《尚硅谷多线程》课件

《尚硅谷多线程》什么是多线程1程序的执行单元线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它包含了程序的执行上下文。2共享进程资源多个线程可以同时运行在同一个进程中，它们共享进程的内存空间和资源。3独立执行每个线程可以独立地执行自己的代码，并拥有自己的执行栈和局部变量。多线程的优势提高程序效率多线程可以充分利用多核CPU的资源，提升程序执行速度。增强用户体验多线程可以使程序在执行某些操作时，不会阻塞主线程，提升用户体验。提高网络效率多线程可以同时处理多个网络请求，提高网络效率。多线程的应用场景Web服务器处理多个用户的并发请求，提高网站的响应速度。游戏开发实现游戏中的多任务处理，例如AI、物理引擎、渲染等。桌面应用提高应用程序的响应能力，例如同时进行下载、更新等操作。移动应用增强移动应用程序的性能，例如多线程下载、后台任务处理等。创建线程的两种方式1继承Thread类创建一个继承自Thread类的子类,并重写run()方法。在run()方法中实现线程要执行的任务。2实现Runnable接口创建一个实现Runnable接口的类,并实现run()方法。创建Thread对象,并将Runnable接口的实现类对象作为参数传递给Thread对象的构造方法。Thread类Thread类Java中，Thread类代表一个线程。它封装了线程的创建、启动、执行、停止等操作。Thread类方法start()：启动线程，调用线程的run()方法run()：线程执行的代码块sleep()：让线程暂停一段时间interrupt()：中断线程Runnable接口定义Runnable接口定义了一个run()方法，用于封装线程要执行的任务代码。实现创建线程时，可以将实现Runnable接口的类实例作为参数传递给Thread类的构造方法。优势提供了一种简洁的方式来创建和管理线程，并支持多线程共享同一个任务代码。线程的生命周期新建(New)线程对象被创建，但还没有开始运行。就绪(Runnable)线程已经准备好了，正在等待CPU时间片。运行(Running)线程正在执行任务。阻塞(Blocked)线程被阻塞，无法执行任务，例如等待I/O操作完成或同步锁。死亡(Terminated)线程执行完成或出现异常，不再继续运行。线程的状态运行状态线程正在执行任务。就绪状态线程已准备好执行，但正在等待CPU资源。阻塞状态线程正在等待某个事件发生，例如I/O操作完成或锁释放。线程的优先级优先级概念线程的优先级决定了线程在竞争CPU资源时的优先权，优先级高的线程更容易获得CPU时间片。优先级设置可以使用`Thread.setPriority(intpriority)`方法设置线程的优先级，优先级值介于1（最低）到10（最高）之间。优先级影响优先级高的线程更容易获得CPU时间片，但这并不保证它始终能获得CPU，也无法保证它能先执行完成。线程同步概述1资源竞争多个线程访问共享资源时，可能会出现资源竞争问题。2数据一致性线程同步可以保证数据的一致性，防止数据被意外修改。3程序正确性线程同步是确保程序正确性和稳定性的重要机制。synchronized关键字同步方法:使用synchronized修饰方法,保证同一时间只有一个线程可以访问该方法.同步代码块:使用synchronized(对象)修饰代码块,保证同一时间只有一个线程可以访问该代码块.synchronized关键字基于对象锁机制,确保线程安全,并解决数据竞争问题.Lock接口同步锁Lock接口提供了一种比synchronized更灵活的线程同步机制，它允许更精细的控制和更高的性能。ReentrantLockReentrantLock是Lock接口的主要实现类，它支持重入锁，允许同一个线程多次获取锁，而不会造成死锁。公平锁ReentrantLock支持公平锁，确保线程获取锁的顺序按照等待时间来排列，而不是随机的。ConditionReentrantLock与Condition结合使用，可以实现更复杂的线程同步，例如等待和通知机制。生产者消费者问题生产者生产者不断地生产产品，并将产品放入缓冲区。