文章目录

• Java多线程
• • 多线程概述
  • • 线程与进程
    • 线程调度
    • 同步与异步
    • 并发与并行
    • 线程阻塞
  • Java 多线程的实现
  • • 继承 Thread 类
    • 实现 Runnable 接口
    • 实现 `Callable`接口
  • Thread 类讲解
  • • 线程状态`currentThread()`
    • 线程休眠`sleep()`
    • 线程中断`interrupt()`
    • 守护线程`setDaemon()`
    • 主线程之前完成`join()`
  • 线程安全问题
  • • 线程不安全的演示
    • 解决方法 1：同步代码块
    • 解决方法 2：同步方法
    • 解决方法 3：显示锁 Lock
    • 更多 synchronized 用法
  • 显示锁的问题
  • • 公平锁和非公平锁
    • 怎么实现公平锁
  • 多线程经典问题
  • • 线程死锁
    • 多线程通信
    • • 生产者和消费者
  • 线程的状态
  • 线程池
  • • 概念
    • 好处
    • 线程池的分类

Java多线程 多线程概述 线程与进程
进程

• 是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

线程

• 值进程的执行路径，共享一个内存空间，线程之间可以自由切换，并发执行，一个进程最少有一个线程
• 线程实际上是在进程基础上的进一步划分，一个进程启动之后，里面若干的执行路径又可以划分成若干个线程

线程调度
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-eoKunGnP-1620203162745)(/Users/faro_z/Library/Application Support/typora-user-images/image-20210504211610442.png)]
分时调度

• 所有线程，轮流使用 CPU，平均分配每个线程占用 CPU 的时间

抢占式调度

• 当 CPU 空闲的时候，CPU 会抛出一个时间片，谁抢到就是谁的。优先让优先级高的线程使用 CPU；如果线程优先级相同，那么，会随机选择一个（线程随机性），Java 使用的就是抢占式调度
• CPU 使用抢占式调度模式在多个线程之间高速切换，对于 CPU 而言，某时刻，只能执行一个线程，而 CPU 在多个线程切换的速度很快，在我们看来，就像是多个线程在同时执行一样。其实多线程程序并不能提高程序的运行速度（甚至会因为切换的时候的时间消耗，使得总耗时还边长），但是能提高程序的运行效率，让 CPU 使用率更高。

同步与异步
**同步：**排队执行，效率低但是安全
**异步：**同时执行，效率高但是数据不安全
并发与并行
【Java|Java 多线程 万字最详解】并发：指两个或多个事件，在==同一时间段==内发生。（比如说一天内，一小时内）
**并行：**指两个或多个事件，在同一时间发生（同时发生）
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-UZDhhlwB-1620203162747)(/Users/faro_z/Library/Application Support/typora-user-images/image-20210504212449234.png)]
线程阻塞
一般，比较耗时的操作，可以看成是线程阻塞
比如说，我们要等待用户输入，那么，那一段线程，就是阻塞了
Java 多线程的实现 java 中实现多线程，一共有三种方法

• 继承 Thread 类
• 实现 Runnable 接口
• 实现Callable 接口

继承 Thread 类

public class ThreadDemo { public static void main(String[] args) { new ThreadClass().start(); for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println("锄禾日当午"+i); } } }class ThreadClass extends Thread {@Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println("汗滴禾下土"+i); } } }

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每个线程都有自己的栈空间，但是共用一个堆空间
实现 Runnable 接口

public class RunnableDemo { public static void main(String[] args) {//子线程 new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println("汗滴禾下土"+i); } }, "子线程").start(); //主线程（的一部分，整个 main 都是主线程） for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println("锄禾日当午"+i); } } }

实现 Callable接口
Callable，是带返回值的线程
上面两个实现方法，可以看成主线程之外的子线程去完成任务，和主线程无关了
但是 Callable，相等于主线程让子线程去完成任务，等到子线程任务完成了，再给主线程返回一个结果。比如说，主线程可以派发 1000 个任务，给 1000 个线程，等着 1000 个任务执行完毕了，可以获得 1000 个结果。
Callable 的使用步骤如下：

