day23-线程篇（一）

野生程序员y2025-08-05 11:40

目录

一.多线程基础

概述：

1.进程与线程

1.1什么是程序？

[1.2 什么是进程？](#1.2 什么是进程？)

1.3什么是线程？

[1.4 进程与线程的区别](#1.4 进程与线程的区别)

[2. 线程基本概念](#2. 线程基本概念)

[3. 线程的创建与启动](#3. 线程的创建与启动)

[4. 线程的创建方式](#4. 线程的创建方式)

[5. 线程的命名](#5. 线程的命名)

[6. 线程的休眠（暂停）](#6. 线程的休眠（暂停）)

7.线程的优先级

8.小结

[二. 线程的状态及常用方法](#二. 线程的状态及常用方法)

1.线程的状态

[2. 线程的插队：join( )方法](#2. 线程的插队：join( )方法)

[3. join( )方法和sleep( )方法的区别](#3. join( )方法和sleep( )方法的区别)

[4. 线程的中断：interrupt( )方法](#4. 线程的中断：interrupt( )方法)

[5. 线程的让出：yield( )方法](#5. 线程的让出：yield( )方法)

[5.1 yield( )方法的作用](#5.1 yield( )方法的作用)

[6. 守护线程（Daemon Thread）](#6. 守护线程（Daemon Thread）)

[6.1 用户线程与守护线程的区别](#6.1 用户线程与守护线程的区别)

[6.2 设置守护线程](#6.2 设置守护线程)

三.Synchronized同步锁

1.什么是Synchronized同步锁？

[2.synchronized 关键字的用法](#2.synchronized 关键字的用法)

3.synchronized修饰实例方法

4.synchronized修饰静态方法

5.synchronized修饰代码块

[6.synchronized 关键字的补充](#6.synchronized 关键字的补充)

一.多线程基础

概述：

现代操作系统（Windows，macOS，Linux）都可以执行多任务。多任务就是同时运行多个任务。例如：播放音乐的同时，浏览器可以进行文件下载，同时可以进行QQ消息的收发。

1.进程与线程

1.1什么是程序？

程序是含有指令和数据的文件，被存储在磁盘或其他数据存储设备中，可以理解为程序是包含静态代码的文件，例如：浏览器软件，音乐器播放器。

1.2 什么是进程？

进程是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位。在windows系统中，每一个正在执行的exe文件或后台服务，都是一个进程，由操作系统统一管理并分配资源，因此进程是动态的。

例如：正在运行的浏览器就是一个进程。

1.3什么是线程？

某些进程内部还需要同时执行多个子任务。例如：我们在使用WPS时，WPS可以让我们一边打字，一边进行拼写检查，同时还可以在后台进行自动保存和上传云文档，我们把子任务称为线程。

进程和线程的关系就是：一个进程可以包含一个或多个线程，但至少会有一个主线程。

复制代码 
                        ┌──────────┐
                        │Process   │
                        │┌────────┐│
            ┌──────────┐││ Thread ││┌──────────┐
            │Process   ││└────────┘││Process   │
            │┌────────┐││┌────────┐││┌────────┐│
┌──────────┐││ Thread ││││ Thread ││││ Thread ││
│Process   ││└────────┘││└────────┘││└────────┘│
│┌────────┐││┌────────┐││┌────────┐││┌────────┐│
││ Thread ││││ Thread ││││ Thread ││││ Thread ││
│└────────┘││└────────┘││└────────┘││└────────┘│
└──────────┘└──────────┘└──────────┘└──────────┘
┌──────────────────────────────────────────────┐
│               Operating System               │
└──────────────────────────────────────────────┘

线程是一个比进程更小的执行单位（CPU的最小执行单位）。一个进程在其执行的过程中可以产生多个线程。与进程不同的是，同类的多个线程共享同一块内存空间和一组系统资源， 所以系统在产生一个线程，或是在各个线程之间作切换工作时，负担要比进程小得多。

