介绍
程序(program)是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码，静态对象。
进程(process)是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程:有它自身的产生、存在和消亡的过程。——生命周期
>如:运行中的QQ，运行中的MP3播放器
>程序是静态的，进程是动态的
>进程作为资源分配的单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域
线程(thread)，进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的一条执行路径。若一个进程同一时间并行执行多个线程，就是支持多线程的线程作为调度和执行的单位，每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器(pc)，线程切换的开销小；
一个进程中的多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间→它们从同一堆中分配对象，可以访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便、高效。但多个线程操作共享的系统资源可能就会带来安全的隐患。
为什么需要多线程
众所周知，CPU、内存、I/O 设备的速度是有极大差异的，为了合理利用 CPU 的高性能，平衡这三者的速度差异，计算机体系结构、操作系统、编译程序都做出了贡献。
线程状态转换
新建(New)
创建后尚未启动。
就绪(Runnable)
可能正在运行，也可能正在等待 CPU 时间片。
包含了操作系统线程状态中的 Running 和 Ready。
阻塞(Blocking)
等待获取一个排它锁，如果其线程释放了锁就会结束此状态。
无限期等待(Waiting)
等待其它线程显式地唤醒，否则不会被分配 CPU 时间片。
限期等待(Timed Waiting)
无需等待其它线程显式地唤醒，在一定时间之后会被系统自动唤醒。
调用 Thread.sleep() 方法使线程进入限期等待状态时，常常用“使一个线程睡眠”进行描述。
调用 Object.wait() 方法使线程进入限期等待或者无限期等待时，常常用“挂起一个线程”进行描述。
睡眠和挂起是用来描述行为，而阻塞和等待用来描述状态。
阻塞和等待的区别在于，阻塞是被动的，它是在等待获取一个排它锁。而等待是主动的，通过调用 Thread.sleep() 和 Object.wait() 等方法进入。
死亡(Terminated)
可以是线程结束任务之后自己结束，或者产生了异常而结束。
线程使用方式
有三种使用线程的方法:
实现 Runnable 接口；
实现 Callable 接口；
继承 Thread 类。
实现 Runnable 和 Callable 接口的类只能当做一个可以在线程中运行的任务，不是真正意义上的线程，因此最后还需要通过 Thread 来调用。可以说任务是通过线程驱动从而执行的。
继承 Thread 类
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public class ThreadTest { /** * 多线程的创建， * 方式一： * 1.继承与Thread类 * 2.重写Thread类的run方法->将此线程执行的操作声明在run中 * 3.创建Thread类的子类 * 4.通过此对象调用start */ public static void main(String[] args) {// 创建Thread类的子类的对象 MyThread t1 = new MyThread(); //不能通过run方法开启线程，因为还会在主线程中运行，应该使用start方法开启线程 //不能通过调用两次start方法来开启两个子线程 t1.start(); //可以通过再创建一个对象来实现 for (int i=0;i<1000;i++){ if (i%2!=0){ System.out.println(i+"****"); } } } }class MyThread extends Thread{ @Override public void run() { for (int i=0;i<1000;i++){ if (i%2==0){ System.out.println(i); } } }} |
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/** * 方式二： * 匿名子类创建，针对只调用一次的线程 */ public static void main(String[] args) { MyThread1 myThread1 = new MyThread1(); myThread1.start(); MyThread2 myThread2 = new MyThread2(); myThread2.start(); //通过匿名子类实现调用：特点只需要调用一次的子线程 new Thread(){ @Override public void run() { for (int i=0;i<1000;i++){ if (i%3==0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"***"+i); } } } }.start(); } } class MyThread1 extends Thread{ @Override public void run() { for (int i=0;i<100;i++){ if (i%2!=0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"***"+i); } } }}class MyThread2 extends Thread{ @Override public void run() { for (int i=0;i<100;i++){ if (i%2==0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"***"+i); } } }} |
实现 Runnable 接口
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package com.atguigu.juc.runnable; /** * 创建多线程方式Runnable * 1.创建一个实现Runnable接口的类 * * 2.实现类去实现Runnable中的抽象方法: run( ) * * 3.创建实现类的对象 * * 4、将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象 * * 5，通过Thread类的对象调用start() */ public class TestThread { public static void main(String[] args) { //3.创建实现类的对象 MyThread myThread = new MyThread(); //4、将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象 Thread t1 = new Thread(myThread); //5，通过Thread类的对象调用start() t1.start(); }}//1.创建一个实现Runnable接口的类class MyThread implements Runnable{//2.实现类去实现Runnable中的抽象方法: run( ) @Override public void run() { for (int i=0;i<100;i++){ if (i%2==0){ System.out.println(i); } } }} |
实现 Callable 接口
线程常见方法