1. 编写实现 Callable 接口，实现 call 方法

class Xxx implements Callable { @Override public call() throws Exception { return T; } }

2. 创建 FutureTask 对象，并传入编写的 Callable 对象

FutureTask task = new FutureTask<>(callable);

3. 通过 Thread，启动线程

new Thread(task).start

获取子线程返回结果的方法如下：

• 使用 FutureTask 的get()方法

**注意：**使用get()，会让主线程等待子线程执行完毕，然后去获得方法

public class CallableDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException { MyCallable cl = new MyCallable(); FutureTask task = new FutureTask<>(cl); //执行子线程 new Thread(task).start(); Integer res = task.get(); System.out.println("子线程计算结果为:"+res); for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread.sleep(100); System.out.println("main"+i); }} }class MyCallable implements Callable {@Override public Integer call() throws Exception { for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread.sleep(1000); System.out.println("子线程正在执行"+i); } return 100; } }

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• 使用使用 FutureTask 的isDone()方法

可以先判断子线程有没有执行完，执行完了，再去获取子线程的返回值，避免主线程等待

public class CallableDemo2 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException { MyCallable2 cl = new MyCallable2(); FutureTask task = new FutureTask<>(cl); new Thread(task).start(); for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread.sleep(1000); if (task.isDone()) { Integer res = task.get(); System.out.println("子线程已经执行完了，结果是:"+res); } System.out.println("main"+i); }} }class MyCallable2 implements Callable {@Override public Integer call() throws Exception { for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread.sleep(500); // System.out.println("子线程正在执行"+i); } return 100; } }

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[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-r16OCaP5-1620203162753)(/Users/faro_z/Library/Application Support/typora-user-images/image-20210505154137082.png)]
Thread 类讲解 线程状态currentThread()
获取当前线程

public class ThreadDemo1 { public static void main(String[] args) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()); new Thread(() -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName()); }, "子线程").start(); } }

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线程休眠sleep()
线程休眠

public class ThreadDemo1 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread.sleep(1000); System.out.println("hahaha"); } } }

线程中断interrupt()
在早期，有个 stop()方法，但是，使用 stop 强行让一个线程死亡，可能导致其没来得及释放资源，导致资源的浪费。
所以，我们要使用interrupt()来让线程察觉到外部标记，然后自己决定死亡

public class ThreadDemo2 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 10; i++) { try { Thread.sleep(1000); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i); //这里的 InterruptedException ,就是检查有没有被中断的 } catch (InterruptedException e) { //e.printStackTrace(); System.out.println("检测到打扰标记，线程死亡！"); /** * 在死亡前，可以在这里进行资源释放 * 类似于交代后事 */ System.out.println("爷要 si 了，资源都释放掉了！"); //如果要线程死亡，我们只要让 run 方法 return 就好了 return; } } }, "子线程"); t1.start(); for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(1000); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i); }/** * 给线程 t1 添加中断标记 */ t1.interrupt(); } }

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守护线程setDaemon()
用户线程：当一个进程不包括任何一个存货的用户线程时，进行结束
**守护线程：**当最后一个用户线程结束后，守护线程自动死亡
==注意：==守护线程的设置，一定要在线程启动之前

public class ThreadDemo3 { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Thread t1 = new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 10; i++) { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i); } }, "守护线程"); /** * 将 t1 设置为守护线程 * 一定要在 start 之前，进行守护线程的设置 */ t1.setDaemon(true); t1.start(); for (int i = 0; i < 5; i++) { Thread.sleep(1000); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i); } } }

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主线程之前完成join()
join()的作用，是保证子线程，在主线程之前完成
如果没有设置超时，那么，主线程在子线程完成之前，不会与之抢夺时间片

public class JoinDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t = new Thread(() -> { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }, "子线程"); t.start(); t.join(); for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()); } } }

