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JavaSE-多執行緒

阿新 • • 發佈：2021-07-20

JavaSE-多執行緒

程式、程序、執行緒

  • 程式（program）指的是指令和資料的有序集合，其本身沒有執行的含義，是一個靜態的概念。
  • 程序（process）指的是一個程式執行一次的過程，他是一個動態的概念，是系統分配資源的單位
  • 執行緒（thread），通常在一個程序中可以有多個執行緒，但是在程序中至少存在一個執行緒（主執行緒），是CPU排程和執行的單位

真正的多執行緒指的是有多個CPU，即多核。

在程式執行時，即便沒有自己建立執行緒也會有很多執行緒，如主執行緒、gc執行緒、

在一個程序中，如果開闢了多個執行緒，執行緒的執行由排程器（CPU）安排排程，排程器是與作業系統密切相關的，先後順序不能人為干預

對一份資源進行操作時，會存在資源搶奪問題，需要加入併發控制，對執行緒排隊

每個執行緒在自己的工作記憶體互動，記憶體控制不當會導致資料不一致

執行緒實現

  1. 繼承Thread類
  2. 實現 Runable 介面

ps：因為Java是單繼承，建議使用Runable介面實現多執行緒。方便同一個物件被多個執行緒使用

TestThread testThread = new TestThread();

new Thread(testThread,"執行緒1").start()
new Thread(testThread,"執行緒2").start()
new Thread(testThread,"執行緒3").start()

extends Thread

  1. 自定義執行緒繼承Thread類
  2. 重寫run()方法，編寫執行緒執行體
  3. 建立執行緒物件，呼叫start()方法啟動現場，但執行緒不一定立即執行，聽CPU安排排程
//建立執行緒1：繼承Thread類，重寫run()方法，呼叫start()方法執行執行緒
public class CreateThreadDemo01 extends Thread{

    //重寫run()方法

    @Override
    public void run() {
        //run執行緒，run()方法體
        System.out.println("Run()執行緒========" + i);
    }

    public static void main(String[] args) {

        //main執行緒，主執行緒
        //建立一個執行緒物件
        CreateThreadDemo01 createThreadDemo01 = new CreateThreadDemo01();

        //呼叫start()方法執行執行緒
        createThreadDemo01.start();

        for (int i = 0; i < 2000; i++) {
            System.out.println("Main執行緒========" + i);
        }

    }
}

其中，主執行緒和run()方法執行緒交替執行，並不存在先後順序。

執行緒開啟不一定立即執行，由CPU排程執行。

載入第三方工具類庫

新建一個lib包，將下載好的jar包cv到lib包中，並右鍵 Add as Library

在專案資源目錄Project Structure中Libraries下就可以看到這個jar包了

繼承Thread類下載檔案

  1. 繼承Thread方法
  2. 建立一個類，在其中建立一個方法呼叫org.apache.commons.io.中的FileUtils.copyURLToFile()方法下載網路上的檔案
  3. 重寫run()方法呼叫上面寫好的下載檔案的方法
  4. 建立有參構造方法使新建thread時可以直接穿入引數url和filename
  5. main()方法中新建子執行緒並start()子執行緒
import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;

//練習Thread 實現多執行緒同步下載
public class TestThreadDemo02 extends Thread{

    private String url;	//網路檔案的url
    private String filename;	//要儲存的檔名

    @Override
    public void run() {
        //子執行緒要進行的操作
        WebDownloader webDownloader = new WebDownloader();
        webDownloader.downloader(url, filename);
        System.out.println("檔案下載完成，位於： " + filename);

    }
  
		//有參構造方法
    public TestThreadDemo02(String url, String filename){
        this.url = url;         
        this.filename = filename;       
    }

    public static void main(String[] args) {

      	//建立子執行緒
        TestThreadDemo02 thread01 = new TestThreadDemo02("https://pic.cnblogs.com/avatar/1835657/20210311181843.png",
                "/Users/b/Desktop/01.png");
        TestThreadDemo02 thread02 = new TestThreadDemo02("https://pic.cnblogs.com/avatar/1835657/20210311181843.png",
                "/Users/b/Desktop/02.png");
        TestThreadDemo02 thread03 = new TestThreadDemo02("https://images.cnblogs.com/cnblogs_com/ache/1644357/o_20022410503214.jpg",
                "/Users/b/Desktop/03.jpg");
				//執行子執行緒
        thread01.start();   
        thread02.start();
        thread03.start();

    }
}

class WebDownloader {
    public void downloader(String url, String filename){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(filename));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO錯誤，WebDownloader方法存在問題");
        }
    }
}

implements Runable

  1. implements Runnable介面
  2. 重寫run()方法
  3. 需要一個實現Runable介面的類的物件作為引數傳入Thread類中呼叫start()方法
//實現runable介面,重寫run方法，需要一個runable介面的實現類作為引數傳入thread類中呼叫start方法 實現多執行緒
//實現runable介面
public class RunableThreadDemo01 implements Runnable{


    public static void main(String[] args) {
        //new一個runable介面的實現類
        RunableThreadDemo01 runableThreadDemo01 = new RunableThreadDemo01();

        //傳入實現類並呼叫start
        new Thread(runableThreadDemo01).start();

        for (int i = 0; i <2000; i++) {
            System.out.println("main執行緒========" + i);
        }

    }

    //重寫run方法
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            System.out.println("run執行緒===========" + i);
        }
    }
}

實現Runable介面多執行緒下載檔案

import org.apache.commons.io.FileUtils;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;

//實現多執行緒
public class TestThreadDemo01 implements Runnable{

    private String url;
    private String filename;

