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- 1.内容介绍
- 2.线程是什么
- 2.1.线程常识引入
- 2.2.进程和线程的概念
- 2.3.线程与进程的区别
- 2.4.CPU如何处理任务?
- 2.5.多线程下载软件为什么快
- 2.6.为何不使用多进程而是使用多线程?
- 2.7.总结线程的作用
- 2.8.小结
- 3.实现创建启动线程的方式一
- 3.1.步骤
- 3.2.自定义第一个线程场景描述
- 3.3.实现流程分析
- 3.4.代码实现
- 3.5.小结:创建启动线程的方式一(继承Thread类)
- 4.线程注意事项
- 4.1.直接调用run方法和start的区别?
- 4.2.自己启动的线程和主线程有关系吗?
- 4.3.小结
- 5.经典案例:多线程售票示例
- 5.1.需求分析
- 5.2.代码实现及分析
- 5.2.1.代码实现版本1:
- 5.2.2.代码版本2:
- 5.2.3.代码版本3:
- 5.2.4.“最终代码”:
- 5.3.小结
- 6.实现创建启动线程方式二
- 6.1.步骤
- 6.2.分析线程实现方式2
- 6.3.小结
- 7.继承Thread 和实现Runnable的区别
- 8.Thread类
- 8.1. Thread类的介绍
- 8.2. 线程休眠sleep
- 8.3.小结
- 9.线程同步[解决线程安全问题]
- 9.1.为什么需要线程同步
- 9.2.线程同步方式一:同步代码
- 9.3.线程同步方式二:同步方法
- 9.4.线程同步方式三:锁机制
- 9.5.小结
- 10.线程安全案例分析-String/StringBuffer/StringBuilder系列
- 11.课程总结
- 11.1.重点
- 11.2.难点
- 12.常见面试题
- 13.课后练习
- 14.每日一练
线程的基本语法
1.内容介绍
线程是什么
实现创建启动线程的方式1(重点)
线程注意事项
多线程售票经典案例
实现创建启动线程的方式2(重点)
继承Thread和实现Runnable的区别
Thread类常用方法(掌握)
线程同步3种方式(重点)
线程安全分析案例-String/StringBuffer/StringBuilder系列
2.线程是什么
2.1.线程常识引入
我们知道CPU是计算机中央处理器,用来处理任务的,那么他是如何处理任务的,我们计算机存在一个任务管理器,查阅线程,
一个进程就是一个软件,对应多个线程,多线程软件运行速度比较快,比如迅雷,快播等…下载速度比较快
2.2.进程和线程的概念
进程:进程是资源(CPU、内存等)分配的基本单位,它是程序执行时的一个实例。程序运行时系统就会创建一个进程,并为它分配资源,然后把该进程放入进程就绪队列,进程调度器选中它的时候就会为它分配CPU时间,程序开始真正运行。简单来理解就是每个应用程序都是一个进程。
线程:它是进程的一个执行流,是CPU调度和分派的基本单位。一个进程可以由很多个线程组成,线程间共享进程的所有资源,每个线程有自己的堆栈和局部变量。线程由CPU独立调度执行,在多CPU环境下就允许多个线程同时运行。同样多线程也可以实现并发操作,每个请求分配一个线程来处理。
注:一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程(主线程),进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存,从而极大地提高了程序的运行效率。
2.3.线程与进程的区别
线程是程序执行的最小单位,而进程是操作系统分配资源的最小单位;
一个进程由一个或多个线程组成,线程是一个进程中代码的不同执行路线
进程之间相互独立,但同一进程下的各个线程之间共享程序的内存空间(包括代码段,数据集,堆等)及一些进程级的资源(如打开文件和信号等),某进程内的线程在其他进程不可见;
调度和切换:线程上下文切换比进程上下文切换要快得多
注:多线程容易调度,有效地实现并发性。对内存的开销比较小。创建线程比创建进程要快。
2.4.CPU如何处理任务?
在单位时间时间片上只能执行一个线程
CPU看到内存中有很多的线程,CPU在单位时间片(时间片:很微小的时间单位)上高速切换线程执行
2.5.多线程下载软件为什么快
问题:很多使用多线程技术开发的软件,下载速度比较快,例如,迅雷…某些软件,QQ影音,快播…迅雷影音等等…为什么下载速度会比较快
假设上面软件都是运行在同一台电脑上面,两款软件运行,肯定是由一个CPU在处理该任务
CPU处理任务最小单位是线程,CPU是通过资源分配的方式,在多个线程之间,以时间片(时间片:很微小的时间单位)为单位,高速切换内存中要执行的线程任务。
在同一个时间片上,只能处理一个线程
在CPU的眼中,只看到内存中有很多线程,大家都是平等的,获取到CPU处理的机会是均等的,CPU会平均分配资源给每一个线程
假设每个线程执行一分钟,快播软件占用CPU时间为三分钟,迅雷占用CPU处理任务的时间为1分钟,自然快播处理的任务会更多,下载的内容更多
2.6.为何不使用多进程而是使用多线程?
