day33-線程基礎03

来源:https://www.cnblogs.com/liyuelian/archive/2022/09/05/16659594.html
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線程基礎03 6.用戶線程和守護線程 用戶線程：也叫工作線程，當線程的任務執行完或者通知方法結束。平時用到的普通線程均是用戶線程，當在Java程式中創建一個線程，它就被稱為用戶線程 守護線程（Daemon）：一般是為工作線程服務的，當所有的用戶線程結束，守護線程自動結束 常見的守護線程：垃圾回收機制 ...


線程基礎03

6.用戶線程和守護線程

  1. 用戶線程：也叫工作線程，當線程的任務執行完或者通知方法結束。平時用到的普通線程均是用戶線程，當在Java程式中創建一個線程，它就被稱為用戶線程

  2. 守護線程（Daemon）：一般是為工作線程服務的，當所有的用戶線程結束，守護線程自動結束

  3. 常見的守護線程：垃圾回收機制

例子1：如何將一個線程設置成守護線程

package li.thread.method;

public class ThreadMethodExercise {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
        MyDaemonThread myDaemonThread = new MyDaemonThread();
        
        //如果我們希望當主線程結束後，子線程自動結束，只需要將子線程設置為守護線程
        myDaemonThread.setDaemon(true);
        
        myDaemonThread.start();
        
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {//main線程
            System.out.println("悟空在前方打妖精...");
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

class MyDaemonThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (; ; ) {//無限迴圈
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("八戒收拾東西回高老莊...");
        }
    }
}
image-20220905114351151

7.線程的生命周期

  • JDK中用Thread.State枚舉表示了線程的幾種狀態：

image-20220905115805705

202209051242

例子

package li.thread.state;

public class ThreadState_ {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        T t = new T();
        System.out.println(t.getName() + "狀態 " + t.getState());
        t.start();
        while (t.getState() != Thread.State.TERMINATED) {
            System.out.println(t.getName() + "狀態 " + t.getState());
            Thread.sleep(1000);
        }

        System.out.println(t.getName() + "狀態 " + t.getState());

    }
}

class T extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("hi" + i);
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

8.線程同步機制

  • 線程同步機制
  1. 在多線程編程中，一些敏感數據不允許被多個線程同時訪問，此時就使用同步訪問技術，保證數據在任何同一時刻，最多有一個線程訪問，以保證數據的完整性。
  2. 也可以理解為：線程同步，即當有一個線程在對記憶體進行操作時，其他線程都不可以對這個記憶體地址進行操作，直到該線程完成操作，其他線程才能對該記憶體地址進行操作。
  • 同步具體方法--Synchronized

  1. 同步代碼塊

    synchronized(對象){//得到對象的鎖，才能操作同步代碼
	//需要被同步的代碼
}

  2. synchronized還可以放在方法聲明中，表示整個方法為同步方法

    public synchronized void m(String name){
    //需要被同步的代碼
}

    就好像某個小伙伴上廁所之前先把門關上（上鎖），完事之後再出來（解鎖），那麼其他小伙伴就可以再使用廁所了

例子：使用synchronized解決3.1售票問題

package li.thread.syn;

//使用多線程，模擬三個視窗同時售票共100張
public class SynSellTicket {
    public static void main(String[] args) {

        SellTicket03 sellTicket03 = new SellTicket03();
        new Thread(sellTicket03).start();//第1個線程-視窗
        new Thread(sellTicket03).start();//第2個線程-視窗
        new Thread(sellTicket03).start();//第3個線程-視窗
    }
}

//實現介面方式，使用synchronized實現線程同步
class SellTicket03 implements Runnable {

    private int ticketNum = 100;
    private boolean loop = true;//控制run方法變數

    public synchronized void sell() {//同步方法，在在同一時刻，只能有一個線程來執行run方法
        if (ticketNum <= 0) {
            System.out.println("售票結束...");
            loop = false;
            return;
        }
        //休眠50毫秒,模擬
        try {
            Thread.sleep(50);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("視窗：" + Thread.currentThread().getName() + "售出一張票 "
                + "剩餘票數：" + (--ticketNum));
    }

    @Override
    public void run() {
        while (loop) {
            sell();//sell方法是一個同步方法
        }
    }
}
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8.1互斥鎖

