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服务器之家 - 编程语言 - Java教程 - 一篇文章带你入门Java多线程(详细)

一篇文章带你入门Java多线程(详细)

2021-11-08 11:01再来半包 Java教程

这篇文章主要介绍了java多线程编程实例，分享了几则多线程的实例代码，具有一定参考价值，加深多线程编程的理解还是很有帮助的，需要的朋友可以参考下

进程

1、进程是指运行中的程序，比如我们使用qq，就启动了一个进程，操作系统就会为该进程分配内存空间。当我们使用迅雷，又启动了一个进程，操作系统将为迅雷分配新的内存空间

2、进程是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是动态过程：有它自身的产生、存在和消亡的过程

其他相关概念

1、单线程：同一个时刻，只允许执行一个线程

2、多线程：同一时刻，可以执行多个线程，比如：一个qq进程，可以同时打开多个聊天窗口，一个迅雷进程，可以同时下载多个文件

3、并发：同一时刻，多个任务交替执行，造成一种“貌似同时”的错觉，简单的说，单核cpu实现的多任务就是并发

4、并行：同一时刻，多个任务同时进行。多核cpu可以实现并行。并发和并行:如果开的程序太多，有可能也会触发并发

创建线程的两种方式

1、继承Thread类，重写run方法

实例：

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//该线程每隔1秒钟。在控制台输出"喵喵"，打印8次后结束线程
public class Thread01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个cat对象,可以当作线程使用
        Cat cat=new Cat();
        cat.start();//启动线程
    }
}
//1、当一个类继承了 Thread 类 ，该类就可以当作线程使用
//2、我们会重写run方法，写上自己的业务代码
//3、run  Thread 类 实现了 Runnable 接口的run方法
class Cat extends Thread{
    int times=0;
    @Override
    public void run() {  //重写run方法，写上自己的业务逻辑
 
        while(true) {
            System.out.println("喵喵"+ ++times);
            //让该线程休眠1秒钟
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (times==8){//设置打印次数
                break;
            }
        }
    }
}

为什么使用start（）方法而不直接使用run（）方法

因为run（）方法就是一个普通的方法，没有真正的启动一个线程，就会把run方法执行完毕，才向下执行

start（）方法底层

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(1)
public synchronized void start() {
  start0(); 
}
//start0();是start中最主要的方法
(2)
//start0(); 是本地方法，是JVM调用，底层是C/C++实现
//真正实现多线程的效果，是start0()，而不是run，也可以说在start0()本地方法中去调用了Run()方法

一篇文章带你入门Java多线程(详细)

2、实现Runnable接口，重写run方法

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public class Thread03 {
    public static void main(String[] args) {
        T1 t1 = new T1();
        T2 t2 = new T2();
        Thread thread1=new Thread(t1);
        Thread thread2=new Thread(t2);
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}
class T1 implements Runnable{
    int count=0;
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            //每隔1秒输出"hello,world",输出10次
            System.out.println("hello,world " + ++count + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (count==50){
                break;
            }
        }
    }
}
class T2 implements Runnable{
    int count=0;
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            //每隔1秒输出"hello,world",输出10次
            System.out.println("hi " + ++count + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (count==60){
                break;
            }
        }
    }

继承Thread 和 实现Rnnable的区别

1、从Java的设计来看，通过继承Thread或者实现Runnable接口来创建线程本质上没有区别，从jdk帮助文档我们可以看到Thread类本身就实现了Runnable接口

2、实现Runnable接口方式更加适合多个线程共享一个资源的情况，并且避免了单继承的限制，建议使用Runnable接口

售票系统

SellTicket01类继承Thread实现

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class SellTicket01 extends Thread{
    private static int ticketNum=100; //让多个线程共享num
    @Override
    public void run() {
        while(true) {
                if (ticketNum <= 0) {
                    System.out.println("售票结束");
                    break;
                }
                //休眠50毫秒
                try {
                    Thread.sleep(50);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "售出一张票" + "剩余票数=" + --ticketNum);
        }
    }
}
//====================main方法===========================
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        SellTicket01 sellTicket01 = new SellTicket01();
        SellTicket01 sellTicket02 = new SellTicket01();
        SellTicket01 sellTicket03 = new SellTicket01();
        //这里会出现票数超卖现象
        sellTicket01.start();
        sellTicket02.start();
        sellTicket03.start();
}

