线程小结

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2024-02-18 17:19 67阅读 0赞

### 1. 理解程序、进程、线程的概念 ###

程序：静态的代码

进程：执行中的程序

线程：可以理解为进程的多条执行线索，每条线索又对应着各自独立的生命周期

### 2. 如何创建java程序的线程（重点） ###

#### 1) 创建多线程的方式一：继承方式实现 ####

package cn.km.thread01;
    
    class SubThread1 extends Thread{
    	@Override
    	public void run() {
    		for (int i = 0; i < 100; i++) {
    			if(i%2 == 0){
    				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
    			}
    		}
    	}
    	
    	public SubThread1(String name) {
    		super(name);
    	}
    }
    
    class SubThread2 extends Thread{
    	@Override
    	public void run() {
    		for (int i = 0; i < 100; i++) {
    			if(i%2 != 0){
    				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
    			}
    		}
    	}
    	public SubThread2(String name) {
    		super(name);
    	}
    }
    
    public class TestThread01 {
    	public static void main(String[] args) {
    		SubThread1 st1 = new SubThread1("线程1");
    		SubThread2 st2 = new SubThread2("线程2");
    		
    		st1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);//设置优先级最低 1
    		st2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY); //设置优先级最高 10
    		
    		st1.start();
    		st2.start();
    	}
    }

#### 2) 多线程实现方式二：实现方式实现 ####

> 创建一个实现了Runnable接口的类
> 
> 实现接口的抽象方法
> 
> 创建一个Runnable接口实现类的对象
> 
> 将此对象作为形参传递给Thread类的构造器中，创建Thread类的对象，此对象即为一个线程
> 
> 启动线程，执行Thread的start方法。
> 
>     package cn.km.thread01;
>     class subThread implements Runnable{
>     	@Override
>     	public void run() {
>     		for (int i = 0; i < 100; i++) {
>     			if(i%2 != 0){
>     				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
>     			}
>     		}
>     	}
>     }
>     public class TestThread02 {
>     	public static void main(String[] args) {
>     		subThread target = new subThread();
>     		Thread thread1 = new Thread(target);
>     		Thread thread2 = new Thread(target);
>     		Thread thread3 = new Thread(target);
>     		
>     		thread1.setName("线程1");
>     		thread2.setName("线程2");
>     		thread3.setName("线程3");
>     		
>     		thread1.start();
>     		thread2.start();
>     		thread3.start();
>     	}
>     }

#### 3) 两者的异同 ####

> 联系：Thread也实现了Runnable，
> 
> 哪个方式好？？实现方式优于继承方式
> 
> Why？ 避免了java单继承的局限性
> 
> 如果多个线程要操作同一份资源（或数据），更适合使用实现的方式

#### 4) 模拟窗口售票代码（此代码有隐患） ####

>     package cn.km.thread01;
>     class Window implements Runnable{
>     	int ticket = 100;
>     	@Override
>     	public void run() {
>     		while(true){
>     			if(ticket > 0){
>     //				try {
>     //					Thread.currentThread().sleep(10);
>     //				} catch (InterruptedException e) {
>     //					// TODO Auto-generated catch block
>     //					e.printStackTrace();
>     //				}
>     				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为" + ticket--);
>     			}else{
>     				break;
>     			}
>     		}
>     		
>     	}
>     }
>     
>     public class TestThread03 {
>     	public static void main(String[] args) {
>     		Window target = new Window();
>     		Thread thread1 = new Thread(target);
>     		Thread thread2 = new Thread(target);
>     		Thread thread3 = new Thread(target);
>     		
>     		thread1.setName("窗口1");
>     		thread2.setName("窗口2");
>     		thread3.setName("窗口3");
>     		
>     		thread1.start();
>     		thread2.start();
>     		thread3.start();
>     	}
>     }
> 
>   
>

### 3. 线程的常用方法 ###

> #### 1) start()，启动线程并执行相应的run()方法 ####
> 
> #### 2) run()：子线程要执行的代码放入run()方法中 ####
> 
> #### 3) currentThread() ：静态的，调取当前的线程 ####
> 
> #### 4) getName() ：获取此线程的名称 ####
> 
> #### 5) setName() ：设置此线程的名称 ####
> 
> #### 6) yield() ：调用此方法的线程释放当前CPU的执行权 ####
> 
> #### 7) join()：在A线程中调用B线程的join()方法，表示当执行到此方法，A线程停止执行，直至B线程执行完毕，A线程再接着join()之后的代码执行 ####
> 
> #### 8) isAlive() ：判断当前线程是否还存活 ####
> 
> #### 9) sleep(long l) ：显示的让当前线程睡眠1毫秒 ####
> 
> #### 10) 线程的通信：wait() notify() notifyAll() ####
> 
> #### 11) 设置线程的优先级 ####
> 
> getPriority() ：返回线程优先值
> 
> setPriority(intnewPriority) ：改变线程的优先级【MAX\_PRIORITY=10；MIN\_PRIORITY =1；NORM\_PRIORITY=5；】
> 
>   
>

