新手了解java 多线程基础知识

目录

• 一、线程的生命周期
• JDK中用Thread.State类定义了线程的几种状态：
• 二、线程同步
• 1、为什么要有线程同步
• 2、synchronized
• 2.1同步代码块
• 2.2同步方法
• 3、Lock锁
• 四.基本概念
• 五.多线程的创建
• 六.Thread类方法介绍
• 总结

一、线程的生命周期

JDK中用Thread.State类定义了线程的几种状态：

要想实现多线程，必须在主线程中创建新的线程对象。Java语言使用 Thread类及其子类的对象来表示线程，在它的一个完整的生命周期中通常 要经历如下的五种状态：

• 新建：当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时，新生的线程 对象处于新建状态；
• 就绪：处于新建状态的线程被start()后，将进入线程队列等待CPU时间 片，此时它已具备了运行的条件，只是没分配到CPU资源；
• 运行：当就绪的线程被调度并获得CPU资源时，便进入运行状态， run()方法定义了线程的操作和功能；
• 阻塞：在某种特殊情况下，被人为挂起或执行输入输出操作时，让出 CPU 并临时中止自己的执行，进入阻塞状态；
• 死亡：线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性地中止或出现异常 导致结束。 在上面五个阶段中，只有新建和死亡是不可重复，其它几个状态都可能改变。

注意：

1.新建和死亡状态只能有一次；

2.运行状态只能是从就绪状态变过来的；

3.阻塞状态不能直接变为运行状态，需要通过就绪状态；

4.当一个运行状态的线程调用yield()方法后，就会变为就绪状态；

5.当一个运行状态的线程调用sleep()、等待同步锁方法、wait()方法或 join()方法时，就会处理阻塞状态；

6.当一个阻塞状态的线程调用notify()/notifyAll()方法，或者sleep()方法 结束，再或者获得同步锁，或者join()线程执行完毕就可以变为就绪状 态的线程

7.当一个线程执行过多后就处理死亡状态，即线程生命周期结束。

二、线程同步

1、为什么要有线程同步

为了解决线程安全问题，在多线程下，多个线程对一个数据进行修改时，可能会产生数据出错的问题，所以我们就需要通过线程同步的方法来解决问题。

Java中的线程同步实现方式：

2、synchronized

2.1同步代码块

示例：

public class MyRunnableTest {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();

        Thread thread = new Thread(myRunnable,"A");
        Thread thread1 = new Thread(myRunnable,"B");
        Thread thread2 = new Thread(myRunnable,"C");
        Thread thread3 = new Thread(myRunnable,"D");
        Thread thread4 = new Thread(myRunnable,"E");
        thread.start();
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();
        thread4.start();

    }
    public class MyRunnable implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            synchronized (Thread.class){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"在过山洞");
                try {
                    Thread.sleep(300);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

注意： 同步锁可以是任意对象，但该对象必须唯一； 同步代码块所在位置也很重要，同步代码块需要把引起数据问题的所有代码都包裹起，不能多裹，也不能少裹。 我们通常都是使用字节码文件来作为同步锁。

2.2同步方法

示例：

public class MyRunnableTest {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();

        Thread thread = new Thread(myRunnable,"A");
        Thread thread1 = new Thread(myRunnable,"B");
        Thread thread2 = new Thread(myRunnable,"C");
        Thread thread3 = new Thread(myRunnable,"D");
        Thread thread4 = new Thread(myRunnable,"E");
        thread.start();
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();
        thread4.start();

    }
    public class MyRunnable implements Runnable{
        @Override
        public void run() {
            test()
        }
 public synchronized void test(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"在过山洞");
        try {
             Thread.sleep(300);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

**注意：**当使用同步方法来处理多线程的共享数据问题，如果是静态方法，使用的是类名.class方式，如果是非静态方法，使用的是this。

3、Lock锁

使用Lock.lock()进行加锁操作，然后使用Lock.unlock()方法来进行 解锁。

Lock是一个接口，不能直接实例化，需要使用子类来实例化，通常使用的 子类是ReentrantLock。

public class MyRunnableTest {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(myRunnable,"A");
        Thread thread1 = new Thread(myRunnable,"B");
        Thread thread2 = new Thread(myRunnable,"C");
        Thread thread3 = new Thread(myRunnable,"D");
        Thread thread4 = new Thread(myRunnable,"E");
        thread.start();
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();
        thread4.start();