SellTicket02类实现Runnable接口

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class SellTicket02 implements Runnable{
    private  int ticketNum=99;
    @Override
    public void run() {
        while(true) {
            if (ticketNum <= 0) {
                System.out.println("售票结束");
                break;
            }
            //休眠50毫秒
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "售出一张票" + "剩余票数=" + --ticketNum);
        }
    }
}
//=================main================
public static void main(String[] args) {
        SellTicket02 sellTicket02 = new SellTicket02();
        new Thread(sellTicket02).start();//第一个线程-窗口
        new Thread(sellTicket02).start();//第二个线程-窗口
        new Thread(sellTicket02).start();//第三个线程-窗口
    }

两个方法都会有超票的现象，线程安全的问题

线程终止

基本说明

1、当线程完成任务后，会自动退出

2、还可以通过使用变量来控制run方法退出的方式停止线程，即通知方式

通知方式

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public class ThreadExit_ {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        T t = new T();
        t.start();
        //如果希望主线程去控制t中线程的终止，需要能够控制loop
        //修改loop，让t退出run方法，从而终止t线程-->通知方式
        //让主线程休眠10秒，在通知t线程退出
        Thread.sleep(10000);
        t.setLoop(false);//将T线程中的循环判断为false
    }
}
class T extends Thread{
    private int count=0;
    private boolean loop=true;
    @Override
    public void run() {
        while (loop){
            try {
                Thread.sleep(1000);  //休眠50毫秒
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("T线程执行"+ ++count);
        }
    }
    public void setLoop(boolean loop) {
        this.loop = loop;
    }
}

线程常用方法

常用第一组

1、setName:设置线程名称，使之与参数name相同

2、getName:返回该线程的名称

3、start:该线程开始执行；java虚拟机底层调用该线程的start()方法

4、run:调用线程对象run方法

5、setPriority:更改线程的优先级

6、getPriority:获取线程的优先级

7、sleep:在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠(暂停执行)

8、interrupt:中断线程

注意事项和细节

1、start底层会创建新的线程，调用run，run就是一个简单的方法调用，不会启动新线程

2、线程优先级的范围

3、interrupt，中断线程，但没有真正的结束线程，所以一般用于中断正在休眠线程

4、sleep:线程的静态方法，使当前线程休眠

常用方法第二组

1、yield：线程的礼让。让出cpu，让其他线程执行，但礼让的时间不确定，所以也不一定礼让成功

2、join：线程的插队。插队的线程一旦插队成功，则肯定先执行完插入的线程所有的任务

案例

创建一个子线程，每隔1s输出hello，输出20次，主线程每隔1s，输出hi，输出20次。要求：两个线程同时执行，当主线程输出5次后，就让子线程运行完毕，主线程再继续

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public class ThreadMethod02 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        T2 t2 = new T2();
        t2.start();
        for (int i = 1;i<=20;i++){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("主线程（小弟）吃了"+i+"个包子");
            if (i==5){
                System.out.println("主线程（小弟）让子线程（老大）先吃");
                //yield 礼让
                t2.yield();
                //线程插队，join
//                t2.join();
                System.out.println("子线程（老大）吃完，主线程（小弟）再吃");
            }
        }
    }
}
class T2 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i=1;i<=20;i++){
            try {
                Thread.sleep(1000);//休眠1秒
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("子线程(老大)吃了"+i+"个包子");
        }
    }
}