1.4 进程与线程的区别
  • 根本区别：进程是操作系统资源分配的基本单位，而线程是处理器任务调度和执行的基本单位。
  • 资源开销：每个进程都有独立的代码副本和数据空间，进程之间的切换，资源开销较大；线程可以看作是轻量级的进程，每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器，线程之间的切换，资源开销小。
  • 包含关系：一个进程内包含有多个线程，在执行过程中，线程的执行不是线性串行的，而是多条线程并行共同完成；
  • 影响关系：一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其他进程产生影响；一个线程崩溃，会导致整个进程退出。所以多进程要比多线程健壮；
  • 执行过程：每个独立的进程有程序运行的入口和程序出口。但是线程不能独立执行，必须依存在应用程序（进程）中，由应用程序提供多个线程执行控制；
复制代码 
// 程序：程序是含有指令和数据的文件，被存储在磁盘或其他的数据存储设备中，可以理解为程序是包含静态代码的文件
// 多进程：进程是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位。
// 多线程：线程是操作系统运行时，能够调度的最小单位，它被包含在进程中，时进程在运行过程中的一个单位
// 多线程的应用场景：
// 软件中的耗时操作，拷贝和迁移文件，加载大量的资源的时候
// 所有的后台服务器
// 所有的聊天软件

2. 线程基本概念

单线程：单线程就是进程中只有一个线程。

复制代码 
public class SingleThread {
  	public static void main(String[] args) {
          for (int i = 0; i < 10000; i++) {
              System.out.print(i + " ");
          }
  	}
}

多线程：由一个以上的线程组成的程序称为多线程程序。Java中，一定是从主线程开始执行（main方法），然后在主线程的某个位置创建并启动新的线程。

复制代码 
public class MultiThread {
	public static void main(String[] args) {
        // 创建2个线程
		Thread t1 = new Thread(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {
				for (int i = 0; i < 10000; i++) {
					System.out.println("线程1：" + i + " ");
				}
			}
		});
		Thread t2 = new Thread(new Runnable() {

			@Override
			public void run() {
				for (int i = 0; i < 10000; i++) {
					System.out.println("线程2：" + i + " ");
				}
			}
		});

        // 启动2个线程
		t1.start();
		t2.start();
	}
}

3. 线程的创建与启动

  • 通过创建Thread实例，完成线程的创建。

    • 线程的内部实现可以通过继承Thread类、实现Runnable接口等方式进行封装。

  • 通过调用Thread实例的start()方法启动新线程。

  • 查看Thread类的源代码，会看到start()方法内部调用了一个private native void start0()方法，native修饰符表示这个方法是由JVM虚拟机内部的C代码实现的本地方法，由JVM根据当前操作系统进行本地实现。

    package thread;

    public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {

    复制代码 
          for (int i = 0; i < 100; i++){
          System.out.println("main线程：" + i);
      }
      ThreadOne t1 = new ThreadOne();
      t1.start();

    // for (int i = 0; i < 100; i++){
    // System.out.println("main线程：" + i);
    // }

    复制代码 
      }

    }

注意：直接调用Thread实例的run()方法是无效的，因为直接调用run()方法，相当于调用了一个普通的Java方法，当前线程并没有任何改变，也不会启动新线程。

4. 线程的创建方式

方式1：

通过继承Thread,重写Thread类中run()方法。main主线程中new一个Thread的子类，然后调用start()方法。

复制代码 
package thread;

public class ThreadOne extends  Thread{
    public ThreadOne(String name){
        super(name);
    }
    public ThreadOne(){
        super();
    }
    public void run(){
        for(int i = 0; i < 100; i++){
            System.out.println(getName() + "：" + i);
        }
    }
}


main
        ThreadOne t1 = new ThreadOne();
        t1.start();

方式2：java.lang.Runnable 接口实现多线程，创建一个实现Runnable接口的实现类，重写run方法

创建Runable的实现类的对象r1，创建Thread类对象，构造方法中传递Runnable接口的实现类对象

调用start方法的启动线程。

复制代码 
 public static void main(String[] args) {
        ThreadTwo t2 = new ThreadTwo();
        Thread t = new Thread(t2);
        t.start();
        for (int i=0; i < 100; i++){
            System.out.println("main线程：" + i);
        }
    }
}
class ThreadTwo implements Runnable{
    public void run(){
        for(int i = 0; i < 100; i++){
            System.out.println("线程1：" + i);
        }
    }
}

