1.什么是多線程

定義：多線程是指在一個(gè)程序中同時(shí)執(zhí)行多個(gè)線程的技術(shù)。每個(gè)線程代表一個(gè)獨(dú)立的執(zhí)行路徑，但共享相同的內(nèi)存空間和系統(tǒng)資源。

優(yōu)勢(shì)：

• 提高CPU利用率? ：當(dāng)一個(gè)線程等待I/O操作時(shí)，另一個(gè)線程可以繼續(xù)執(zhí)行

• 改善響應(yīng)性? ：用戶界面保持響應(yīng)，后臺(tái)處理任務(wù)

• 并發(fā)處理任務(wù)? ： 同時(shí)處理多個(gè)請(qǐng)求或計(jì)算

平時(shí)我們使用的大多都是單線程也就是main線程，雖然已經(jīng)可以完成大部分的工作，但是如果任務(wù)量一旦多起來(lái)，那么你程序的吞吐量或許會(huì)指數(shù)型下降。這時(shí)候，能多點(diǎn)“幫手”一起完成任務(wù)就是至關(guān)重要的了，接下來(lái)我們來(lái)說(shuō)下如何創(chuàng)建多線程

2.多線程的常見(jiàn)實(shí)現(xiàn)方式

2.1 繼承Thread類

這是最經(jīng)典也是最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式，只需要自定義類繼承java.lang.Thread類，重寫(xiě)其run()方法，run()方法中定義了線程執(zhí)行的具體任務(wù)。創(chuàng)建該類的實(shí)例后，通過(guò)調(diào)用start()方法啟動(dòng)線程。

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        // 線程執(zhí)行的代碼
    }
}

// 使用
MyThread thread1 = new MyThread();
thread1.start();  // 啟動(dòng)線程

使用Thread雖然簡(jiǎn)單，但是有個(gè)非常顯而易見(jiàn)的缺點(diǎn)：由于java只支持單繼承，所以MyThread這個(gè)類不能再繼承其他的父類。

2.2實(shí)現(xiàn)Runnable接口

實(shí)現(xiàn)Runnable接口也可以創(chuàng)建多線程，并且沒(méi)有繼承Thread類的缺點(diǎn)，這也是開(kāi)發(fā)中推薦使用的多線程實(shí)現(xiàn)的方式之一

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        // 線程執(zhí)行的代碼

    }
}

// 使用
Thread thread2 = new Thread(new MyRunnable());
thread2.start();

2.3實(shí)現(xiàn)Callable接口與Future

java.util.concurrent.Callable接口類似于Runnable，不同點(diǎn)在于Callable的call()方法可以有返回值并且可以拋出異常。要執(zhí)行Callable任務(wù)，需將它包裝進(jìn)一個(gè)FutureTask，因?yàn)門(mén)hread類的構(gòu)造器只接受Runnable參數(shù)，而FutureTask實(shí)現(xiàn)了Runnable接口。

class MyCallable implements Callable<Integer> {
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        // 線程執(zhí)行的代碼，這里返回一個(gè)整型結(jié)果
        return 1;
    }
}

public static void main(String[] args) {
    MyCallable task = new MyCallable();

    //使用FutureTask包裝
    FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(task);
    Thread t = new Thread(futureTask);
    
    t.start();

    try {
        Integer result = futureTask.get(); // 獲取線程執(zhí)行結(jié)果

        System.out.println("Result: " + result);
    } catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

可以看到，使用這種方法編程稍微有些復(fù)雜，所以我更推薦平時(shí)使用第二種方式去開(kāi)啟線程

3.線程的并發(fā)安全問(wèn)題

3.1問(wèn)題拋出

在jvm的內(nèi)存結(jié)構(gòu)中，多線程之間有一塊共享的區(qū)域是堆內(nèi)存，該區(qū)域經(jīng)常存放對(duì)象、數(shù)組等，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，平時(shí)new出來(lái)的對(duì)象大部分都放在了堆內(nèi)存中，此時(shí)如果我們隨意地使用多線程就會(huì)引發(fā)一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題——線程并發(fā)安全問(wèn)題。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：有100張票，3個(gè)線程去分，結(jié)果會(huì)如何？

//開(kāi)啟三個(gè)線程
Thread thread1 = new Mythread();
Thread thread2 = new Mythread();
Thread thread3 = new Mythread();

thread1.start();
thread2.start();
thread3.start();

//主線程休眠1秒
Thread.sleep(1000);
System.out.println("執(zhí)行了"+ticket.count+"次");

我們可以清楚的觀察到不僅票的數(shù)量不是遞減的，總執(zhí)行的次數(shù)也對(duì)不上，這就是多線程環(huán)境下的并發(fā)安全問(wèn)題。