### 4. 线程的生命周期 ###

![20171218212010316][]

### 5. 线程的同步机制（重点、难点） ###

package cn.km.thread02;
    
    /**
     * 此程序存在线程安全问题：打印车票时，会出现重票、错票
     * 1.线程安全问题存在的原因
     *	由于一个线程再操作共享数据过程中，未执行完毕的情况下，另外的线程参与进来，导致共享数据存在了安全问题
     * 2.如何解决线程安全问题
     * 	必须让一个线程操作共享数据完毕后，其他线程才有机会参与共享数据的操作
     * 3.java如何实现线程的安全：线程同步机制
     * 	方式一：同步代码块
     * 		synchronized(同步监视器){
     * 			//需要被同步的代码块（即为操作共享数据的代码）
     * 		}
     * 		共享数据：多个线程共同操作的同一个数据（变量）
     * 		同步监视器：由一个类的对象充当。哪个线程获取此监视器，谁就执行大括号中被同步的代码。俗称：锁
     * 		要求:所有线程必须公用一把锁
     * 		注意：在实现的方式中，考虑同步的话，可以使用this来充当锁。但是在继承的方式中，慎用this
     * 	方式二：同步方法
     */
    
    @SuppressWarnings("static-access")
    class Window implements Runnable{
    	int ticket = 100;
    	@Override
    	public void run() {
    		while(true){
    			synchronized (this) { //加锁
    				if (ticket > 0) {
    					try {
    						Thread.currentThread().sleep(10);
    					} catch (InterruptedException e) {
    						e.printStackTrace();
    					}
    					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为" + ticket--);
    				} else {
    					break;
    				}
    			}
    		}
    		
    	}
    }
    
    public class TestWindow01 {
    	public static void main(String[] args) {
    		Window target = new Window();
    		Thread thread1 = new Thread(target);
    		Thread thread2 = new Thread(target);
    		Thread thread3 = new Thread(target);
    		
    		thread1.setName("窗口1");
    		thread2.setName("窗口2");
    		
    		thread1.start();
    		thread2.start();
    	}
    }

此程序存在线程安全问题：打印车票时，会出现重票、错票

1.线程安全问题存在的原因

由于一个线程再操作共享数据过程中，未执行完毕的情况下，另外的线程参与进来，导致共享数据存在了安全问题

2.如何解决线程安全问题

必须让一个线程操作共享数据完毕后，其他线程才有机会参与共享数据的操作

3.java如何实现线程的安全：线程同步机制

### 6. 线程的同步实现（重点、难点） ###

#### 1) 同步代码块 ####

> synchronized(同步监视器)\{
> 
> //需要被同步的代码块（即为操作共享数据的代码）
> 
> \}
> 
> 共享数据：多个线程共同操作的同一个数据（变量）
> 
> 同步监视器：由一个类的对象充当。哪个线程获取此监视器，谁就执行大括号中被同步的代码。俗称：锁
> 
> 要求:所有线程必须公用一把锁
> 
> 注意：在实现的方式中，考虑同步的话，可以使用this来充当锁。但是在继承的方式中，慎用this
> 
>   
>