方式3：实现 java.util.concurrent.Callable 接口，允许子线程返回结果、抛出异常。

复制代码 
// 实现子线程
public class SubThread implements Callable<Integer>{
    private int begin,end;
    public SubThread(int begin,int end){
        this.begin = begin;
        this.end = end;
    }
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int result = 0;
        for(int i=begin;i<=end;i++){
            result+=i;
        }
        return result;
      }
}

5. 线程的命名

  • 调用父类的setName()方法或在构造方法中给线程名字赋值。

  • 如果没有为线程命名，系统会默认指定线程名，命名规则是Thread-N的形式。

    package thread.method;

    import thread.ThreadOne;

    public class Demo01 {
    // 给线程设置名字
    // setName()方式设置线程名
    // 调用有参构造设置线程名
    public static void main(String[] args) {
    ThreadOne t1 = new ThreadOne();
    t1.setName("线程1");
    t1.start();
    // 使用构造方法设置线程名
    ThreadOne t2 = new ThreadOne("线程2");
    t2.start();
    // Runable作为参数
    Runnable r = new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程正在运行");
    }
    };
    Thread t3 = new Thread(r,"西红柿");
    t3.start();
    }
    }

6. 线程的休眠（暂停）

可以调用Thread.sleep(long millis),强迫当前相乘按照毫秒值休眠。

复制代码 
package thread.method;

import java.sql.SQLOutput;

public class Demo08 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("main线程进入");
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void  run() {
                // 获取当前的系统时间
                long start = System.currentTimeMillis();
                System.out.println("进入t1线程");
                try {
                    Thread.sleep(5000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    System.out.println("中断t1线程，消耗时间为:"+(System.currentTimeMillis()-start)+"毫秒");
                    e.printStackTrace();
                    return;
                }
                System.out.println("结束t1线程，消耗时间为："+(System.currentTimeMillis()-start)+"毫秒");
            }
        },"t1线程");
        t1.start();
        // 让主线程休眠
        Thread.sleep(1000*3);
        System.out.println("main线程结束");
        // main主线程修改t1线程中断状态=true
        // t1线程检测中断状态=true，则抛出InterruptedException异常， 子线程执行结束
//        t1.interrupt();
    }
}

7.线程的优先级

  • 在线程中通过setPriorty(int n)设置线程优先级，范围为1-10，默认为5.
  • 优先级高的线程被操作系统调度的优先级较高。

提示：并不能代表，通过设置优先级来确保高优先级的线程一定会先执行。

8.小结

  • Java用Thread对象表示一个线程，通过调用start()启动一个新线程；
  • 一个线程对象只能调用一次start()方法；
  • 线程的执行代码写在run()方法中；
  • 线程调度由操作系统决定，程序本身无法决定调度顺序；

二. 线程的状态及常用方法

1.线程的状态

在Java程序中，一个线程对象通过调用start()方法启动线程，并且在线程获取CPU时，自动执行run()方法。run()方法执行完毕，代表线程的生命周期结束。

  • 线程终止的原因有：
    • 线程正常终止：run()方法执行到return语句返回；
    • 线程意外终止：**run()**方法因为未捕获的异常导致线程终止；
    • 对某个线程的Thread实例调用**stop()**方法强制终止（宇宙超级无敌强烈不推荐）；

2. 线程的插队：join( )方法

复制代码 
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("主线程Main：开始执行，即将创建并调用子线程");

        // 创建并启动子线程
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start();

        // 主线程调用myThread子线程的join()方法
        myThread.join(); // 子线程插队，插入到当前线程main的执行序列前
        
        System.out.println("主线程Main：当子线程myThread执行完毕后，主线程Main再执行");
    }
}
    • 综上所述：join()方法实际上是通过调用wait()方法， 来实现同步的效果的。
      • 例如：A线程 中调用了B线程 的join()方法，则相当于A线程 调用了B线程 的wait()方法，在调用了B线程 的wait()方法后，A线程 就会进入WAITING或者TIMED_WAITING等待状态，因为它相当于放弃了CPU的使用权。