3.2解析問(wèn)題

問(wèn)題的根本就是ticket是全局共享的，對(duì)于對(duì)象成員變量的修改，線程會(huì)先拿到值后再做修改，由于這兩步并不是同時(shí)進(jìn)行的，所以會(huì)導(dǎo)致在一個(gè)線程做修改之前，另一個(gè)線程拿到了修改前的值，比如t1先取100，在做-1之前，t2也取到了100，兩個(gè)線程先后做-1操作，此時(shí)t3來(lái)拿值，取到了98，不僅少了99這個(gè)狀態(tài)，票數(shù)100也出現(xiàn)了兩次，在打印的時(shí)候，由于各個(gè)線程順序的不確定性，也會(huì)出現(xiàn)后打印的票數(shù)比前打印的票數(shù)多的情況。

那怎么解決問(wèn)題呢？

3.3 synchronized關(guān)鍵字

定義：Java語(yǔ)言的關(guān)鍵字，用于實(shí)現(xiàn)線程同步。當(dāng)修飾方法或代碼塊時(shí)，同一時(shí)間僅允許一個(gè)線程執(zhí)行該同步區(qū)域，其他線程需等待當(dāng)前線程釋放鎖。

synchronized就像是一把鎖，當(dāng)一個(gè)線程想要執(zhí)行被synchronized修飾的方法時(shí)，就必須先拿到鎖才能執(zhí)行，之后又有線程想執(zhí)行該方法后就會(huì)被阻塞，直到鎖被釋放才能去競(jìng)爭(zhēng)鎖，競(jìng)爭(zhēng)成功后就可以執(zhí)行方法

synchronized有三種實(shí)現(xiàn)方法：

1.同步實(shí)例方法

public class BankAccount {
    private int balance = 1000;
    
    // 鎖住當(dāng)前賬戶對(duì)象（this）
    public synchronized void withdraw(int amount) {
        if (balance >= amount) {
            balance -= amount;
        }
    }
    
}

由于鎖的是同步方法，所以實(shí)際上是對(duì)這個(gè)對(duì)象（this）進(jìn)行了上鎖，這就導(dǎo)致只有在多線程一起使用這個(gè)對(duì)象的時(shí)候才可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)隔離，如果又new了一個(gè)BankAccount對(duì)象，這時(shí)候就不能實(shí)現(xiàn)隔離，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，把這個(gè)對(duì)象當(dāng)作是一間房子，鎖同步方法僅僅只能防止別人進(jìn)你家，不能防止別人進(jìn)其他人家。

2.同步靜態(tài)方法

public class BankAccount {
    private int balance = 1000;
    
    // 鎖住當(dāng)前賬戶對(duì)象（this）
    public static synchronized void withdraw(int amount) {
        if (balance >= amount) {
            balance -= amount;
        }
    }
    
}

static修飾后的方法就是靜態(tài)方法，生命周期上升到類的級(jí)別，與類強(qiáng)綁定，這時(shí)候使用synchronized修飾后相當(dāng)于鎖住了整個(gè)類，由于類是全局唯一的，所以就解決了創(chuàng)建多對(duì)象后無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)隔離的情況了，再拿剛剛例子來(lái)說(shuō)，這次別人既進(jìn)不來(lái)你家，也進(jìn)不去其他的房子里。萬(wàn)事大吉了！

3.同步代碼塊

public class BankAccount {
    private int balance = 1000;
     private final Object lock = new Object();  // 專門(mén)的鎖對(duì)象
    
    // 鎖住當(dāng)前賬戶對(duì)象（this）
    public  void withdraw(int amount) {
       synchronized(lock) { // 使用專門(mén)的鎖對(duì)象
        if (balance >= amount) {
            balance -= amount;
        }
      }
    }
    
}

public class BankAccount {
    private int balance = 1000;
    
    // 鎖住當(dāng)前賬戶對(duì)象（this）
    public  void withdraw(int amount) {
       synchronized(Object.class) { // 使用全局的類上鎖
        if (balance >= amount) {
            balance -= amount;
        }
      }
    }
    
}

相比于前兩種，這一種方法可以做到鎖的粒度更細(xì)，性能會(huì)有所提升，在synchronized（）中，你既可以模擬第一種方法鎖住對(duì)象，也可以模擬第二種方法使用類去全局上鎖，兩者效果均不變。

3.4解決問(wèn)題

好了，我們已經(jīng)大概了解了synchronized關(guān)鍵字的使用，接下來(lái)就是解決遺留的問(wèn)題了，方法很簡(jiǎn)單，直接在buyTicket()前使用synchronized關(guān)鍵字修飾一下即可。

  public synchronized static void buyTicket() {
            ticketid--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "買了票，現(xiàn)在還剩下" + ticketid + "張");
            count++;
    }

加上sychronized后我們?cè)賮?lái)查看結(jié)果

現(xiàn)在無(wú)論我們執(zhí)行多少次，結(jié)果都不會(huì)出問(wèn)題了。

總結(jié)

到此這篇關(guān)于java多線程的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java多線程內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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