【Java多线程】Java多线程(1)

前言：

本文内容：多线程概述、线程进程多线程、继承Thread类、网图下载、实现Runnable接口、初识并发问题、龟兔赛跑

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多线程概述

讲解大纲：

• 线程简介
• 线程实现
• 线程状态
• 线程同步
• 线程通信问题
• 高级主题

线程、进程、多线程

多任务：

• 边吃饭边玩手机等，现实中太多这样同时做多件事情的例子了，看起来是多个人物都在做，其实本质上我们的大脑在同一时间依旧只做了一件事情。

多线程：

• 原来是一条路，慢慢因为车太多了，道路阻塞，效率极低。
• 为了提高使用的效率，能够充分利用道路，于是加了多个车道。
• 网络游戏，编程等等

普通方法调用和多线程：

程序、进程、线程：

Process与Thread：

• 说起进程，就不得不说程序。程序是指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。
• 而进程则是执行程序的一次执行过程，它是一个动态概念。是系统资源分配的单位。
• 通常在一个进程中可以包含若干个线程，当然一个进程中至少有一个线程，不然没有存在的意义。线程是CPU调度和执行的单位。
• 注意：很多多线程是模拟出来的，真正的多线程是指有多个CPU，即多核，如服务器。如果是模拟出来的多线程，即在一个CPU的情况下，在同一个时间点，CPU只能执行一个代码，因为切换的很快，所以就有同时执行的错觉。

本章核心概念：

• 线程就是独立的执行路径；
• 在程序运行时，即使没有自己创建线程，后台也会有多个线程，如主线程，gc线程；
• main()称之为主线程，为系统的入口，用于执行整个程序；
• 在一个进程中，如果开辟了多个线程，现成的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序是不能人为干预的;
• 对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发通知；
• 线程会带来额外的开销，如CPU调度事件，并发通知开销；
• 每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致。

继承Thread类

线程三种创建方式：

Thread类：(多查看JDK帮助文档)

• 自定义线程继承Thread类

• 重写run()方法，编写线程执行体

• new当前类，直接调用start()方法启动线程

  package com.jokerdig.demo1;
  
  /**
   * @author Joker大雄
   * @data 2021/8/20 - 18:32
   **/
  //创建线程方式
  public class TestThread1 extends Thread{
      @Override
      public void run(){
          //run方法
          for (int i = 0; i < 20; i++) {
              System.out.println("在看代码"+i);
          }
      }
  
      public static void main(String[] args) {
          //main方法
          TestThread1 testThread1 = new TestThread1();
          //调用start()方法i
          testThread1.start();
  
          for (int i = 0; i < 200; i++) {
              System.out.println("学习多线程"+i);
          }
      }
  }

总结：

• 注意，线程开启不一定立即执行，由CPU调度执行。

网图下载

下载图片：

package com.jokerdig.demo1;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;


/**
 * @author Joker大雄
 * @data 2021/8/20 - 18:46
 **/
//练习Thread,实现多线程同步图片
public class TestThread2 extends Thread{

    private String url;//网路地址
    private String name;//文件名

    public TestThread2(String url,String name){
        this.url = url;
        this.name = name;
    }
    //下载图片线程执行体
    @Override
    public void run(){
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url,name);
        System.out.println("下载文件名为："+name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread2 testThread2 = new TestThread2("https://cdn.jsdelivr.net/gh/JokerDaxiong/JokerDaxiong.github.io@main/images/avatar.png","autor.png");
        TestThread2 testThread2_1 = new TestThread2("https://cdn.jsdelivr.net/gh/JokerDaxiong/JokerDaxiong.github.io@main/images/avatar.png","autor1.png");
        TestThread2 testThread2_2 = new TestThread2("https://cdn.jsdelivr.net/gh/JokerDaxiong/JokerDaxiong.github.io@main/images/avatar.png","autor2.png");
        testThread2.start();
        testThread2_1.start();
        testThread2_2.start();
        //并不是按顺序依次下载,是同时执行
        /*下载顺序：
         下载文件名为：autor2.png
         下载文件名为：autor.png
         下载文件名为：autor1.png
         */
    }
}   
//下载器
class WebDownloader{
    //下载方法
    public void downloader(String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常,downloader异常");
        }
    }
}