    • 注意：join(0)的意思不是A线程 等待B线程 0秒，而是A线程 等待B线程 无限时间，直到B线程 执行完毕：即join(0)=join()；

      public class Thread implements Runnable
      public final void join() throws InterruptedException {
      join(0);
      }

      复制代码 
      public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException {
    long base = System.currentTimeMillis();
    long now = 0;

    if (millis < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
    }

    if (millis == 0) {
        while (isAlive()) {
            // 无限等待
            wait(0);
        }
    } else {
        while (isAlive()) {
            long delay = millis - now;
            if (delay <= 0) {
                break;
            }
            // 计时等待
            wait(delay);
            now = System.currentTimeMillis() - base;
        }
    }
}

      }

3. join( )方法和sleep( )方法的区别

    • 两个方法都可以实现类似"线程等待"的效果，但是仍然有区别；
    • join()是通过在内部使用synchronized + wait()方法来实现的，所以join()方法调用结束后，会释放锁；
    • sleep()休眠没有结束前，不会释放锁；

4. 线程的中断：interrupt( )方法

如果线程需要执行一个长时间任务，就可能需要能中断线程。中断线程就是其他线程给该线程发一个信号，该线程收到信号后结束执行run()方法，使得自身线程能立刻结束运行。

注意事项：

  • 线程被Object.wait(), Thread.join()和Thread.sleep()三种方法阻塞或等待，此时调用该线程的interrupt()方法，那么该线程将抛出一个 InterruptedException中断异常，从而提前终结被阻塞状态。
  • 如果线程没有被阻塞或等待，调用 interrupt()将不起作用，直到执行到wait(),sleep(),join()等方法进入阻塞或等待时，才会抛出 InterruptedException异常；

5. 线程的让出：yield( )方法

5.1 yield( )方法的作用
    • 线程通过调用yield()方法告诉JVM的线程调度，当前线程愿意让出CPU给其他线程使用。
    • 至于系统是否采纳，取决于JVM的线程调度模型：分时调度模型 和抢占式调度模型
      • 分时调度模型 ：所有的线程轮流获得 cpu的使用权,并且平均分配每个线程占用的 CPU 时间片；
      • 抢占式调度模型 ：优先让可运行池中优先级高的线程占用 CPU，如果可运行池中的线程优先级相同，那么就随机选择一个线程，使其占用CPU。（JVM虚拟机采用的是抢占式调度模型 ）

6. 守护线程（Daemon Thread）

6.1 用户线程与守护线程的区别
    • 用户线程：我们平常创建的普通线程；
    • 守护线程 ：用来服务于用户线程的线程，在JVM中，所有非守护线程都执行完毕后，无论有没有守护线程，虚拟机都会自动退出；而守护线程执行结束后，虚拟机不会自动退出。
6.2 设置守护线程

  • 在调用start()方法前，调用setDaemon(true)把该线程标记为守护线程

    Thread myThread = new Thread();
    myThread.setDaemon(true);
    myThread.start();

    public class Main {

    复制代码 
      public static void main(String[] args) {
      long startTime = System.currentTimeMillis();

      // 创建并启动子线程
      new Thread() {
          @Override
          public void run() {
              //子线程休眠10秒钟
              try {
                  Thread.sleep(10*1000);
              } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
              }
              System.out.println("普通用户线程，运行耗时" + (System.currentTimeMillis() - startTime));
          }
      }.start();

      //主线程休眠3秒，确保在子线程之前结束休眠
      try {
          Thread.sleep(3*1000);
      } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
      }

      System.out.println("Main主线程，运行耗时 " + (System.currentTimeMillis() - startTime));
  }

    }

运行结果分析：普通用户线程，在没有完成打印内容的时候，JVM是不会被结束。

三.Synchronized同步锁

1.什么是Synchronized同步锁？

Synchronized同步锁，简单来说，使用Synchronized关键字将一段代码逻辑，用一把锁给锁起来，只有获得了这把锁的线程才访问。并且同一时刻， 只有一个线程能持有这把锁, 这样就保证了同一时刻只有一个线程能执行被锁住的代码，从而确保代码的线程安全.