  • 基本介紹
  1. Java語言中，引入了對象互斥鎖的額概念，來保證共用數據操作的完整性
  2. 每一個對象都對應於一個可稱為“互斥鎖”的標記，這個標記用來保證在任一時刻，只能有一個線程訪問該對象
  3. 關鍵字synchronized來與對象的互斥鎖聯繫。當某個對象用synchronized修飾時，表明該對象在任一時刻只能有一個線程訪問
  4. 同步的局限性：導致程式的執行效率降低
  5. 非靜態的同步方法，鎖可以是this（當前對象），也可以是其他對象（要求鎖的是同一個對象）
  6. 同步方法（靜態的）的鎖為當前類本身（類.class）

synchronized實現同步的基礎：Java中的每一個對象都可以作為鎖。
具體表現為以下3種形式。
對於普通同步方法，鎖是當前實例對象。
對於靜態同步方法，鎖是當前類的Class對象。
對於同步方法塊，鎖是Synchonized括弧里配置的對象。

  • 註意事項和細節：
    • 同步方法如果沒有使用static修飾：預設鎖對象為this
    • 如果方法使用static修飾，預設鎖對象：當前類.class
    • 實現的落地步驟：
      • 需要先分析上鎖的代碼
      • 選擇同步代碼塊或者同步方法
      • 要求多個線程的鎖對象為同一個
package li.thread.syn;

//使用多線程，模擬三個視窗同時售票共100張
public class SynSellTicket {
    public static void main(String[] args) {

        SellTicket03 sellTicket03 = new SellTicket03();
        new Thread(sellTicket03).start();//第1個線程-視窗
        new Thread(sellTicket03).start();//第2個線程-視窗
        new Thread(sellTicket03).start();//第3個線程-視窗
    }
}

//實現介面方式，使用synchronized實現線程同步
class SellTicket03 implements Runnable {

    private int ticketNum = 100;
    private boolean loop = true;//控制run方法變數
    Object object = new Object();

    //1.public synchronized static void m1(){}的鎖加在SellTicket03.class
    public synchronized static void m1(){}
    //2.如果在靜態方法中，要實現一個同步代碼塊則應該這樣寫：（原因是靜態方法適合類一起載入的，靜態方法不能使用this）
    public static void m2(){
        synchronized (SellTicket03.class){
            System.out.println("m2");
        }
    }

    // public synchronized void sell() {}就是一個同步方法。這時，鎖在this對象
    //也可以在代碼塊上寫synchronized，同步代碼塊,互斥鎖還是在this對象
    public /*synchronized*/void sell() {//同步方法
        synchronized (/*this*/object) {//如果是new Object就不是同一個對象
            if (ticketNum <= 0) {
                System.out.println("售票結束...");
                loop = false;
                return;
            }
            //休眠50毫秒,模擬
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("視窗：" + Thread.currentThread().getName() + "售出一張票 "
                    + "剩餘票數：" + (--ticketNum));
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        while (loop) {
            sell();//sell方法是一個同步方法
        }
    }
}

8.2線程的死鎖

  • 基本介紹：

多個線程都占用了對方的鎖資源，但不肯相讓，導致了死鎖。

在編程中一定要避免死鎖的發生。

例子：

package li.thread.syn;

//模擬線程死鎖
public class DeadLock_ {
    public static void main(String[] args) {
        //模擬死鎖現象
        DeadLockDemo A = new DeadLockDemo(true);
        DeadLockDemo B = new DeadLockDemo(false);
        A.setName("A線程");
        B.setName("B線程");
        A.start();
        B.start();
    }
}

class DeadLockDemo extends Thread {
    static Object o1 = new Object();//保證多線程，共用一個對象，這裡使用static
    static Object o2 = new Object();
    boolean flag;

    public DeadLockDemo(boolean flag) {//構造器
        this.flag = flag;
    }

    @Override
    public void run() {
        //下麵業務邏輯的分析
        //1.如果flag為true，線程就會先得到/持有 o1對象鎖，然後嘗試去獲取o2對象鎖
        //2.如果線程A得不到o2對象鎖，就會Blocked
        //3.如果flag為false，線程B就會先得到/持有 o2對象鎖，然後嘗試去獲取o1對象鎖
        //4.如果線程B得不到o1對象鎖，就會Blocked
        if (flag) {
            synchronized (o1) {//對象互斥鎖，下麵就是同步代碼
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "進入1");
                synchronized (o2) {//這裡獲得li對象的監視權
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "進入2");
                }
            }
        } else {
            synchronized (o2) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "進入3");
                synchronized (o1) {//這裡獲得li對象的監視權
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "進入4");
                }
            }
        }
    }
}

