多線程併發 在多核CPU中，利用多線程併發編程，可以更加充分地利用每個核的資源 在Java中，一個應用程式對應著一個JVM實例（也有地方稱為JVM進程），如果程式沒有主動創建線程，則只會創建一個主線程。但這不代表JVM中只有一個線程，JVM實例在創建的時候，同時會創建很多其他的線程（比如垃圾收集器線 ...
多線程併發
在多核CPU中，利用多線程併發編程，可以更加充分地利用每個核的資源
在Java中，一個應用程式對應著一個JVM實例（也有地方稱為JVM進程），如果程式沒有主動創建線程，則只會創建一個主線程。但這不代表JVM中只有一個線程，JVM實例在創建的時候，同時會創建很多其他的線程（比如垃圾收集器線程）。
線程創建
線程有三種創建方式：
- 繼承
Thread類 （可以說是 將任務和線程合併在一起） - 實現
Runnable介面 （可以說是 將任務和線程分開了） - 實現
Callable介面 (利用FutureTask執行任務)
對比：Runnable介面解決了Thread單繼承的局限性。而Callable解決了Runnable無法拋異常給調用方的局限性。
class T extends Thread {
@Override
public void run() {
println("我是繼承Thread的任務");
}
}
class R implements Runnable { //解決了單繼承問題
@Override
public void run() {
println("我是實現Runnable的任務");
}
}
class C implements Callable<String> {
@Override
public String call() throws Exception { //可以拋異常
println("我是實現Callable的任務");
return "success"; //任務有返回值
}
}
線程啟動
- 調用線程的start()方法，這裡要註意，只有Thread方法可以調用start()，因此需要為其他類型的線程創建方式實例分配Thread實例。
// 啟動繼承Thread類的任務
Thread MyThread = new MyThread();
MyThread.start();
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("hello myThread" + Thread.currentThread().getName());
}
}
// 啟動實現Runnable介面的任務
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(myRunnable); //要給實現Runnable的實例分配新的對象
thread.start();
class MyRunnable implements Runnable{
@Override
public void run(){
System.out.println("hello myRunnable" + Thread.currentThread().getName());
}
}
// 啟動實現了Callable介面的任務 結合FutureTask 可以獲取線程執行的結果
FutureTask<String> target = new FutureTask<>(new C()); //C是實現了Callable介面的類
new Thread(target).start();
log.info(target.get());
各線程類圖
常用方法
| 方法 | 說明 |
|---|---|
| setName("String"); | 給線程設置名稱 |
| getName(); | 獲取線程的名稱 |
| Thread.currentThread(); | 獲取當前執行的線程對象 |
| Thread.sleep(ms); | 線程休眠(以ms為單位) |
線程同步
多個線程同時操作某個臨界資源可能出現業務安全問題。採用
互斥訪問
加鎖：把臨界資源進行上鎖，每次只允許一個線程進入訪問完成後才解鎖，允許其他進程進入
同步代碼塊
對代碼塊上鎖
快捷鍵：CTRL+ALT+T
關於鎖對象的選擇
最好不要用任意唯一的鎖對象，因為這會影響其他無關線程的執行。
規範上：建議使用臨界資源作為鎖對象
對於實例方法建議使用this作為鎖對象
對於靜態方法建議使用位元組碼(類名.class)作為鎖對象
synchronized(同步鎖對象) { //synchronized(this) 只鎖自己的臨界資源
//操作系統資源的代碼(出現安全問題的核心代碼)
}
同步方法
對方法上鎖
在方法定義時加上synchronized關鍵字即可
同步方法底層有隱式鎖對象
如果方法是實例方法：同步方法預設使用this作為鎖對象
如果方法是靜態方法：同步方法預設使用類名.class作為鎖對象
修飾符 synchronized 返回值類型 方法名稱(形參列表) {
//操作系統資源的代碼
}
Lock鎖
//創建鎖
private final Lock lock = new ReentranLock();
lock.lock(); //加鎖
try {
//鎖住的內容
} finally {
lock.unlock(); //解鎖
}
線程通信
典型應用：生產者-消費者模型
實現方法：使用一個共用變數實現線程通信
| 方法名稱 | 功能 |
|---|---|
| 鎖.wait() | 讓當前線程等待並釋放所占鎖，直到另一個線程調用notify()方法或notifyAll()方法 |
| 鎖.notify() | 喚醒正在等待的單個線程 |
| 鎖.notifyAll() | 喚醒正在等待的所有線程 |
線程池
一個可以復用線程的技術，當請求過多時用於降低系統開銷
ExecutorService代表線程池介面
如何得到線程池對象
方式一：使用ExecutorService的實現類ThreadPoolExecutor創建線程池對象
創建臨時線程的條件：①核心線程全忙 ②任務隊列滿
拒絕任務的條件：臨時線程和核心線程全忙
線程池處理Runnable任務的方法：
public class Communication {
public static void main(String[] args) {
//線程池創建
ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(3,5,2, TimeUnit.MINUTES, new ArrayBlockingQueue<>(5),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
