Java多執行緒學習

平遙發表於2020-11-20
Java執行緒

多執行緒

執行緒

多工，多執行緒

Process和Thread

在作業系統中執行的程式就是程式，一個程式可以有多個執行緒，如視訊中聽聲音，看影像，看彈幕等。

程式是指令和資料的有效集合，其本身沒有任何執行的含義，是一個靜態的概念。

而程式則是執行程式的一次執行過程，是一個動態的概念，是系統資源分配的單位。

通常在一個程式中可以包含若干個下執行緒，且至少有一個執行緒，不然沒有存在的意義，執行緒是CPU排程和執行的單位。

注意：很多多執行緒是模擬出來的，真正的多執行緒是值多個cpu，即多核，如伺服器；如果是模擬出來的多執行緒，則是在一個cpu的情況 下，在同一個時間點，cpu只能執行一段程式碼，因為切換的很快，所以就有同時執行的錯覺。

執行緒就是獨立的執行路徑。

在程式執行時，即使沒有自己建立執行緒，後臺也會有多個執行緒，如主執行緒，gc執行緒。

main()稱為主執行緒，為系統的入口，用於執行整個程式。

在一個程式中，如果開闢了多個執行緒，執行緒的執行由排程器安排排程，排程器是與作業系統緊密相關的，先後順序不能人為干預。

對同一份資源操作時，會存在資源搶奪的問題，需要加入併發控制。

執行緒會帶來額外的開銷，如cpu排程時間，併發控制開銷。

每個執行緒在自己的工作記憶體互動，記憶體控制不當會造成資料不一致。

執行緒建立

Thread：繼承Thread類

  • 自定義執行緒類繼承Thread類

  • 重寫run()方法，編寫執行緒執行體

  • 建立執行緒物件，呼叫start()啟動執行緒

    package com.thead.lesson01;
//繼承Thread類 重寫run()方法 呼叫start方法
//執行緒開啟不一定立即執行，
public class TestThread01 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        //run方法執行緒體
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("我在看程式碼："+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //主方法main執行緒

        //建立執行緒物件
        TestThread01 testThread01 = new TestThread01();
        //開啟執行緒
        testThread01.start();

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("我在學習："+i);
        }
    }
}

使用多執行緒下載3張圖片，先下載commons-io jar包 ，建立lib包，jar包放到lib包下，右擊lib包Add as Library。

package com.thread.lesson01;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

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

//練習thread實現多執行緒下載圖片
public class TestThread02 extends Thread{
    private String url;
    private String name;

    public TestThread02(String url,String name){
        this.url = url;//圖片地址
        this.name = name;//檔名
    }
//下載圖片執行緒執行體
    @Override
    public void run() {
        WebDownLoader webDownLoader = new WebDownLoader();
        webDownLoader.downloader(url,name);
        System.out.println("下載了檔名為："+name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread02 t1 = new TestThread02("https://www.baidu.com/img/PCtm_d9c8750bed0b3c7d089fa7d55720d6cf.png","1.jpg");
        TestThread02 t2 = new TestThread02("https://www.baidu.com/img/PCtm_d9c8750bed0b3c7d089fa7d55720d6cf.png","2.jpg");
        TestThread02 t3 = new TestThread02("https://www.baidu.com/img/PCtm_d9c8750bed0b3c7d089fa7d55720d6cf.png","3.jpg");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}
//下載器
class WebDownLoader{
    //下載方法
    public void downloader(String url,String name) {
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

Runnable：實現Runnable介面

  • 定義MyRunnable類實現Runnable介面

  • 實現run()方法，編寫執行緒執行體

  • 建立執行緒物件，呼叫start()方法啟動執行緒

    不建議使用Thread，避免OOP單繼承侷限性，推薦使用Runnable，方便同一個物件被多個執行緒使用。

    package com.thread.lesson01;
//實現runnable介面，重寫run方法，執行執行緒需要丟入runable介面實現類,呼叫start方法
public class TestThread03 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("我在讀書！"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //建立runable介面實現類物件
        TestThread03 t3 = new TestThread03();
        //建立執行緒物件i
        //Thread thread = new Thread(t3);
        //thread.start();
        new Thread(t3).start();
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("我在學多執行緒！"+i);
    }
    }
}