#### 2) 同步方法 ####

>     package cn.km.thread02;
>     
>     /**
>      * 此程序存在线程安全问题：打印车票时，会出现重票、错票
>      * 1.线程安全问题存在的原因
>      *	由于一个线程再操作共享数据过程中，未执行完毕的情况下，另外的线程参与进来，导致共享数据存在了安全问题
>      * 2.如何解决线程安全问题
>      * 	必须让一个线程操作共享数据完毕后，其他线程才有机会参与共享数据的操作
>      * 3.java如何实现线程的安全：线程同步机制
>      * 	方式一：同步代码块
>      * 		synchronized(同步监视器){
>      * 			//需要被同步的代码块（即为操作共享数据的代码）
>      * 		}
>      * 		共享数据：多个线程共同操作的同一个数据（变量）
>      * 		同步监视器：由一个类的对象充当。哪个线程获取此监视器，谁就执行大括号中被同步的代码。俗称：锁
>      * 		要求:所有线程必须公用一把锁
>      * 		注意：在实现的方式中，考虑同步的话，可以使用this来充当锁。但是在继承的方式中，慎用this
>      * 	方式二：同步方法
>      */
>     
>     @SuppressWarnings("static-access")
>     class Window3 implements Runnable{
>     	int ticket = 100;
>     	@Override
>     	public void run() {
>     		while(true){
>     			sell();
>     		}
>     		
>     	}
>     	
>     	public synchronized void sell(){ //添加同步方法  
>     		if (ticket > 0) {
>     			try {
>     				Thread.currentThread().sleep(10);
>     			} catch (InterruptedException e) {
>     				e.printStackTrace();
>     			}
>     			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为" + ticket--);
>     		}
>     	}
>     }
>     
>     
>     
>     
>     public class TestWindow02 {
>     	public static void main(String[] args) {
>     		Window3 target = new Window3();
>     		Thread thread1 = new Thread(target);
>     		Thread thread2 = new Thread(target);
>     		
>     		thread1.setName("窗口1");
>     		thread2.setName("窗口2");
>     		
>     		thread1.start();
>     		thread2.start();
>     	}
>     }
> 
>   
>   
>

### 7. 线程的通信 ###

> Notify/notifyAll
> 
> Wait
> 
> **注意：java.lang.Object提供的这三个方法只有在synchronized方法或代码块中才能使用，否则会有异常：java.lang.IllegalMonitorStateException**
> 
>   
>

>     package cn.km.thread02;
>     
>     /**
>      * 
>      */
>     
>     @SuppressWarnings("static-access")
>     class Window4 implements Runnable{
>     	int ticket = 100;
>     	@Override
>     	public void run() {
>     		while(true){
>     			sell();
>     		}
>     		
>     	}
>     	
>     	public synchronized void sell(){ //添加同步方法  
>     		notify(); //唤醒线程
>     		if (ticket > 0) {
>     			try {
>     				Thread.currentThread().sleep(10);
>     			} catch (InterruptedException e) {
>     				e.printStackTrace();
>     			}
>     			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售票，票号为" + ticket--);
>     		}
>     		//线程等待
>     		try {
>     			wait();
>     		} catch (InterruptedException e) {
>     			e.printStackTrace();
>     		}
>     	}
>     }
>     
>     
>     
>     
>     public class TestWindow03 {
>     	public static void main(String[] args) {
>     		Window4 target = new Window4();
>     		Thread thread1 = new Thread(target);
>     		Thread thread2 = new Thread(target);
>     		
>     		thread1.setName("窗口1");
>     		thread2.setName("窗口2");
>     		
>     		thread1.start();
>     		thread2.start();
>     	}
>     }
> 
>   
>