如下圖：兩個線程卡住了

image-20220905175553591

8.3釋放鎖

下麵操作會釋放鎖：

  1. 當前線程的同步方法、同步代碼塊執行結束
  2. 當前線程在同步代碼塊、同步方法中遇到break、return
  3. 當前線程在同步代碼塊、同步方法中出現了未處理的Error或者Exception，導致異常結束
  4. 當前線程在同步代碼塊、同步方法中執行了線程對象的wait()方法，當前線程暫停，並釋放鎖

下麵的操作不會釋放鎖：

  1. 線程執行同步代碼塊或同步方法時，程式調用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暫停當前線程的執行，不會釋放鎖

  2. 線程執行同步代碼塊時，其他線程調用了該線程的suspend()方法將該線程掛起，該線程不會釋放鎖。

​ 提示：應儘量避免使用suspend()和resume()來控制線程，這兩個方法不再推薦使用

9.本章作業

9.1線程HomeWork01

（1）在main方法中啟動兩個線程

（2）第一個線程迴圈隨機列印100以內的整數

（3）直到第二個線程從鍵盤讀取了“Q”命令

image-20220905192152630

練習：

package li.thread.syn.homework;

import java.util.Scanner;

//（1）在main方法中啟動兩個線程
public class ThreadHomeWork01 {

    public static void main(String[] args) {

        A a = new A();
        B b = new B(a);//註意把a對象傳入b構造器中

        a.start();
        b.start();
    }
}

//創建A線程類
class A extends Thread {
    private boolean loop = true;

    @Override
    public void run() {
        while (loop) {
            System.out.println((int) (Math.random() * 100 + 1));
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("a線程退出...");
    }

    public void setLoop(boolean loop) {
        this.loop = loop;
    }
}

//創建B線程類
class B extends Thread {
    private A a;
    Scanner scanner = new Scanner(System.in);

    public B(A a) {
        this.a = a;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            //接到用戶輸入
            System.out.println("請輸入你的指令(Q)表示退出");
            char key = scanner.next().toUpperCase().charAt(0);
            if (key == 'Q') {
                //以通知的方式結束a線程
                a.setLoop(false);
                System.out.println("b線程退出...");
                break;
            }
        }
    }
}
image-20220905195149476

9.2線程線程HomeWork02

（1）有兩個用戶分別從同一張卡上取錢（總額10000）

（2）每次都取1000，當餘額不足時，就不能取款了

（3）不能出現超取現象==>線程同步問題

image-20220905201833154

易錯點：關於互斥鎖的理解
對於普通同步方法，鎖是當前實例對象。
對於靜態同步方法，鎖是當前類的Class對象。
對於同步方法塊，鎖是Synchonized括弧里配置的對象

package li.thread.syn.homework;

public class ThreadHomeWork02 {
    public static void main(String[] args) {
        T t = new T();
        Thread thread1 = new Thread(t);
        Thread thread2 = new Thread(t);
        thread1.setName("t1");
        thread2.setName("t2");
        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

class T implements Runnable {
    private int money = 10000;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {//while不要放到同步代碼塊裡面
            //1.使用了synchronized實現線程同步
            //2.當多個線程執行到這裡的時候就會去爭奪 this對象鎖
            //3.哪個線程爭奪到（獲取）this對象鎖，就執行synchronized代碼塊
            //4.爭奪不到this對象鎖，就Blocked，準備繼續爭奪
            //5.this對象鎖是非公平鎖
            synchronized (this) {
                if (money <= 0) {
                    System.out.println("餘額不足...");
                    break;
                }
                money -= 1000;
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取出了1000元" + " 當前餘額為：" + money);
            }
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
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