线程廉价,线程启动比较快,退出比较快,对系统资源的冲击也比较小。而且线程可以彼此共享数据。
如果使用多重进程,但是不可预期,且测试困难,每个进程独立,操作难度大。
2.7.总结线程的作用
把工作切分成多个任务,支持多个任务同时执行,从而提高程序运行效率。
极大的提高了用户体验。
2.8.小结
3.实现创建启动线程的方式一
3.1.步骤
1.自定义一个类MyThread继承Thread
2.重写run方法。
3.在测试类中创建MyThread类的对象。
4.调用start方法。
3.2.自定义第一个线程场景描述
1.开发一个游戏(LOL),实现的功能一边玩游戏,一边播放背景音乐
3.3.实现流程分析
游戏的本质也是程序:该程序包含两项功能
1.玩游戏,暂时使用一个打印语句来代替该功能的演示
2.播放背景音乐,暂时也使用一个打印语句来代替该功能
3.4.代码实现
思考:根据上面的分析如何下手写?
- 将功能代码写在哪里
1)将功能主体代码写到Thread类中run方法里面?
2)如果Thread类当中,写了游戏功能,那么播放音乐怎么办???
3)所以不能写在Thread类当中 - 我们需要自己定义类继承Thread类,不但具有里面的东西,还具有Thread类的特性,自定义类也是一个线程类,然后覆写run方法,然后把我们的代码写在我们覆写的run方法里面,然后启动
- 根据上面的场景我们需要创建哪些类?
1)玩游戏的线程类
2)放音乐的线程类
3)测试类:创建① ②的对象,然后调用start方法启动 - 代码清单:
public class GameThread extends Thread {
@Override
public void run() {//包装独立的功能
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(i+" 王者......");
}
}
}
public class MusicThread extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println(i+" 凉凉.....");
}
}
}
测试代码
public class Test {
public static void main(String[] args) {
GameThread gt = new GameThread();
MusicThread mt = new MusicThread();
gt.start();
mt.start();
}
}
3.5.小结:创建启动线程的方式一(继承Thread类)
1.先明确我们需要把什么事情封装成一个线程对象(现有相应的代码)
2.自定义一个类 extends Thread
3.覆写run方法,在这里写1步中的代码
4.创建一个自定义类的对象 t
5.启动线程 t.start();
6.注意执行过程:本质是代码执行到一个位置之后,如果切换到另一个线程,在切换回来,那么会从刚才切换走的代码位置继续执行:产生线程安全问题的原因,就在此…
4.线程注意事项
4.1.直接调用run方法和start的区别?
1.可以直接调用run方法,但是没有启动一个独立的线程;
2.只有调用start 才会启动一个独立的线程;
4.2.自己启动的线程和主线程有关系吗?
1.直接写一个最简单的hello word 程序,就有一个主线程
2.一个线程一旦启动就是独立的了,和创建启动它的环境没有直接的包含关系
public class Test2 {
/** 测试主线程执行完毕我们自定义的线程还是会继续执行(前提就是主线程完了,自定义的线程还没有执行完)*/
public static void main(String[] args) {
new ThreadTest().start();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("main"+i);
}
}
}
class ThreadTest extends Thread{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("ThreadTest"+i);
}
}
}
4.3.小结
5.经典案例:多线程售票示例
5.1.需求分析
思考:上面示例应该这么下手?