Runnable myRunnable = new myRunnable();
//線程池產生Runnable線程對象
pool.execute(myRunnable);
pool.execute(myRunnable);
pool.execute(myRunnable);
pool.execute(myRunnable);
pool.execute(myRunnable);
pool.execute(myRunnable);
pool.execute(myRunnable);
pool.execute(myRunnable);
//開始創建臨時線程
pool.execute(myRunnable);
pool.execute(myRunnable);
//拋出異常
pool.execute(myRunnable);
}
}
/**
* 功能：用線程池實現Runnable對象
*/
class myRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在列印hello ==>" + i);
}
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "開始睡眠");
Thread.sleep(1000000);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
線程池處理Callable任務的方法
public class Communication {
public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
//線程池創建（不變）
ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(3,5,2,
TimeUnit.MINUTES, new ArrayBlockingQueue<>(5),new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
//調用線程池的submit方法處理myCallable對象，並用Future Task的父類Future繼承
Future<String> f1 = pool.submit(new myCallable(100));
Future<String> f2 = pool.submit(new myCallable(200));
Future<String> f3 = pool.submit(new myCallable(300));
Future<String> f4 = pool.submit(new myCallable(400));
Future<String> f5 = pool.submit(new myCallable(500));
//調用get方法返回內容
System.out.println(f1.get());
System.out.println(f2.get());
System.out.println(f3.get());
System.out.println(f4.get());
System.out.println(f5.get());
}
}
/**
* 功能：用線程池實現Callable線程對象
*/
class myCallable implements Callable<String> {
private int n;
public myCallable(int n) {
this.n = n;
}
@Override
public String call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int i = 0; i < n; i++) {
sum += i;
}
return Thread.currentThread().getName() + "計算的1-" + n + "結果為" + sum;
}
}
方式二：使用Executors（線程池的工具類）調用方法返回不同線程池對象【非重點】
Executors工具類底層是ThreadPoolExecutor，但在大型併發系統環境使用Executors可能出現系統風險
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(固定線程個數)
//底層調用ThreadPoolExecutor，僅有核心線程
定時器
一種控制任務延時調用，或者周期調用的技術
實現方式：：①Timer ②ScheduledExecutorService定時器
Timer定時器
Timer timer = new Timer();
//schedule還有其他幾種重載方式，見jdk
timer.schedule(new TimerTask() {
@Override
public void run() {
//線程內容1
}
},0,2000);
timer.schedule(new TimerTask() {
@Override
public void run() {
//線程內容2
}
},0,2000);
Timer定時器存在的問題
1、Timer定時器是單線程，處理多個任務順序執行，存在延時問題
2、因為是單線程，若Timer線程死掉，會影響後續任務執行
ScheduledExecutorService定時器
ScheduledExecutorService內部是一個線程池,一個任務不會幹擾其他任務
ScheduledExecutorService在日常開發中更加常用
public static void main(String[] args) {
//
ScheduledExecutorService timer = new ScheduledThreadPoolExecutor(3);
//scheduleAtFixedRate表示以固定頻率定時
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("定時1" + new Date());
}
},0,2,TimeUnit.SECONDS);
timer.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("定時2" + new Date());
}
},0,3,TimeUnit.SECONDS);
}
線程生命周期
