private Account account;
private double drawAmount;
public DrawThread(String name, Account account, double drawAmount) {
super(name);
this.account = account;
this.drawAmount = drawAmount;
}
@Override
public void run() {
// 账户里有余额
if (account.getBalance() >= this.drawAmount) {
System.out.println(this.getName() + "__取钱成功，吐出钞票：" + drawAmount);
account.setBalance(account.getBalance() - drawAmount);// 修改账户余额
System.out.println("余额：" + account.getBalance());
} else {
// 账户余额不足
System.out.println(this.getName() + "__取钱失败,余额不足！");
}
}
}

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测试：

public class DrawTest {
public static void main(String[] args) {
Account acct = new Account();
acct.setBalance(1000);
new DrawThread("甲",acct,800).start();
new DrawThread("乙",acct,800).start();
}
}
输出结果：
乙__取钱成功，吐出钞票：800.0
甲__取钱成功，吐出钞票：800.0
余额：200.0
余额：-600.0

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账户里只有1000K，却取出了1600K，多线程操作同一资源时出现了线程安全。原因时run()不具备安全性，程序中两个线程并发的修改了Account对象，这就问题。

Java中为了解决线程安全问题，加入了同步监视器，任何时刻只能有一个线程可以获得同步监视器的锁，当同步代码执行完后，该线程将会释放对该同步监视器的锁给其它线程使用。

修改run()加入同步代码块：

@Override
public void run() {
synchronized (account) {
// 账户里有余额
if (account.getBalance() >= this.drawAmount) {
System.out
.println(this.getName() + "__取钱成功，吐出钞票：" + drawAmount);
account.setBalance(account.getBalance() - drawAmount);// 修改账户余额
System.out.println("余额：" + account.getBalance());
} else {
// 账户余额不足
System.out.println(this.getName() + "__取钱失败,余额不足！");
}
}
}
甲__取钱成功，吐出钞票：800.0
余额：200.0
乙__取钱失败,余额不足！

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synchronized中需要传入一个需要同步的监视器对象，使用account作为同步的监视器对象，同步后，在操作Account对象时逻辑为：“加锁à操作à释放锁”。任何线程在操作共享资源时首先要加锁，加锁期间其它线程无法修改共享资源，修改完成后释放共享资源的锁。通过这种方法保证并发线程访问、修改共享资源时只能有一个线程对其操作。

使用同步方法：在Account类中添加一个取钱的方法：

public synchronized void draw(double drawAmount) {
// 账户里有余额
if (getBalance() >= drawAmount) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "__取钱成功，吐出钞票：" + drawAmount);
balance -= drawAmount;// 修改账户余额
System.out.println("余额：" + balance);
} else {
// 账户余额不足
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "__取钱失败,余额不足！");
}
}

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synchronized关键字修饰方法时，方法就变成同步方法了，同步方法使用的对象监视器是this，调用该方法的对象。sleep()、yield()、suspend()不会释放监视器的锁。

Java1.5可以通过显示定义同步锁的方式来为共享资源加锁，使用Lock对象，每次只能有一个线程对Lock对象加锁。代码格式如下：

public class X {
private final Lock lock = new ReentrantLock();
public void m() {
lock.lock();
try {
} catch (Exception e) {
} finally {
lock.unlock();
}
}
}

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使用finally块保证锁一定会被释放。修改Account类，使用Lock对象为draw()加锁：

public class Account {
private String accountNo;
private double balance;
private Lock lock = new ReentrantLock();
public Account() {
super();
}
public Account(String accountNo, double balance) {
super();
this.accountNo = accountNo;
this.balance = balance;
}
public void draw(double drawAmount) {
lock.lock();// 显示加锁
try {
// 账户里有余额
if (balance >= drawAmount) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "__取钱成功，吐出钞票：" + drawAmount);
balance -= drawAmount;// 修改账户余额
System.out.println("余额：" + balance);
} else {
// 账户余额不足
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "__取钱失败,余额不足！");
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();// 显示释放锁
}
}
@Override
public int hashCode() {
return accountNo.hashCode();
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (obj == null || obj.getClass() != Account.class)
return false;
if (this == obj)
return true;
Account a = (Account) obj;
if (this.accountNo.equals(a.accountNo) && this.balance == a.balance)
return true;
return true;
}
public String getAccountNo() {
return accountNo;
}
public void setAccountNo(String accountNo) {
this.accountNo = accountNo;
}
public double getBalance() {
return balance;
}
public void setBalance(double balance) {
this.balance = balance;
}
}

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mvplee · mvplee

一个线程可以对已经被加锁的ReentrantLock锁再次加锁，ReentrantLock对象维持一个计数器来追踪lock()方法的嵌套调用。

当两个线程相互等待对象释放同步监视器时就会发生死锁。

死锁实例1：

public class A {
public synchronized void A2B(B b) {
System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName()
+ "进入method() in class A");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName()
+ "准备进入method() in class B");
b.method();
}
public void mehod() {
System.out.println("method() in class A");
}
}
public class B {
public synchronized void B2A(A a) {
System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName()
+ "进入method() in class B");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("当前线程：" + Thread.currentThread().getName()
+ "准备进入method() in class A");
a.mehod();
}
public void method() {
System.out.println("method() in class B");
}
}
public class DeadLock implements Runnable {
A a = new A();
B b = new B();
public void init() {
Thread.currentThread().setName("主线程");
a.A2B(b);
System.out.println("进入主线程之后");
}
@Override
public void run() {
Thread.currentThread().setName("副线程");
b.B2A(a);
System.out.println("进入副线程之后");
}
public static void main(String[] args) {
DeadLock dead = new DeadLock();
new Thread(dead).start();
dead.init();
}
}