- 票,用什么来存放票:票池
可以使用一个变量int num = 50;来表示票池,当卖出一个张票,该变量就自减一次num– - 本质就是要创建启动线程(流程)
明确需要把什么事情封装成独立的线程对象
卖(一张)票的操作
怎么操作
判断是否有票,如果有票就卖一张
票总数减一 - 怎么实现:
自定义一个类 extends Thread类
实现功能自定义类覆写Thread类当中的run方法,实现伪代码功能
创建线程对象调用start方法启动线程
问题:----------------------->
- 共享问题,用来存放票量的,变量应该如何被多个窗口共享
- 应该自定义几个类?1
之前游戏有不同功能,写了不同类,卖票都是一个功能,所以定义一个类就行了 - 应该创建几个对象?3
三个窗口,可以创建三个对象来表示三个窗口
5.2.代码实现及分析
5.2.1.代码实现版本1:
问题:为什么只卖了三张票 且 票号都是50
1.三张:线程对象run方法当中为线程主体:该程序只会执行一次,所以线程主体程序结束了,线程任务也就完成了。
2.都是票号50:每个线程主体都是独立的,各自使用自己的实例变量初始值都是50
5.2.2.代码版本2:
解决售票3张的问题票号固定50:使用while(num>0)直到票池销售完毕
public class Ticket extends Thread {
int num = 50;
@Override
public void run() {
while(num>0){
System.out.println("您的票号 : " + num);
num--;
}
}
}
问题:为什么总售票数量150
1.每个线程体都是独立的,num是实例变量,每个线程对象都有自己的一个num变量,各自销售50张
5.2.3.代码版本3:
解决售票数量150问题:给num变量添加static 是的num多个线程对象共同享同一个变量
public class Ticket extends Thread {
static int num = 50;
@Override
public void run() {
while(num>0){
System.out.println("您的票号 : " + num);
num--;
}
}
}
问题:为什么销售的是51张
1.因为线程安全
5.2.4.“最终代码”:
处理线程安全及业务需求,销售一张票应该添加if判断
public class Ticket extends Thread {
static int num = 50;
@Override
public void run() {
while(num>0){
if(num>0){
System.out.println("您的票号 : " + num);
num--;
}
}
}
}
添加if 结构分析
5.3.小结
6.实现创建启动线程方式二
6.1.步骤
1.通过Thread的有参构造创建对象,需要传入的参数类型是Runnable,该类型是个接口
2.自定义一个类实现Runnable接口
3.重写run方法
4.创建实现Runnable接口的自定义类的对象,将该对象传入Thread的有参构造中。
5.通过第一步创建的Thread对象调用start方法启动线程。
6.2.分析线程实现方式2
线程创建方式我们已经体验过一种了,不过线程我们还有其他方式可以实现, impldements Runnable这个接口
分析Runnable接口与Thread类之间的关系
Thread线程类本质是实现Runnable接口
1.通过查看API得知,Thread当中的run方法不是来自于自身,而是通过实现Runnable接口里面的run方法,从而实现某个类的实例,可以通过线程的方式实现功能,类必须定义一个名为run的无参数方法
2.本质Thread也是通过实现接口来实现线程功能的
3.如果自定义一个类,完全可以通过实现该接口从而,通过线程实现功能
自定义类通过实现Runnable的方式来实现线程,如何启动
1.通过实现Runnable实现线程的,自定义类,的对象A。放在一个空壳的Thread线程对象当中
2.然后通过该对象来调用start方法启动线程A
代码清单:
public class TicketThread implements Runnable{
private int num = 50;
public void run() {
// 最终的代码
while(num>0){
System.out.println("您的票号是:"+num);
num--;
}
}
}
测试代码
TicketThread tt = new TicketThread();
Thread t1 = new Thread(tt);
Thread t2 = new Thread(tt);
Thread t3 = new Thread(tt);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
问题:
为什么上面没有static,也只销售50张票左右,而没有销售150张,本质其实只创建了一个对象,在被三个线程对象共享
6.3.小结
1.明确线程主体(自己需要实现的代码);
2.自定义一个类实现Runnable接口
3.覆写run方法 : 写第一步中的代码
4.创建一个自定义类的对象 t
5.以t为参数来构造一个Thread对象 tt;
6.Thread tt = new Thread(tt);
7.tt.start();//启动线程对象tt,对线程对象t 的主体代码进行访问
7.继承Thread 和实现Runnable的区别
1、继承有局限,Java中类只能够单继承
2、实现的方式,我们的类在业务上可以继承它本应该有的类,同时可以实现接口变成一个线程类
3、关于数据共享的问题:就看所谓被共享的数据所在的类的对象被创建了几个
8.Thread类
8.1. Thread类的介绍
8.2. 线程休眠sleep
什么是线程休眠
线程类Thread当中有一个static void sleep(long millis)方法,在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠
System.out.println(1);
Thread.sleep(5000);//休眠5秒钟之后才执行下一个语句
System.out.println(2);
注意 : 当前正在执行的线程就是主线程
线程休眠应用
1.可以做倒计时:代码清单:
//①创建了一个顶层窗体的对象
JFrame frame = new JFrame();
Button button = new Button();
button.setFont(new Font("宋体", 66, 80));
button.setForeground(Color.red);
frame.add(button);
//②设置顶层窗体的大小
frame.setSize(1000, 500);
//③设置顶层窗体的位置居中
frame.setLocationRelativeTo(null);//居中
//④设置窗体可见
