进程、线程
? 进程(Process) 是程序的运行实例。例如，一个运行的 Eclipse 就是一个进程。进程是程序向操作系统申请资源(如内存空间和文件句柄)的基本单位。线程(Thread)是进程中可独立执行的最小单位。一个进程可以包含多个线程。进程和线程的关系，好比一个营业中的饭店与其正在工作的员工之间的关系。
1.1 线程的创建、启动与运行
在 Java 中实现多线程主要用两种手段，一种是继承 Thread 类，另一种就是实现 Runnable 接口。(当然还有Callable和线程池)。下面我们就分别来介绍这两种方式的使用,其他请关注此博客下文。
(1).继承Thread的类
public class PrimeThread extends Thread{ //线程执行体 @Override public void run(){ for(int i = 0; i < 100; i++){ if(i % 2 == 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=" + i); } } } }
public class TestThread { public static void main(String[] args) { //新建一个线程 PrimeThread p1 = new PrimeThread(); //启动一个线程 p1.start(); PrimeThread p2 = new PrimeThread(); p2.start(); for(int i = 0; i < 100; i++ ){ if(i % 2 == 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=" + i); } } }}
(2).实现 Runnable接口
public class Ticket implements Runnable{ private int ticket = 100; @Override public void run() { while(ticket > 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=" + --ticket); } }}
public class TestThread2 { public static void main(String[] args) { Ticket ticket = new Ticket(); //虽然是实现了Runnable接口 本质上只是实现了线程执行体 启动工作还是需要Thread类来进行 Thread t1 = new Thread(ticket,"售票窗口一"); t1.start(); Thread t2 = new Thread(ticket,"售票窗口二"); t2.start(); Thread t3 = new Thread(ticket,"售票窗口三"); t3.start(); }}
两种实现方式的对比：
1.从面向对象编程角度看：第一种创建方式(继承Thread类) 是一种基础继承的技术,第二种创建方式(以Runnable接口实例为构造器参数直接通过new创建Thread实例)是一种基础组合的技术。方式二不仅会避免单继承的尴尬，也会降低类与类之间的耦合性。
2.从对象共享角度看：第二种创建方式意味着多个线程实例可以共享同一个Runnable实例。而第一种方式则需要依赖static关键字来完成操作。
1.2 线程的控制
Java的调度方法
同优先级线程组成先进先出队列（先到先服务），使用时间片策略
对高优先级，使用优先调度的抢占式策略
Thread类的相关方法：
- sleep(long millis) : 是 Thread 类中的静态方法，使当前线程进入睡眠状态
- join() / join(long millis) : 是一个实例方法，使当前线程进入阻塞状态
- interrupt() : 中断阻塞状态的线程
- isAlive() : 判断当前线程是否处于存活状态
- yield() : 线程让步
public class TestThread3 { public static void main(String[] args) throws Exception { Thread t1 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for(int i = 1; i < 100;i++){ if(i % 2 == 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=" + i); } } } },"线程1"); t1.start(); //线程1在 sleep之前就执行完了 t1.sleep(10000); //join方法 迫使t2 必须等线程1 执行完 才能执行 然而 t1输出完自己的 睡着了 t2被迫等了10秒 t1.join(); Thread t2 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for(int i = 1; i < 100;i++){ if(i % 2 != 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=" + i); } } } },"线程2"); t2.start(); }}
1.3 线程的同步
线程同步：模拟售票程序，实现三个窗口同时售票 100 张 （1.1案例）
问题：当三个窗口同时访问共享数据时，产生了无序、重复、超额售票等多线程安全问题
解决：将需要访问的共享数据“包起来”，视为一个整体，确保一次只能有一个线程执行流访问该“共享数据”
Java给上述问题提供了几种相应的解决方法
(1).同步代码块
synchronized(同步监视器){
//需要访问的共享数据
}
同步监视器 ： 俗称“锁”，可以使用任意对象的引用充当，注意确保多个线程持有同一把锁(同一个对象)
(2).同步方法
同步方法 : 在方法声明处加 synchronized. 注意：非静态同步方法隐式的锁 ---- this
例如：
public synchronized void show(){}
(3).同步锁
同步锁 ： Lock 接口
同步代码块
public class SafeTicket implements Runnable{ private int ticket = 100; @Override public void run() { while(true){ //使用同步代码块 synchronized (this) { if(ticket > 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成售票,余票:" + --ticket); } } } }}
同步方法：
public class SafeTicket implements Runnable{ private int ticket = 100; @Override public void run() { while(true){ //使用同步代码块 sale(); } } public synchronized void sale(){ if(ticket > 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成售票,余票:" + --ticket); } } }
同步锁