    @Override
    public void run() {
        //子執行緒要進行的操作
        WebDownloader02 webDownloader02 = new WebDownloader02();
        webDownloader02.downloader(url, filename);
        System.out.println("檔案下載完成，位於： " + filename);

    }

    public TestThreadDemo01(String url, String filename){
        this.url = url;         //網路檔案的url
        this.filename = filename;       //檔名
    }

    public static void main(String[] args) {

        TestThreadDemo02 thread01 = new TestThreadDemo02("https://pic.cnblogs.com/avatar/1835657/20210311181843.png",
                "/Users/b/Desktop/01.png");
        TestThreadDemo02 thread02 = new TestThreadDemo02("https://pic.cnblogs.com/avatar/1835657/20210311181843.png",
                "/Users/b/Desktop/02.png");
        TestThreadDemo02 thread03 = new TestThreadDemo02("https://images.cnblogs.com/cnblogs_com/ache/1644357/o_20022410503214.jpg",
                "/Users/b/Desktop/03.jpg");

        new Thread(thread01).start();   //執行該子執行緒
        new Thread(thread02).start();
        new Thread(thread03).start();

    }
}

class WebDownloader02 {
    public void downloader(String url, String filename){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url), new File(filename));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO錯誤，WebDownloader方法存在問題");
        }
    }
}

多個執行緒操作一個物件

public class TestThreadDemo03 implements Runnable{

    private int ticketNums = 10;

    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (ticketNums >= 0){
                try {
                    //模擬延時
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到了第" + ticketNums + "票");
                ticketNums--;
            }else{
                break;
            }
        }
    }


    public static void main(String[] args) {

        TestThreadDemo03 testThreadDemo03 = new TestThreadDemo03();

        new Thread(testThreadDemo03, "Ago").start();
        new Thread(testThreadDemo03, "Kfei").start();
        new Thread(testThreadDemo03, "Xming").start();
        new Thread(testThreadDemo03, "Zgou").start();

    }
}

執行結果，其中Kfei和Ago都拿到了第2票，第10票，多個執行緒操作同一個資源時出現數據混亂的問題

Kfei拿到了第10票
Ago拿到了第10票
Kfei拿到了第9票
Ago拿到了第8票
Kfei拿到了第7票
Ago拿到了第6票
Kfei拿到了第5票
Ago拿到了第4票
Ago拿到了第2票
Kfei拿到了第2票
Ago拿到了第1票
Kfei拿到了第0票

執行緒狀態

執行緒五大狀態

  1. 建立狀態：當new一個新的執行緒物件時，就進入了建立狀態
  2. 就緒狀態：當呼叫start()方法時，執行緒進入就緒狀態，但不是立即執行，需要等待CPU排程
  3. 阻塞狀態：當呼叫sleep()、wait()或同步鎖定時，執行緒進入阻塞狀態，等阻塞事件結束後重新進入就緒狀態
  4. 執行狀態：獲得CPU資源真正開始執行執行緒
  5. 死亡狀態：執行緒中斷或結束

執行緒方法

方法 說明
setPriority(int newPriority) 更改執行緒優先順序
static void sleep(long millis) 使當前執行緒休眠指定的毫秒數
void join() 等待該執行緒中止
static void yeild() 暫停當前執行的執行緒物件，並執行其他執行緒
void interupt() 中斷執行緒（不建議）
boolean isAlive() 判斷執行緒是否存活

停止執行緒

推薦設定迴圈次數使用標誌位來控制執行緒的啟停

//建立標誌位，
    private boolean flag = true;

    @Override
    public void run() {
        //利用標誌位控制執行緒啟停
        int i = 0;
        while (flag){
            System.out.println("執行緒" + Thread.currentThread().getName() + "開始 " + i++);
        }
    }

    //對外提供方法用於停止執行緒
    public void stop(){
        this.flag = false;
        System.out.println("執行緒" + Thread.currentThread().getName() + "結束");
    }
		public static void main(String[] args) {
        	TestStopDemo testStopDemo = new TestStopDemo();
       	  new Thread(testStopDemo, "Thread1").start();
       	  new Thread(testStopDemo, "Thread2").start();
        
         testStopDemo.stop();     

        }

執行緒休眠 sleep()

 @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (ticketNums >= 0){
                try {
                    //模擬延時
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                
            }
        }
    }

模擬倒計時

public class TestTimeDownDemo implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        Date starttime = new Date(System.currentTimeMillis());//獲取系統當前時間

        while (true){
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(starttime));
                starttime = new Date(System.currentTimeMillis());//更新當前時間
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }


    public static void main(String[] args) {
        TestTimeDownDemo testTimeDownDemo = new TestTimeDownDemo();
        new Thread(testTimeDownDemo).start();
    }
}

執行緒禮讓 yield()

禮讓不一定成功，看CPU

public class TestYieldDemo {

    public static void main(String[] args) {
        MyYield myYield = new MyYield();
        new Thread(myYield,"thread1").start();
        new Thread(myYield,"thread2").start();
    }

}

class MyYield implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "執行緒開始執行");
        Thread.yield();     //執行緒禮讓
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "執行緒停止執行");
    }
}

執行緒強制執行 join()

Join()合併執行緒，待此執行緒執行結束後，再執行其他執行緒，這期間其他執行緒阻塞

public class TestJoinDemo implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20000; i++) {
            System.out.println("join執行緒執行" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //執行子執行緒
        TestJoinDemo testJoinDemo = new TestJoinDemo();

        Thread thread = new Thread(testJoinDemo);
        thread.start();

        //main執行緒
        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            if (i==20){
                try {
                    thread.join();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("main執行緒" + i);

        }
    }
}
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