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死多实例2：

class Test implements Runnable {
private boolean flag;
public Test(boolean flag) {
this.flag = flag;
}
@Override
public void run() {
if (flag) {
synchronized (MyLock.locka) {
System.out.println("if locka");
synchronized (MyLock.lockb) {
System.out.println("if lockb");
}
}
} else {
synchronized (MyLock.locka) {
System.out.println("if lockb");
synchronized (MyLock.lockb) {
System.out.println("if locka");
}
}
}
}
}
class MyLock {
public static Object locka = new Object();
public static Object lockb = new Object();
}
/**
* 多线程的死锁
* @author RockLee
*
*/
public class DeadLockDemo {
public static void main(String[] args) {
Test t1 = new Test(true);
Test t2 = new Test(false);
new Thread(t1).start();
new Thread(t2).start();
}
}

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线程间通信：

Object类中有三个方法用于实现线程间通信，wait()、notify()、notifyAll()，这三个方法必须有同步锁的监视器对象调用，synchronized方法使用this调用，synchronized块使用同步监视器对象调用。

wait()：当前调用线程等待，直到其它线程使用同步监视器对象调用notify()、notifyAll()后才能唤醒。

notify()：唤醒当前同步锁上的单个线程。

notifyAll()：唤醒等待当前同步锁上的所有线程。

使用两个线程模拟存钱者和取钱者，不断重复存/取操作，但要求必须存一次，取一次。

定义Account账户类：

public class Account {
private String accountNo;// 账户编号
private double balace;// 帐户余额
private boolean flag = false;// 定义存/取钱标记位
public Account(String accountNo, double balace) {
super();
this.accountNo = accountNo;
this.balace = balace;
}
/**
* 定义存钱方法，flag=true时，表示已经存过钱了，账户里有钱，线程等待
*
* @param drawAmount
*/
public synchronized void deposit(double depositAmount) {
if (flag) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
} else {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "存款："
+ depositAmount);
balace += depositAmount;
System.out.println("账户余额：" + balace);
flag = true;// 存入钱后改变标记位
this.notifyAll();// 唤醒等待线程
}
}
/**
* 取钱方法,flag=false时，表示已经取过钱了，等待
*
* @param drawAmount
*/
public synchronized void draw(double drawAmount) {
if (!flag) {
try {
this.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
} else {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取钱："
+ drawAmount);
balace -= drawAmount;
System.out.println("账户余额：" + balace);
flag = false;
this.notifyAll();
}
}
public String getAccountNo() {
return accountNo;
}
public void setAccountNo(String accountNo) {
this.accountNo = accountNo;
}
public double getBalace() {
return balace;
}
}

复制代码

定义一个线程模拟取钱100次：

public class DrawThread extends Thread {
private Account account;
private double drawAmount;
public DrawThread(String name,Account account, double drawAmount) {
super(name);
this.account = account;
this.drawAmount = drawAmount;
}
@Override
public void run() {
// 模拟取钱100次
for (int i = 0; i < 100; i++) {
account.draw(drawAmount);
}
}
}

复制代码

定义一个线程模拟存钱100次：

public class DepositThread extends Thread {
private Account account;
private double depositAmount;
public DepositThread(String name, Account account, double depositAmount) {
super(name);
this.account = account;
this.depositAmount = depositAmount;
}
@Override
public void run() {
// 模拟存钱100次
for (int i = 0; i < 100; i++) {
account.deposit(depositAmount);
}
}
}

复制代码

测试：

public class DrwaTest {
public static void main(String[] args) {
Account account = new Account("110", 0);
new DrawThread("取钱", account, 800).start();
new DepositThread("存钱甲", account, 800).start();
}
}
存钱甲存款：800.0
账户余额：800.0
取钱取钱：800.0
账户余额：0.0

复制代码

线程池：

系统启动一个线程的成本比较高，尤其需要创建大量生存周期短暂的线程时，就不得不考虑性能，使用线程池可以很好的提高性能。线程池在系统创建启动时即创建了大量空闲线程，程序将线程运行的对象传给线程池，线程池会启动一个线程来执行run()，当run()结束后线程池中的线程不会死亡，将再次返回线程池成为空闲状态，等待执行下一个线程运行的对象。

创建线程池：

1、 Excutors工厂类创建ExecutorService对象，ExecutorService代表线程池类对象；

2、创建线程类对象

3、 ExecutorService调用submit()执行线程类run()；

public class ThreadPoolTest {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(6);// 创建线程池对象，池中有6个线程
// 创建并通过线程池启动一个线程
pool.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "--->" + i);
}
}
});
// 创建并通过线程池启动一个线程
pool.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ "--->" + i);
}
}
});
pool.shutdown();// 关闭线程池
}
}

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版主，小手一抖，
俺的技术分到手。

神之梦 · 神之梦

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