### 8. 生产者和消费者问题 ###

> 生产者（Productor）将产品交给店员（Clerk），消费者（Customer）从店员处取走产品，店员一次只能持有固定数量的产品，如果生产者视图生产更多的产品，店员会叫生产者停一下，如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产；如果店中没有产品了，店员会告诉消费者等一下，如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。
> 
>   
> 
> 
>     package cn.km.thread03;
>     
>     /**
>      * 生产者/消费者问题 生产者（Productor）将产品交给店员（Clerk）， 消费者（Customer）从店员处取走产品，
>      * 店员一次只能持有固定数量的产品，如果生产者视图生产更多的产品，店员会叫生产者停一下， 如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产；
>      * 如果店中没有产品了，店员会告诉消费者等一下， 如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。
>      * 
>      * 
>      * 分析：
>      1.是否涉及到多线程的问题？ 是 生产者/消费者 
>     2.是否涉及共享数据 ？ 有 需要考虑线程安全 
>     3.此共享数据为谁？ 产品的数量
>      4.是否涉及到线程的通信呢？ 存在生产者、消费者的通信；
>      */
>     
>     class Clerk { // 店员
>     	int product;
>     
>     	public synchronized void addProduct() {// 生产产品
>     		if (product >= 20) {
>     			try {
>     				wait();
>     			} catch (InterruptedException e) {
>     				e.printStackTrace();
>     			}
>     		} else {
>     			product++;
>     			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：生产了第" + product + "个产品");
>     			notifyAll();
>     		}
>     	}
>     
>     	public synchronized void consumeProduct() { // 消费产品
>     		if (product <= 0) {
>     			try {
>     				wait();
>     			} catch (InterruptedException e) {
>     				e.printStackTrace();
>     			}
>     		} else {
>     			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":消费了第" + product + "个产品");
>     			product--;
>     			notifyAll();
>     		}
>     	}
>     
>     }
>     
>     class Producer implements Runnable {
>     	Clerk clerk;
>     
>     	public Producer(Clerk clerk) {
>     		this.clerk = clerk;
>     	}
>     
>     	public void run() {
>     		System.out.println("生产者开始生产产品");
>     		while (true) {
>     			try {
>     				Thread.currentThread().sleep(1000);
>     			} catch (InterruptedException e) {
>     				// TODO Auto-generated catch block
>     				e.printStackTrace();
>     			}
>     			clerk.addProduct();
>     		}
>     	};
>     }
>     
>     class Consumer implements Runnable {
>     	Clerk clerk;
>     
>     	public Consumer(Clerk clerk) {
>     		this.clerk = clerk;
>     	}
>     
>     	public void run() {
>     		System.out.println("消费者开始消费产品");
>     		while (true) {
>     			try {
>     				Thread.currentThread().sleep(1000);
>     			} catch (InterruptedException e) {
>     				// TODO Auto-generated catch block
>     				e.printStackTrace();
>     			}
>     			clerk.consumeProduct();
>     		}
>     	};
>     }
>     
>     public class ProductorCustomer {
>     
>     	public static void main(String[] args) {
>     		Clerk clerk = new Clerk();
>     		Producer producer1 = new Producer(clerk);
>     		Consumer consumer1 = new Consumer(clerk);
>     		
>     		Thread t1 = new Thread(producer1);
>     		Thread t2 = new Thread(consumer1);
>     		Thread t3 = new Thread(producer1);
>     		
>     		t1.setName("生产者1");
>     		t2.setName("消费者");
>     		t3.setName("生产者2");
>     		
>     		
>     		t1.start();
>     		t2.start();
>     		t3.start();
>     	}
>     }
> 
>   
>   
>

### 9. 面试题总结 ###

#### 1) wait 和 sleep 方法的区别 ####

> 1）这两个方法来自不同的类分别是 sleep来自Thread类，和wait来自Object
> 
> sleep是Thread的静态方法，谁调用谁就去睡觉，
> 
> 即使在a线程里调用b线程的sleep方法，实际上还是a去睡觉，要让b线程睡觉要在b的代码中调用sleep????????
> 
> 2)锁：最主要是sleep方法没有释放锁，而wait方法释放了锁，使得其他的线程可以使用同步控制块或方法
> 
> sleep不出让系统资源
> 
> wait是进入线程等待池等待，出让系统资源，其他线程可以占用cpu。
> 
> wait不加时间限制，要等待其他的notify/notifyAll唤醒等待池中所有的线程，才会进入就绪队列等待分配系统资源。。
> 
> sleep(milliseconds)可以使用时间指定使它自动唤醒过来，如果时间不到只能调用interrupt()强行打断。
> 
> 3）使用范围：wait、notify和notifyAll只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用，而sleep可以在任何地方使用。
> 
> synchronized（）\{
> 
> notify();//notifyAll();
> 
> //wait();
> 
> \}
> 
>   
>

#### 1) 创建线程的3种方式 ####

> 继承Thread
> 
> 实现Runnable接口
> 
> 实现Callable接口
> 
>     package cn.km.thread05;
>     import java.util.concurrent.Callable;
>     
>     public class MyCallable implements Callable{
>     
>     	@Override
>     	public Object call() throws Exception {
>     		for (int i = 0; i < 100; i++) {
>     			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":"+i);
>     		}
>     		return null;
>     	}
>     }
> 
>     public static void main(String[] args) {
>     		ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
>     		pool.submit(new MyCallable());
>     		pool.submit(new MyCallable());
>     		
>     	}
> 
>   
>   
>

2) 什么是线程安全  
3) Runnable和Callable接口的区别  
4) synchronized、lock、ReentrantLock、ReadWriteLock  
5) 介绍下CAS(无锁技术)  
6) 什么是ThreadLocal  
7) 创建线程池的4中方式  
8) ThreadPoolExecutor的内部工作原理

9) 分布式环境下，怎么保持线程安全

正在整理中。。。

[20171218212010316]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/01/29/ef310ede9ba44c9d89e4b04ea3454bcf.png