    }
}
public class MyRunnable implements Runnable{
    Lock lock = new ReentrantLock();
        lock.lock();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"在过山洞");
        try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
            lock.unlock();
        }
        }
    }

说明：

在需要作同步操作的代码块之前需要使用Lock.lock()方法来作加锁处 理；在同步操作的代码块之后，增加finally语句块来释放锁，释放锁的方法为Lock.unlock()方法；一定要确保锁能释放，否则就是死锁；

Lock比synchronized更轻量级，功能更强大，如果可以尽量使用Lock。

四.基本概念

程序、进程、线程

• 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——具有生命 周期。可以理解为一个正在运行的软件。
• 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。可以理解为一个软件的功能。

多线程程序的优点：

• 提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义，可增强用户体验。
• 提高计算机系统CPU的利用率。
• 改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程，独立运行，利于理 解和修改。

五.多线程的创建

​ 在Java中我们可以使用java.lang.Thread类来实现 ，要想我们的类具有多线程的功能，需要让我们的类去继承Thread类，然后重写run()方法，并调用 start()方法来启动多线程。

示例 1：

public class MyThread extends Thread{
    public void run(){
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            System.out.println("MyThread:"+i);
        }
    }
}
public class MyThreadTest{
    public static void main(String[] args){
        Thread t1 = new MyThread();
        t1.start();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("world=====" + i);
        }
    }
}

说明：创建一个Java类继承Thread类，并重写父类Thread中的run方法，在run方法中写具体的多线程业务。创建线程类的对象，并调用start方法启动多线程。

**注意：**多线程的启动调用的是start方法，在jvm底层中start方法内部会调用run方法。

一个对象只需要调用一次start()方法，如果多次调用则会抛出异常“IllegalThreadStateException”。

示例 2：

public class MyRunnable implements Runnable {
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 50 ; i++) {
            System.out.println( "MyRunnable:"+i);
        }
    }
}
public class ThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread( new MyRunnable());
        thread.start();// 只有调用Thread类中的start()方法才可以实现多线程
            for (int i = 0; i < 50; i++) {
                System.out.println("main:" + i);
            }
    }
}

说明：

• 编写一个类，实现Runnable接口；
• 重写run()方法；
• 根据Runnable子类对象来创建Thread对象；
• 通过Thread对象调用start()方法来启动多线程；

总结：

• 继承Thread：重写run()方法，业务代码在run()中。
• 实现Runnable：线程代码存在接口的子类的run方法。
• 通过Callable和线程池的方式创建线程。

**提示：**在应用中我们如果可以使用Runable接口那么就尽量使用，这样可以避免Java单继承的局限。

六.Thread类方法介绍

1）currentThread()：返回当前正在执行的线程对象的引用。

2）getName()：返回当前线程的名称

3）isAlive()：判断当前线程是否存活

4）isDeaomon()：判断线程是否为守护线程

5）join()：在当前线程中引入另一个线程，而当前线程会被阻塞

6）sleep()：让当前线程进入睡眠状态

7）yield()：让当前线程放弃CPU的执行权，重新进入排队，与其他线程平等争夺CPU执行。

8）interrupt() 中断线程 9）interrupted() 如果当前线程已经中断，则返回 true；否则返回 false。

示例：

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程并开启线程1
        Thread thread = new MyThread();
        thread.start();
        //创建线程并开启线程2
        Thread thread1 = new Thread(new MyRunnable());
        thread1.start();
        //创建线程并开启线程3
        MyCallable myCallable = new MyCallable();
        FutureTask futureTask = new FutureTask(myCallable);
        new Thread(futureTask).start();

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i== 50){
                //在main线程中当i=50加如thread线程，会在thread执行完后才会继续执行main线程剩下的
                try {
                    thread.join();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("main:"+i);
        }
    }
}

public class MyThread extends Thread{
    public void run(){
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            // void interrupt() 中断线程 可以理解为线程中断状态有 true | false，每一次调用就是修改状态为true
            //static boolean interrupted() 如果当前线程已经中断，则返回 true；否则返回 false。
            Thread.currentThread().interrupt();
            if (Thread.interrupted()){
                System.out.println("Thread interrupted");
            }
            // static currentThread()  返回对当前正在执行的线程对象的引用
            //String getName()   返回该线程的名称。
            //Thread.currentThread().getName()  获取当前线程对象的名称
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
        }
    }
}

public class MyRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("MyRunnable"+i);
            //每次执行完打印让线程休眠1秒
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
public class MyCallable implements Callable {
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("MyCallable:"+i);
        }
        return null;
    }
}

总结

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