public class SafeTicket implements Runnable{ private int ticket = 100; private Lock l = new ReentrantLock(); @Override public void run() { while(true){ l.lock(); try { if(ticket > 0){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成售票,余票:" + --ticket); } } finally { l.unlock();//释放锁 } } } }
死锁
死锁 是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于 死锁 状态或系统产生了 死锁 ，这些永远在互相等待的进程称为 死锁 进程
public class TestDeadLock { public static void main(String[] args) { final StringBuffer s1 = new StringBuffer(); final StringBuffer s2 = new StringBuffer(); new Thread() { public void run() { synchronized (s1) { s2.append("A"); try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } synchronized (s2) { s2.append("B"); System.out.print(s1); System.out.print(s2); } } } }.start(); new Thread() { public void run() { synchronized (s2) { s2.append("C"); synchronized (s1) { s1.append("D"); System.out.print(s2); System.out.print(s1); } } } }.start(); }}
1.4 线程的通信
在 java.lang.Object 类中：
wait() : 使当前“同步监视器”上的线程进入等待状态。同时释放锁
notify() / notifyAll() : 唤醒当前“同步监视器”上的（一个/所有）等待状态的线程
注意：上述方法必须使用在同步中
场景1：使用两个线程打印 1-100 线程1和线程2交替打印
public class MyThread implements Runnable{ int i = 0; @Override public void run() { while(true){ synchronized (this) { this.notify(); if(i <= 100){ System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "=" + i++); } try { this.wait(); } catch (InterruptedException e) { } } } } }
public class TestThread4 { public static void main(String[] args) { MyThread myThread = new MyThread(); Thread t1 = new Thread(myThread,"线程1"); Thread t2 = new Thread(myThread,"线程2"); t1.start(); t2.start(); }}
经典例题:生产者/消费者问题
- 生产者(Productor)将产品交给店员(Clerk)，而消费者(Customer)从店员处取走产品，
- 店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20），如果生产者试图生产更多的产品，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。
public class TestProduct { public static void main(String[] args) { Clerk clerk = new Clerk(); Productor pro = new Productor(clerk); Customer cus = new Customer(clerk); new Thread(pro).start(); new Thread(cus).start(); }}// 店员class Clerk { private int product; // 进货 public synchronized void getProduct() { if (product >= 20) { System.out.println("产品已满！"); try { wait(); } catch (InterruptedException e) { } } else { System.out.println("生产者生产了第" + ++product + " 个产品"); notifyAll(); } } // 卖货 public synchronized void saleProduct() { if (product <= 0) { System.out.println("缺货！"); try { wait(); } catch (InterruptedException e) { } } else { System.out.println("消费者消费了第" + --product + " 个产品"); notifyAll(); } }}// 生产者class Productor implements Runnable { private Clerk clerk; public Productor() { } public Productor(Clerk clerk) { this.clerk = clerk; } public Clerk getClerk() { return clerk; } public void setClerk(Clerk clerk) { this.clerk = clerk; } @Override public void run() { while (true) { clerk.getProduct(); } }}// 消费者class Customer implements Runnable { private Clerk clerk; public Customer() { } public Customer(Clerk clerk) { this.clerk = clerk; } public Clerk getClerk() { return clerk; } public void setClerk(Clerk clerk) { this.clerk = clerk; } @Override public String toString() { return "Customer [clerk=" + clerk + "]"; } @Override public void run() { while(true){ clerk.saleProduct(); } }}
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