消费者消费者从缓冲区中获取产品，并进行消费。管程Monitor同步机制管程是一种重要的同步机制，它为多个线程提供了一种安全访问共享资源的方式。代码结构管程通常包含数据和操作数据的过程，这些过程会自动进行同步操作。高效管理它简化了并发编程，并能有效地防止数据竞争和死锁。管程Monitor的经典应用管程Monitor在多线程编程中有着广泛的应用，例如：生产者消费者问题读者写者问题哲学家进餐问题信号量条件变量Condition等待和通知机制Condition变量是用来控制线程之间通信的机制，它允许线程等待特定条件的发生，并被其他线程通知条件已经满足。await()方法线程调用await()方法会阻塞，直到其他线程调用signal()方法通知它，或被中断。signal()方法线程调用signal()方法会唤醒一个正在等待该Condition变量的线程。管程Monitor与Condition联合使用1更精细控制Condition变量提供更精细的线程同步控制。2资源管理Monitor确保资源访问的互斥性。3高效协作协作线程之间可以高效地通信。死锁的概念多个线程互相等待对方释放资源，导致所有线程都无法继续执行当两个或多个线程因争夺资源而陷入相互等待的循环，称为死锁一旦发生死锁，所有线程都会被阻塞，无法继续执行产生死锁的四个必要条件1互斥条件资源只能被一个线程占有2请求和保持条件线程已经占有至少一个资源，并请求新的资源3不可剥夺条件线程已经占有的资源，不能被其他线程强行剥夺4循环等待条件多个线程形成一个循环等待资源的链如何避免死锁1破坏死锁的四个必要条件避免死锁的关键在于破坏产生死锁的四个必要条件中的一个或多个。2资源有序分配为所有资源分配一个唯一的编号，线程申请资源时，必须按照编号从小到大申请。3避免资源的循环等待设置一个时间限制，如果线程在规定时间内无法获得所需资源，就释放已获得的资源，并重新申请。线程池概述资源管理线程池是一种管理和复用线程的机制，可以有效地控制线程的数量，避免频繁创建和销毁线程，提高资源利用率。任务调度线程池可以将任务分配给空闲的线程执行，并可以控制任务执行的顺序和优先级，提高任务执行效率。性能优化线程池可以减少线程创建和销毁的开销，避免频繁切换线程上下文，降低系统开销，提升性能。线程池的好处提高效率复用线程，减少创建和销毁线程的开销，提高程序效率。方便管理线程池可以有效地管理线程数量，防止线程过多导致系统资源耗尽。控制并发线程池可以控制并发线程数量，防止并发线程过多导致系统资源耗尽。线程池的实现原理1任务队列存储待执行的任务2线程池管理线程的创建和销毁3工作线程从任务队列中获取任务并执行线程池的使用示例使用线程池可以简化多线程编程，提高程序效率。例如，使用Executors.newFixedThreadPool()创建一个固定大小的线程池，并使用execute()方法提交任务。示例代码如下：ExecutorServiceexecutor=Executors.newFixedThreadPool(5);for(inti=0;i<10;i++){executor.execute(newRunnable(){@Overridepublicvoidrun(){//任务逻辑}});}executor.shutdown();自定义线程池灵活定制您可以根据应用程序的具体需求定制线程池的大小、线程的类型和任务的处理方式。优化性能您可以根据应用程序的负载情况调整线程池的大小，以优化性能并提高效率。实现特殊功能您可以通过自定义线程池来实现一些特殊的功能，例如优先级任务的处理、任务的超时控制等。Callable接口任务执行Callable接口用于表示一个可执行的任务，并且可以返回一个结果。泛型返回值Callable接口定义了一个call()方法，该方法可以返回任何类型的结果。异常处理Callable接口允许在任务执行过程中抛出异常。Future接口1结果获取Future接口表示异步计算的结果，可以通过get()方法获取结果。2状态判断使用isDone()方法判断任务是否完成，使用isCancelled()方法判断任务是否被取消。3异常处理get()方法在获取结果