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package com.atguigu.juc.tset01; /** * 1.yield():释放当前cpu的执行权 * * 2.start():启动当前线程;调用当前线程的run() * * 3.run():通常需要重写Thread类中的此方法，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中 * * 4.getName()∶获取当前线程的名字 * * 5.setName():设置当前线程的名字 * * 6.currentThread():静态方法，返回执行当前代码的线程 * * 7.join():在线程a中调用线程b的join(),此时线程a就进入阻塞状态，直到线程b完全执行完以后，线程a才结束阻塞状态。 * * 8.sleep():让当前线程"睡眠”指定的毫秒。在指定的毫秒时间内，当前线程是阻塞状态。 * */public class MyThreatTest { public static void main(String[] args) { TestMyThread t1 = new TestMyThread(); t1.start(); new Thread(){ @Override public void run(){ for (int i=0;i<100;i++){ if (i%2==0){ try { sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "子线程" + i); yield(); } } } }.start(); for (int i=0;i<100;i++){ if (i%3==0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "main方法" + i); } if (i==20){ try { t1.join(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }}class TestMyThread extends Thread{ @Override public void run(){ for (int i=0;i<100;i++){ if (i%5==0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "2222222222222子线程" + i); } } }} |
synchronized锁机制
- 一把锁只能同时被一个线程获取，没有获得锁的线程只能等待；
- 每个实例都对应有自己的一把锁(this),不同实例之间互不影响；例外：锁对象是*.class以及synchronized修饰的是static方法的时候，所有对象公用同一把锁
- synchronized修饰的方法，无论方法正常执行完毕还是抛出异常，都会释放锁
同步代码---Runnable接口方式
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/** *方式一:同步代码块 * synchronized(同步监视器){ * //需要被同步的代码 * } * 说明: * 1.操作共享数据的代码，即为需要被同步的代码 * 2.共享数据:多个线程共同操作的变量 * 3.同步监视器，俗称:锁。任何一个类的对象都可以作为索 * 4.在Java中，我们通过同步机制，来解决线程的安全问题。 * 补充:在实现Runnable接口创建多线程的方式中，我们可以考虑使用this充当同步监视器。 * 方式二:同步方法 * 如果操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中，我们不妨将此方法声明同步的。 * 5.同步的方式，解决了线程的安全问题。---好处 * 操作同步代码时，只能有一个线程参与，其他线程等待。相当于是一个单线程的过程，效率低。 */public class WindowToRunnable { public static void main(String[] args) { Window2 window2 = new Window2(); Thread t1 = new Thread(window2); Thread t2 = new Thread(window2); Thread t3 = new Thread(window2); t1.setName("窗口1"); t2.setName("窗口2"); t3.setName("窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); }}class Window2 implements Runnable{//这里不用加static,因为调用的对象只有一个 private int ticket=100; @Override public void run() { while (true) { synchronized (this.getClass()){ if (ticket > 0) {// try {// Thread.sleep(100);// } catch (InterruptedException e) {// e.printStackTrace();// } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "买票,票号:" + ticket); ticket--; } } } }} |
同步方法--Runnable接口方法
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package com.atguigu.juc.bookPage; /** * 使用同步方法解决实现Runnable接口的线程安全问题 * 关于同步方法的总结: * 1.同步方法仍然涉及到同步监视器，只是不需要我们显式的声明。 * 2．非静态的同步方法，同步监视器是: this * 静态的同步方法，同步监视器是:当前类本身 */ public class WindowExtSynn { public static void main(String[] args) { Window4 w1 = new Window4(); Window4 w2 = new Window4(); Window4 w3 = new Window4(); w1.setName("窗口1"); w2.setName("窗口2"); w3.setName("窗口3"); w1.start(); w2.start(); w3.start(); }} class Window4 extends Thread{ private static int ticket=100; @Override public void run() { while (true){ show(); } } private static synchronized void show() { if (ticket>0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":买票：票号为"+ticket); ticket--; } }} |
同步方法---继承方法