2.synchronized 关键字的用法

  1. 修饰实例方法：synchronized修饰实例方法, 则用到的锁，默认为this当前方法调用对象；
  2. 修饰静态方法：synchronized修饰静态方法, 则其所用的锁，默认为Class对象；
  3. 修饰代码块：synchronized修饰代码块, 则其所用的锁，是某个指定Java对象；

3.synchronized修饰实例方法

  • 使用当前对象this 充当锁**，** 完成对当前方法的锁定，只有获取this锁的线程才能访问当前方法；
  • 并发过程中，同一时刻，可以有N个线程请求执行方法，但只有一个线程可以持有this锁，才能执行；
  • 不同线程，持有的对象，必须相同；

当使用synchronized 修饰实例方法时, 以下两种写法作用和意义相同：

复制代码 
public class Foo {
    // 实例方法
    public synchronized void doSth1() {
        // 获取this锁，才能执行该方法
    }
    
    // 实例方法
    public void doSth2() {
        synchronized(this) {
           // 获取this锁，才能执行该代码块
        }
    }
}


public static void main(String[] args) {
    // 实例化一个对象
    Foo fa = new Foo();
	
    // 创建不同的线程1
    Thread thread01 = new Thread() {
        public void run() {
            // 使用相同的对象访问synchronized方法
            fa.doSth1();
        }
    };
	
    // 创建不同的线程2
    Thread thread02 = new Thread() {
        public void run() {
            // 使用相同的对象访问synchronized方法
            fa.doSth1();
        }
    };
    
    // 启动线程
    thread01.start();
    thread02.start();
}

4.synchronized修饰静态方法

  • 使用当前对象的Class对象充当锁，完成对当前方法的锁定，只有获取Class锁的线程才能访问当前方法；

  • 不同线程，持有的对象，可以不同，但必须相同class类型；

    public class Foo {
    // 静态方法
    public synchronized static void doSth1() {
    // 获取当前对象的Class对象锁，才能执行该方法
    }

    复制代码 
      // 实例方法
  public static void doSth2() {
      synchronized(this.getClass()) {
      	// 获取当前对象的Class对象锁，才能执行该代码块
      }
  }

    }

    public static void main(String[] args) {
    // 创建不同的对象(相同类型)
    Foo fa = new Foo();
    Foo fb = new Foo();

    复制代码 
      // 创建不同线程1
  Thread thread01 = new Thread() {
      public void run() {
          // 使用不同的对象访问synchronized方法
          fa.doSth2();
      }
  };

  // 创建不同线程2
  Thread thread02 = new Thread() {
      public void run() {
          // 使用不同的对象访问synchronized方法
          fb.doSth2();
      }
  };

  // 启动线程
  thread01.start();
  thread02.start();

    }

5.synchronized修饰代码块

复制代码 
synchronized(自定义对象) {
   //临界区
}

6.synchronized 关键字的补充

  • 当一个线程访问对象的一个synchronized(this)同步代码块时，另一个线程仍然可以访问该对象中的非synchronized(this)同步代码块。

, 所有的线程都可以自由地访问对象中的代码, 而synchronized关键字只是限制了线程对于已经加锁的同步代码块的访问，并不会对其他代码做限制。所以，同步代码块应该越短小越好。

  • 父类中synchronized修饰的方法，如果子类没有重写，则该方法仍然是线程安全性；如果子类重写，并且没有使用synchronized修饰，则该方法不是线程安全的；
  • 在定义接口方法时，不能使用synchronized关键字；
  • 构造方法不能使用synchronized关键字，但可以使用synchronized代码块来进行同步；
  • 离开synchronized代码块后，该线程所持有的锁，会自动释放；
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