插队的话是百分百成功的，但是礼让如果资源过剩的话，礼让会不成功，例如上面资源不是特别缺乏，所以礼让会不成功

常用方法第三组

用户线程和守护线程

1、用户线程：也叫工作线程，当线程的任务执行完或通知方式结束

2、守护线程：一般是为工作线程服务的，当所有的用户线程结束，守护线程自动结束

3、常见的守护线程：垃圾回收机制

自定义守护线程

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public class ThreadMethod03 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyDaemonThread myDaemonThread = new MyDaemonThread();
        //如果我们希望当main线程结束后，子线程自动结束
        //只需将子线程设为守护线程即可
        myDaemonThread.setDaemon(true);
        myDaemonThread.start();
        for (int i =1;i<=10;i++){
            System.out.println("妈妈做饭");
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}
class MyDaemonThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (;;){  //等价于无限循环
            try {
                Thread.sleep(50); //休眠50毫秒
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("我吃饭。。。");
        }
    }
}

MyDaemonThread类的进程会在主线程进程结束后相继结束

线程的生命周期

线程状态：线程可以处于一下状态之一：

NEW

尚未启动的线程处于此状态

RUNNABLE

在Java虚拟机中执行的线程处于此状态

BLOCKED

被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态

WAITING

正在等待另一个线程执行特定动作的线程处于此状态

TIMED_WAITING

正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程处于此状态

TERMINATED

已退出的线程处于此状态

RUNNABLE又可分为两个状态：Ready状态：就绪状态 和 Running运行状态

线程同步机制

1、在多线程编程，一些敏感数据不允许被多个线程同时访问，此时就是用同步访问技术，保证数据在任何时刻，最多有一个线程访问，以保证数据的完整性。

2、也可以这样理解：线程同步，即当有一个线程在对内存进行操作时，其他线程都不可以对这个内存地址进行操作，直到线程完成操作，其他线程才能对该内存地址进行操作。

利用同步解决买票超卖问题

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public class SellTicket {
    public static void main(String[] args) {
        //测试同步解决超卖现象
        SellTicket03 sellTicket03 = new SellTicket03();
        new Thread(sellTicket03).start();//第一个线程-窗口
        new Thread(sellTicket03).start();//第二个线程-窗口
        new Thread(sellTicket03).start();//第三个线程-窗口
    }
}
//实现接口的方式,使用synchronized实现线程同步
class SellTicket03 implements Runnable{
    private boolean loop=true;
    private  int ticketNum=99;
    public synchronized void   sell(){
        if (ticketNum <= 0) {
            System.out.println("售票结束");
            loop=false;
            return;
        }
        //休眠50毫秒
        try {
            Thread.sleep(50);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "售出一张票" + "剩余票数=" + --ticketNum);
    }
    @Override
    public  void run() { //在同一时刻只能有一个线程来执行sell方法
        while(loop) {
            sell(); //sell方法是一个同步方法
        }
    }
}

synchronized关键字为锁的意思，如果有线程去调用了synchronized关键字修饰的方法，则不会去再有线程调用

synchronized的使用方法

  • 修饰一个代码块，被修饰的代码块称为同步代码块，作用范围是大括号{}括起来的代码；
  • 修饰一个方法，被修饰的方法称为同步方法，其作用范围是整个方法；
  • 修改一个静态方法，作用范围是整个静态方法；
  • 修改一个类，作用范围是synchronized后面括号括起来的部分。

互斥锁

基本介绍

1、Java语言中，引入了对象互斥锁的概念，来保证共享数据操作的完整性。

2、每个对象都对应一个可称为互斥锁的标记，这个标记用来保证在任一时刻，只能有一个线程访问该对象

3、关键字synchronized来与对象的互斥锁联系。当某个对象用synchronized修饰时，表明该对象在任一时刻只能由一个线程访问

4、同步的局限性：导致程序的执行效率要降低

5、同步方法（非静态的）的锁可以是this，也可以是其他对象（要求是同一对象）

6、同步方法（静态的）的锁为当前类本身

同步方法静态与非静态实例

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//实现接口的方式,使用synchronized实现线程同步
class SellTicket03 implements Runnable{
    private boolean loop=true;
    private  int ticketNum=99;
    Object object=new Object();
    //同步方法（静态的）的锁为当前类本身
    //1.public synchronized static void m1(){} 锁是加在SellTicket03.class  类本身
    //2.如果要在静态方法中，实现一个同步代码块
    //3.synchronized中的参数不能为this，要为类的class 类如：
    /*public static void m2() {
        synchronized (SellTicket03.class) {
            System.out.println("m2");
        }
    }*/
    public synchronized static void m1(){
    }
    public static void m2() {
        synchronized (SellTicket03.class) {
            System.out.println("m2");
        }
    }
 