下載圖片

package com.thread.lesson01;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
//練習Runnable實現多執行緒下載圖片
public class TestThread04 implements Runnable{
    private String url;
    private String name;

    public TestThread04(String url,String name){
        this.url = url;//圖片地址
        this.name = name;//檔名
    }
    //下載圖片執行緒執行體
    @Override
    public void run() {
        WebDownLoaders webDownLoader = new WebDownLoaders();
        webDownLoader.downloader(url,name);
        System.out.println("下載了檔名為："+name);
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread04 t1 = new TestThread04("https://www.baidu.com/img/PCtm_d9c8750bed0b3c7d089fa7d55720d6cf.png","1.jpg");
        TestThread04 t2 = new TestThread04("https://www.baidu.com/img/PCtm_d9c8750bed0b3c7d089fa7d55720d6cf.png","2.jpg");
        TestThread04 t3 = new TestThread04("https://www.baidu.com/img/PCtm_d9c8750bed0b3c7d089fa7d55720d6cf.png","3.jpg");
        new Thread(t1).start();
        new Thread(t2).start();
        new Thread(t3).start();
    }
}
//下載器
class WebDownLoaders{
    //下載方法
    public void downloader(String url,String name) {
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

模擬搶票

package com.thread.lesson01;
//多個執行緒同時操作同一個物件(買火車票)
//發現問題，多個程式操作同一個資源的情況下，執行緒不安全，資料紊亂
public class TestThread05 implements Runnable{
    //票數
    private int tickeNums = 10;
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            if (tickeNums<=0){
                break;
            }
            //模擬延時
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了第"+tickeNums--+"張票");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestThread05 t5 = new TestThread05();
        new Thread(t5,"小周").start();
        new Thread(t5,"小秦").start();
        new Thread(t5,"小王").start();
    }
}

模擬龜兔賽跑

package com.thread.lesson01;
//模擬龜兔賽跑
public class Race implements Runnable{
    //勝利者
    private static String winner;
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <= 100; i++) {
            //模擬兔子休息
            if (Thread.currentThread().getName().equals("兔子")&&i%20==0){
                try {
                    Thread.sleep(50);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            //判斷比賽是否結束
            boolean flag = gameOver(i);
            //如果比賽結束 停止程式
            if (flag){
                break;
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"跑了"+i+"步");
        }
    }
    //判斷是否完成比賽
    private boolean gameOver(int steps){
        //判斷是否有勝利者
        if (winner!=null){//已經存在勝利者了
            return true;
        }{
            if (steps>=100){
                winner = Thread.currentThread().getName();
                System.out.println("winner is"+winner);
                return false;
            }
        }
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Race race = new Race();
        new Thread(race,"兔子").start();
        new Thread(race,"烏龜").start();
    }
}

Callable：實現Callable介面

瞭解即可

  • 實現Callable介面，需要返回值型別
  • 重寫call方法，需要丟擲異常
  • 建立目標物件
  • 建立執行服務：ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool()
  • 提交執行：Future result1 = ser.submit()
  • 獲取結果：boolean r1 = result1.get()
  • 關閉服務：ser.shutdownNow()
package com.thread.lesson01;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;

//實現Callable介面
//有返回值  丟擲了異常
public class TestThread06 implements Callable<Boolean> {
    
    private String url;
    private String name;

    public TestThread06(String url,String name){
        this.url = url;//圖片地址
        this.name = name;//檔名
    }
    //下載圖片執行緒執行體
    @Override
    public Boolean call() {
        WebDownLoader3 webDownLoader = new WebDownLoader3();
        webDownLoader.downloader(url,name);
        System.out.println("下載了檔名為："+name);
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        TestThread06 t1 = new TestThread06("https://www.baidu.com/img/PCtm_d9c8750bed0b3c7d089fa7d55720d6cf.png","1.jpg");
        TestThread06 t2 = new TestThread06("https://www.baidu.com/img/PCtm_d9c8750bed0b3c7d089fa7d55720d6cf.png","2.jpg");
        TestThread06 t3 = new TestThread06("https://www.baidu.com/img/PCtm_d9c8750bed0b3c7d089fa7d55720d6cf.png","3.jpg");
        // 建立執行服務
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(3);
        //提交執行
        Future<Boolean> r1 = ser.submit(t1);
        Future<Boolean> r2 = ser.submit(t2);
        Future<Boolean> r3 = ser.submit(t3);
        // 獲取結果
        boolean rs1 = r1.get();
        boolean rs2 = r2.get();
        boolean rs3 = r3.get();
        //關閉服務
        ser.shutdownNow();
    }
}
//下載器
class WebDownLoader3{
    //下載方法
    public void downloader(String url,String name) {
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

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