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join(int time)还可以设置子线程排在主线程前面的时间：
其他代码不变，这里，我们设置子线程排在主线程前面的时间为

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并为主线程每次打印增加等待

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可以看到，在两秒后，主线程便开始与子线程抢夺时间片：

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线程安全问题 线程不安全的演示

public class ThreadDemo4 { public static void main(String[] args) {MyThread t = new MyThread(); new Thread(t,"A").start(); new Thread(t,"B").start(); new Thread(t,"C").start(); } }class MyThread implements Runnable {private int ticket = 10; @Override public void run() { while (ticket>0) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始卖票"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } ticket--; System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"余票:"+ticket); } } }

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解决方法 1：同步代码块

public class ThreadDemo5 {public static void main(String[] args) {MyThread2 t = new MyThread2(); new Thread(t,"A").start(); new Thread(t,"B").start(); new Thread(t,"C").start(); }}class MyThread2 implements Runnable {//临界资源区private int ticket = 10; /*** 锁的对象，是要是唯一的，都可以* 有时候为了不使用自定义的锁，甚至可以使用 Class 作为锁* 比如使用 MyThread2.class*/private static final Object lock=new Object(); @Overridepublic void run() {while (true) {synchronized (lock) {if (ticket<=0) break; else {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始卖票"); try {Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); }ticket--; System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"余票:"+ticket); }}}}}

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解决方法 2：同步方法
即在方法前，加上 synchronized 关键字
同步方法，其实使用的是隐式锁
如果是同步方法，锁的是当前对象
如果是静态方法，锁的是该类的 Class
解决方法 3：显示锁 Lock
使用 JUC 里的 lock

public class ThreadDemo6 { public static void main(String[] args) {MyThread3 t = new MyThread3(); new Thread(t,"A").start(); new Thread(t,"B").start(); new Thread(t,"C").start(); } }class MyThread3 implements Runnable {private int ticket = 10; private Lock lock = new ReentrantLock(); @Override public void run() {while (true) { lock.lock(); if (ticket<=0) break; else { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始卖票"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } ticket--; System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"余票:"+ticket); } lock.unlock(); } } }

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更多 synchronized 用法
之前我写过一个详细的 synchronized 用法的博客，点此跳转
或者看 java/JUC/多线程.md
显示锁的问题 公平锁和非公平锁
**公平锁：**先来，先得到锁
**非公平锁：**大家争抢这个锁
我们一般使用的，都是非公平锁（synchronized，ReentrantLock）
怎么实现公平锁
在构造 ReentrantLock 时，传入一个 true，表示这是一个公平锁

Lock lock = ReentrantLock(true);

多线程经典问题 线程死锁
什么是死锁？
线程 A，拿到 A锁，执行任务，中途又需要 B 锁
线程 B，拿到 B锁，执行任务，中途又需要 A 锁
如果这两个线程是同时执行的，那 A拿不到 B 锁，B拿不到 A 锁，就会相互僵持，出现死锁
多线程通信
比如说我们想要在下载完以后，自动播放电影
那么，当下载线程结束以后，要去通知播放线程
这，就是多线程通信
多线程通信的实现，是：
Object 里的 wait()和notify()/notifyAll()方法
生产者和消费者 有了wait()和notify()/notifyAll()方法，我们就可以解决生产者和消费者问题
所谓生产者和消费者问题，就是设置一个缓存，当缓存为空，消费者不能消费，生产者必须生产；当缓存已经满了，生产者必须停止，消费者必须消费；剩下的时候，生产者、消费者可以随意。
因为这个缓存是临界区，所以必须加锁
但是，光加锁，不能解决生产者、消费者问题。如果在任何时候，都让生产者和消费者自由争抢时间片，那如果缓存已满，可能生产者还会抢到时间片，这样，就会让缓存溢出。
这个时候，就需要用到线程通信，来解决生产者和消费者问题。
我们定义三个类：
**Cook：**生产者，每次做和上一次不一样的菜
**Waiter：**消费者，每次端出菜
**Food：**食物，缓存长度为 1，即没有菜的时候，cook必须做菜，waiter 不能端菜；有菜的时候，cook 不能做菜，waiter 必须端菜