    //1、 public synchronized void   sell(){}这是一个同步方法
    //2、这时锁在this对象
    //3、也可以在代码块上写synchronize  ， 同步代码块
    public /*synchronized*/ void   sell() {
        synchronized (object) {
            if (ticketNum <= 0) {
                System.out.println("售票结束");
                loop = false;
                return;
            }
            //休眠50毫秒
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("窗口" + Thread.currentThread().getName() + "售出一张票" + "剩余票数=" + --ticketNum);
        }
    }
    @Override
    public  void run() { //在同一时刻只能有一个线程来执行sell方法
        while(loop) {
            sell(); //sell方法是一个同步方法
        }
    }
}

注意事项和细节

1、同步方法如果没有使用static修饰：默认锁对象为this

2、如果方法使用static修饰，默认锁对象：当前类.class

3、实现的落地步骤

  • 需要先分析上锁的代码
  • 选择同步代码块或同步方法
  • 要求多个线程的锁对象为同一个即可！

线程死锁

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public class DeadLock_ {
    public static void main(String[] args) {
        //模拟一个死锁现象
    DeadLockDemo A=new DeadLockDemo(true);
    DeadLockDemo B=new DeadLockDemo(false);
    deadLockDemo1.start();
    deadLockDemo2.start();
    }
}
class DeadLockDemo extends Thread{
    static Object o1 = new Object();  //保证多线程，共享一个对象，这里使用static
    static Object o2 = new Object();
    boolean flag;
    public DeadLockDemo(boolean flag){  //构造器
        this.flag = flag;
    }
 
    @Override
    public void run() {
        //下面的业务逻辑的分析
        //1.如果flag为T ， 线程就会先得到/持有 o1 对象锁 ， 然后尝试去获得 o2对象锁
        //2.如果线程A 得不到o2对象锁，就会Blocked
        //3.如果flag为F，线程B就会先得到/持有 o2 对象锁，然后尝试去获取 o1 对象锁
        //4.如果线程B 得不到 o1 对象锁，就会Blocked
        if (flag){
            synchronized (o1){   //对象互斥锁，下面就是我们同步代码
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "进入1");
                synchronized (o2){  //这里获得li对象的监视权
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"进入2");
                }
            }
        }else {
            synchronized (o2){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"进入3");
                synchronized (o1){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"进入4");
                }
            }
        }
    }
}

因为线程A会去抢线程B占着的对象，线程B也会去抢线程A占着的对象，所以会出现线程锁死的现象，写代码的时候要避免这个错误

释放锁

下面操作会释放锁

1、当前线程的同步方法、同步代码块执行结束

案例：上厕所，完事出来

2、当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return

案例：没有正常的完事，经理叫你去修改bug，不得已出来

3、当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception，导致异常结束

案例：没有正常的完事，发现忘记带纸，不得已出来

4、当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait（）方法，当前线程暂停，并释放锁。

案例：没有正常完事，觉得需要酝酿下，所以出来等会在进去

下面操作不会释放锁

1、线程执行同步代码块或同步方法时，程序调用了Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行，不会释放锁

案例：上厕所，太困了，在坑位上眯了一会

2、线程执行同步代码块时，其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起，该线程不会释放锁

提示：应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程，方法不再推荐使用

练习题

一、

（1）在main方法中启动两个线程

（2）第一个线程循环随机打印100以内的整数

（3）直到第二个线程从键盘上读取了"Q"命令

通过线程守护解决

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public class homeWork01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程B，并运行
        B b=new B();
        b.start();
    }
}
class A extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                //休眠1秒运行
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            //打印随机数
            int num = (int)(Math.random()*100);
            System.out.println(num);
        }
    }
}
class B extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        //创建A线程对象，并创建守护线程
        A a=new A();
        a.setDaemon(true);
        a.start();
        while (true) {
            //当输入Q的时候B线程结束，因为是守护线程，所以线程A也会跟着结束
            System.out.println("请输入你的指令");
            Scanner sc = new Scanner(System.in);
            String Z = sc.next();
            System.out.println(Z);
            if (Z.equals("Q")) {
                System.out.println("B线程结束");
                break;
            }
        }
    }
}