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package com.atguigu.juc.bookPage; /** * 使用同步方法解决实现Runnable接口的线程安全问题 * 关于同步方法的总结: * 1.同步方法仍然涉及到同步监视器，只是不需要我们显式的声明。 * 2．非静态的同步方法，同步监视器是: this * 静态的同步方法，同步监视器是:当前类本身 */ public class WindowExtSynn { public static void main(String[] args) { Window4 w1 = new Window4(); Window4 w2 = new Window4(); Window4 w3 = new Window4(); w1.setName("窗口1"); w2.setName("窗口2"); w3.setName("窗口3"); w1.start(); w2.start(); w3.start(); }} class Window4 extends Thread{ private static int ticket=100; @Override public void run() { while (true){ show(); } } private static synchronized void show() { if (ticket>0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":买票：票号为"+ticket); ticket--; } }} |
死锁
示例：两个线程都拿到第一层锁的key，然后都需要第二层锁的key，但key在对方手中，而方法没有执行完，都不可能释放key，互相僵持。
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import static java.lang.Thread.sleep; public class TestSyn { public static void main(String[] args) { StringBuffer s1 = new StringBuffer(); StringBuffer s2 = new StringBuffer(); new Thread(){ @Override public void run() { synchronized (s1) { s1.append("a"); s2.append("1"); try { sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (s2) { s1.append("b"); s2.append("2"); System.out.println(s1); System.out.println(s2); } } } }.start(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { synchronized (s2) { s1.append("c"); s2.append("3"); try { sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (s1) { s1.append("d"); s2.append("4"); System.out.println(s1); System.out.println(s2); } } } }).start(); }} |
Lock锁机制
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import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; /** * 解决线程安全问题的方式三: Lock锁--- JDK5.0新增 * * synchronized 与Lock的异同? * 相同:二者都可以解决线程安全问题 * 不同: synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器 * Lock需要手动的启动同步(Lock() )，同时结束同步也需要手动的实现(unlock()) * */public class LockTest { public static void main(String[] args) { Window6 window6 = new Window6(); Thread t1 = new Thread(window6); Thread t2 = new Thread(window6); Thread t3 = new Thread(window6); t1.setName("窗口1"); t2.setName("窗口2"); t3.setName("窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); }}class Window6 implements Runnable{ private int ticker=100; private ReentrantLock lock=new ReentrantLock(); @Override public void run() { while (true){ lock.lock(); try { if (ticker>0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"买票：票号："+ticker); ticker--; }else { break; } } finally { lock.unlock(); } } }} |
银行有一个账户。有两个储户分别向同一个账户存3000元，每次存1e00，存3次。每次存完打印账户余额。
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/** * 银行有一个账户。 * 有两个储户分别向同一个账户存3000元，每次存1e00，存3次。每次存完打印账户余额。 * 分析: * 1.是否是多线程问题?是，两个储户线程 * 2.是否有共享数据?有，账户（或账户余额). * 3.是否有线程安全问题?有 * 4.需要考虑如何解决线程安全问题?同步机制:有三种方式。 */public class AccountTest { public static void main(String[] args) { Account account = new Account(0); Customer c1 = new Customer(account); Customer c2 = new Customer(account); c1.setName("A"); c2.setName("B"); c1.start(); c2.start(); }}class Account{ private double balance; public Account(double balance) { this.balance = balance; } //存钱 public synchronized void deposit(double amt){ //synchronized (this.getClass()) { if (amt>0){ try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } balance+=amt; System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"存钱成功，余额为"+balance); } // } }}class Customer extends Thread{ private Account acc; public Customer(Account acc){ this.acc=acc; } @Override public void run() { for (int i=0;i<30;i++){ acc.deposit(1000); } }} |
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A存钱成功，余额为1000.0B存钱成功，余额为2000.0B存钱成功，余额为3000.0B存钱成功，余额为4000.0A存钱成功，余额为5000.0A存钱成功，余额为6000.0 |
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