frame.setVisible(true);
for (int i = 600; i >=0; i--) {
button.setLabel("你生命剩下的时间:"+i+"");
Thread.sleep(1000);
}
2.可以用来模拟网络延迟
8.3.小结
9.线程同步[解决线程安全问题]
9.1.为什么需要线程同步
1.解决问题: 线程安全问题
(例如1单例模式的懒汉模式;例如2多线程模拟多窗口售票-)
9.2.线程同步方式一:同步代码
基本语法结构
synchronized (同步监听对象) {
可能引发线程安全问题的代码
}
上面的结构相当于把{ }中的代码捆绑成一个整体,线程只能够一个一个的进来,执行完一个,下一 个才能进来
语法特点:
1.上面的同步监听对象可以是任意的对象;
2.保证所有的线程共享一个同步监听对象的;也就是保证被同步监听对象是被所有线程共享的。
3.很多时候可以写this,但是请先参照②
4.常用的方式:使用类的字节码对象 XXX.class
示例演示:
1.同步代码块方式①同步整块代码
synchronized (Ticket.class) {
while(num > 0){//循环判断,是否有就卖
System.out.println(getName()+" 您的票号是:"+num);
num--;
}
}
结果:一个线程卖完
原因:把整个循环同步了,一旦有一个线程进来就会执行完里面的代码,其它线程才能进来
重新思考:我们需要真正的同步什么代码? 保证每销售一张票的操作是同步的就可以了
2.同步代码块方式② 同步关键业务代码
synchronized (TicketThread.class) {
if(num>0){
System.out.println(this.getName()+"您的票号是:"+num);
num--;
}
}
结果:有0 -1 感觉判断失效了
原因:假设仅剩下一张票,所同步内容没有判断是否还有票,当第二线程易进入while结构体,但其他线程正在执行销售最后一张票,之后num=0;但第二线程已经进入while结构体,会执行同步代码,销售num=0的这张票
3.同步代码块方式③同步关键业务代码
public class TicketThread extends Thread{
private static int num = 50;
public void run() {
while(num>0){// 只应该同步销售的一张票的操作代码
synchronized (TicketThread.class) {
// 下面的代码是销售一张票,每卖一张票的前提判断是否有票
if(num>0){
System.out.println(this.getName()+"您的票号是:"+num);
num--;
}
}
}
}
}
或者:将关键业务代码提出来包装成一个方法
public class TicketThread extends Thread{
private static int num = 50;
public void run() {
while(num>0){
saleOne();
}
}
private void saleOne(){// 写一个方法:销售一张票
// 只应该同步销售的一张票的操作代码
synchronized (TicketThread.class) {
// 下面的代码是销售一张票,每卖一张票的前提判断是否有票
if(num>0){
System.out.println(this.getName()+" 您的票号是:"+num);
num--;
}
}
}
}
9.3.线程同步方式二:同步方法
1.就是在需要被同步的方法上面加关键字 synchronized
2.加的位置 :在返回值类型的前面
3.不需要也不能够显示的写同步监听对象
4.如果是一个非static的方法,那么同步监听对象就是this;
5.如果是static修饰的方法,那么同步监听对象就是当前方法所在的类的字节码对象
6.售票示例同步方法代码清单:
public class TicketThread implements Runnable{
private int num = 50;
public void run() {
while(num>0){
saleOne();
}
}
synchronized private void saleOne(){
if(num>0){
System.out.println(" 您的票号是:"+num);
num--;
}
}
}
9.4.线程同步方式三:锁机制
1.学习方式(查找API文档方式)锁-- Lock(API)接口 —XXX实现类
public class Ticket extends Thread {
public Ticket(String name) {
super(name);
}
static Lock lock = new ReentrantLock();//必须保证多个线程访问的是同一把锁
static int num = 50;
@Override
public void run() {
while(num > 0){//循环判断,是否有就卖
lock.lock();
try {
if(num>0){//判断卖一张票的操作
System.out.println(getName()+" 您的票号是:"+num);
num--;
}
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
}
2.结果: 没有同步到
3.原因:lock是一个实例变量,因此创建了3个TicketThread对象就有3个lock对象,没有同步到
4.解决办法: static lock ; 或者使用实现的方式
9.5.小结
10.线程安全案例分析-String/StringBuffer/StringBuilder系列
11.课程总结
11.1.重点
1.线程概念的理解
2.线程的应用场景理解
3.创建启动线程的两种方式必须会
11.2.难点
1、介绍Thread类中的一些方法的时候我们做的验证示例可能逻辑有点多,其实我们只需要掌握方法的调用就好,内部的实现原理了解即可,这样就比较简单了
12.常见面试题
1.线程创建启动的方式都有哪些
2.说说多线程并发怎么处理
13.课后练习
基础题
第一题:实现启动线程的两种方式分别是什么?
第二题:了解并发与并行的区别[ 百度 ]
拓展题
第三题:写一个时钟在控制台输出如2020年12月01日星期三 12:57:44
(相当于电子表:秒表时间都能走动)
14.每日一练
1.设计一个求和方法,接收参数使用可变参数
2.以下最终打印的结果是多少
for(int i=0;i<3;i++){
switch(i){
default:
System.out.println(“D”);
case 0:
System.out.println(“B”);
break;
case 1:
System.out.println(“A”);
break;
}
}
本文标签: 线程
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