通过通知方式解决

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public class homeWork01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程A、B，并且执行线程A、B
        A a= new A();
        B b=new B(a);
        a.start();
        b.start();
    }
}
class A extends Thread{
     private boolean loop=true;
    //创建setLoop用来通知
    public void setLoop(boolean loop) {
        this.loop = loop;
    }
    @Override
    public void run() {
        while (loop){
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            int num = (int)(Math.random()*100);
            System.out.println(num);
        }
    }
}
class B extends Thread{
    A a;
    //通过B的构造器，传入main中的线程A
    public B(A a){
        this.a=a;
    }
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("请输入你的指令");
            Scanner sc = new Scanner(System.in);
            String Z = sc.next();
            System.out.println(Z);
            if (Z.equals("Q")) {
                //通过setLoop提醒线程A结束
                a.setLoop(false);
                break;
            }
        }
    }
}

二、

（1）有两个用户分别从同一个卡上取钱（总额：10000）

（2）每次都取1000，当余额不足时，就不能取款了

（3）不能出现超取现象 —>线程同步问题

同步方法

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public class homeWork02 {
    public static void main(String[] args) {
        C c=new C();
        //将两个线程运行
        new Thread(c).start();
        new Thread(c).start();
    }
}
class C implements Runnable{
   private static boolean loop=true;
   private static int money=10000;
    @Override
    public void run() {
        while (loop){
            //让两个线程去抢同步方法
            quMoney();
        }
    }
    public synchronized void quMoney(){
        if (money<=0){
            System.out.println("余额不足,线程退出"+Thread.currentThread().getName());
            loop=false;
            return;
        }
        try {
            Thread.sleep(50);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        money=money-1000;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"从余额中取到了1000元还剩"+money+"元");
    }
}

通过创建同步方法，避免超取现象

同步代码块

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public class homeWork03 {
    public static void main(String[] args) {
        T t=new T();
        Thread thread=new Thread(t);
        Thread thread1=new Thread(t);
        thread.setName("t1");
        thread1.setName("t2");
        thread.start();
        thread1.start();
    }
}
//编写取款的线程
//因为这里涉及到多个程序共享资源，所以我们使用实现Runnable方式
class T implements Runnable{
    private int money=10000;
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            //解读
            //1.这里使用 synchronized 实现了线程同步
            //2.当多个线程执行到这里时，就会去争夺 this 对象锁
            //3.那个线程获取到了this锁，就执行 synchronized 代码块，执行完后，会释放this对象锁
            //4.获取不到this对象锁，就会blocked（阻塞），准备继续争夺
            synchronized (this) {
                if (money < 1000) {
                    System.out.println("余额不足");
                    break;
                }
                money -= 1000;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取出了1000 当前余额" + money);
            }
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

ss T implements Runnable{
private int money=10000;

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@Override
public void run() {
    while (true){
        //解读
        //1.这里使用 synchronized 实现了线程同步
        //2.当多个线程执行到这里时，就会去争夺 this 对象锁
        //3.那个线程获取到了this锁，就执行 synchronized 代码块，执行完后，会释放this对象锁
        //4.获取不到this对象锁，就会blocked（阻塞），准备继续争夺
        synchronized (this) {
            if (money < 1000) {
                System.out.println("余额不足");
                break;
            }
            money -= 1000;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取出了1000 当前余额" + money);
        }
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

总结

本篇文章就到这里了，希望能给你带来帮助，也希望您能够多多关注服务器之家的更多内容！

原文链接：https://blog.csdn.net/qq_52761400/article/details/118855374

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