public class ProducerAndCustomer { public static void main(String[] args) { Food food = new Food(); new Thread(new Cook(food)).start(); new Thread(new Waiter(food)).start(); } }class Waiter implements Runnable {private Food food; public Waiter(Food food) { this.food = food; }@Override public void run() { for (int i = 0; i < 100; i++) { /** * 这里因为要访问临界资源 isEmpty，所以必须加锁 */ synchronized (food) { if (!food.isEmpty) { food.get(); food.isEmpty=true; food.notifyAll(); try { food.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } } }class Cook implements Runnable{private Food food; public Cook(Food food) { this.food = food; }@Override public void run() { for (int i = 0; i < 100; i++) { /** * 这里因为要访问临界资源 isEmpty，所以必须加锁 */ synchronized (food) { if (food.isEmpty) { if (i%2==0) { food.setName("煎饼果子"); food.setTest("咸味"); } else { food.setName("豆腐脑"); food.setTest("超甜味"); }System.out.println("厨师把菜做好了,菜品为:"+food.toString()); //厨师做好了菜，将盘子设置为不空 food.isEmpty=false; //唤醒其他线程 food.notifyAll(); //当前线程休眠 try { food.wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } } }class Food { private String name; private String test; public boolean isEmpty=true; public Food(String name, String test) { this.name = name; this.test = test; }public Food() { }public String getName() { return name; }public void setName(String name) { this.name = name; }public String getTest() { return test; }public void setTest(String test) { this.test = test; }public void get() { System.out.println("服务员端走了菜:"+this.toString()); }@Override public String toString() { StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append("名称:").append(this.name).append("\n") .append("味道:").append(this.test).append("\n"); return sb.toString(); } }

结果：
我们可以看到，是严格按照先做菜，再端菜的顺序执行的。

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线程的状态 线程一共有六种状态

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线程池 概念
如果我们要使用大量线程，每个线程执行的时间很短，那每次创建、销毁线程，就会浪费大量时间。所以，我们要先提前创建部分线程，要用的时候，去里面取，不用的时候，再放回去
好处

• 降低资源消耗
• 提高响应速度
• 提高线程的可管理性

虽然好处多多，但是，我们在日常开发的时候，使用自定义线程池的几率少之又少，因为 Java 本来就是按照多线程去设计的，不用我们再手动创建线程池。
线程池的分类
一共有四种线程池

1. 缓存线程池

/** 缓存线程池. (长度无限制) 执行流程: 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 并放入线程池, 然后使用 * * * * * * */ ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool(); //向线程池中 加入 新的任务 service.execute(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("线程的名称:"+Thread.currentThread().getName()); } }); service.execute(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("线程的名称:"+Thread.currentThread().getName()); } }); service.execute(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("线程的名称:"+Thread.currentThread().getName()); } });

2. 定长线程池

/** * 定长线程池. * (长度是指定的数值) * 执行流程: * 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 */ ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2); service.execute(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("线程的名称:"+Thread.currentThread().getName()); } }); service.execute(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("线程的名称:"+Thread.currentThread().getName()); } });

3. 单线程线程池

有时候，我们可能需要多个作业排队执行，这个时候，就需要用到这种线程池了

效果与定长线程池 创建时传入数值1 效果一致. /** * 单线程线程池. 执行流程: * 1. 判断线程池 的那个线程 是否空闲 * 2. 空闲则使用 * 4. 不空闲,则等待 池中的单个线程空闲后 使用 */ ExecutorService service = Executors.newSingleThreadExecutor(); service.execute(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("线程的名称:"+Thread.currentThread().getName()); } }); service.execute(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("线程的名称:"+Thread.currentThread().getName()); } });

4. 周期性任务定长线程池

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