实现Runnable接口

• 定义MyRunnable类实现Runnable接口

• 重写run()方法，编写线程执行体

• 创建线程对象，调用start()方法启动线程

  package com.jokerdig.demo1;
  
  /**
   * @author Joker大雄
   * @data 2021/8/20 - 19:04
   **/
  //创建线程方式2：实现runnable接口，重写run方法，执行线程丢入runnable接口实现类，调用start方法
  public class TestThread3 implements Runnable{
  
  
     //重写run方法
      @Override
      public void run() {
          //run方法
          for (int i = 0; i < 20; i++) {
              System.out.println("在看代码"+i);
          }
      }
  
      public static void main(String[] args) {
          //main方法
          TestThread3 testThread3 = new TestThread3();
          //创建线程对象，来开启start
          Thread thread = new Thread(testThread3);
          //调用start()方法i
          thread.start();
  
          for (int i = 0; i < 200; i++) {
              System.out.println("学习多线程"+i);
          }
      }
  }

小结：

• 继承Thread类
  • 子类继承Thread类具备多线程额能力；
  • 启动线程：子类对象.start();
  • 不建议使用：避免OOP单继承局限性；
• 实现Runnable接口
  • 实现接口Runnable具有多线程能力；
  • 启动线程：传入目标对象+Thread对象.start();
  • 推荐使用：避免单继承局限性，灵活方便，便于同一个对象被多个线程使用；

初识并发问题

• 买火车票；

• 发现问题：多个线程操作同一个资源，线程不安全，数据紊乱(并发问题)

  package com.jokerdig.demo1;
  
  /**
   * @author Joker大雄
   * @data 2021/8/20 - 19:29
   **/
  //多个线程同时操作一个独享
      //买火车票例子
      //发现问题：多个线程操作同一个资源，线程不安全，数据紊乱(并发问题)
  public class TestThread4 implements Runnable{
  
     //票数
      private int ticketNums = 10;
  
      @Override
      public void run() {
          while(true){
              if(ticketNums<=0){
                  //没有票，退出
                  break;
              }
              try {
                  Thread.sleep(300);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 拿到了第"+ticketNums+" 票");
              ticketNums--;//售出票后减少
          }
      }
  
      public static void main(String[] args) {
          TestThread4 ticket = new TestThread4();
  
          new Thread(ticket,"小明").start();
          new Thread(ticket,"张三").start();
          new Thread(ticket,"李四").start();
      }
  }

龟兔赛跑

龟兔赛跑-Race：

• 首先来个赛道距离，然后要离终点越来越近；
• 判断比赛是否结束；
• 打印出胜利者；
• 龟兔赛跑开始；
• 故事中是乌龟赢，兔子需要睡觉，我们来模拟兔子睡觉；
• 终于，乌龟赢得比赛；

代码：

package com.jokerdig.demo1;

/**
 * @author Joker大雄
 * @data 2021/8/20 - 19:51
 **/
//模拟龟兔赛跑
public class Race implements Runnable{

    //胜利者
    private static String winner;
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            //模拟兔子睡觉
            if(Thread.currentThread().getName().equals("兔子") && i%10==0){
                try {
                    Thread.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
                //判断比赛是否结束
                boolean flag = gameOver(i);
                if(flag){
                    break;
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->跑了"+i+"步");
        }
    }

    //判断是否完成比赛
    private boolean gameOver(int steps){
        //判断是否有胜利者
        if(winner!=null){
            return true;
        }{
            if(steps >=100){
                winner = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("winner is"+winner);
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Race race = new Race();

        new Thread(race,"兔子").start();
        new Thread(race,"乌龟").start();

    }
}