《创建多线程程序》课件

创建多线程程序多线程编程能够有效利用计算机资源，提高程序效率，同时还能改善用户体验课程大纲多线程概述创建线程

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22.了解多线程的概念，优点和应学习如何使用类和Thread用场景接口创建线程Runnable线程的生命周期线程同步

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44.了解线程的不同状态，包括新学习使用关键synchronized建，运行，阻塞，等待，终止字，和方法实wait notify现线程同步什么是多线程并行执行资源共享响应能力多个线程可以同时运行，提高程序效率多个线程可以共享相同的资源，例如内存多线程可以使程序更具响应能力，即使一和文件个线程被阻塞，其他线程仍可继续执行多线程的优点提高效率响应速度更快增强程序的健壮性简化编程模型多个线程可以同时执行不同在需要处理多个用户请求时如果一个线程出现错误，不将复杂的任务分解为多个线的任务，充分利用资源，使用多线程可以提高程序会影响其他线程的正常运行程，可以简化程序的编写，CPU，提高程序的执行效率的响应速度，避免用户长时，提高程序的健壮性提高代码的可读性和可维护间等待性多线程的应用场景提高效率响应速度多个线程同时执行不同的任务，在程序中，使用多线程可以GUI可以提高程序的整体执行效率，避免主线程被阻塞，从而提高程特别是在需要进行大量计算或处序的响应速度和用户体验理操作的情况下IO并发访问服务器端多线程可以用于多个用户同时访在服务器端程序中，使用多线程问同一个资源，例如数据库或文可以处理来自多个用户的请求，件系统，提高资源利用率提高服务器的并发处理能力创建线程的基本步骤定义线程类1继承类或实现接口，定义线程的任务代码Thread Runnable创建线程对象2使用线程类或接口创建线程对象，并传递任务代码Runnable启动线程3调用线程对象的方法启动线程，开始执行任务代码start类的使用Thread类Thread类是中用于创建和管理线程的类它提供了多种方法，用于启动、停止、暂停和Thread Java恢复线程构造函数类提供了多个构造函数，用于创建新的线程对象其中最常用的构造函数是Thread，它接受一个实现了接口的对象作为参数ThreadRunnable targetRunnable方法start方法用于启动一个线程调用方法会创建一个新的线程，并调用该线程的start startrun方法接口的使用Runnable定义实现12接口定义了一个方法，我们可以创建实现接口的类Runnable runRunnable该方法包含了线程要执行的代码，并在方法中编写线程的逻辑run实例化启动34通过创建接口实现类的实例使用对象的方法启动线Runnable Threadstart，并将其传递给类的构造函数程，执行方法中的代码Thread run来创建线程对象线程的生命周期新建（）New线程被创建但尚未启动可运行（）Runnable线程已准备就绪，等待获取时间片开始执行CPU运行（）Running线程正在执行任务，拥有资源CPU阻塞（）Blocked线程暂时停止运行，等待某个事件发生，例如操作完成或锁释放I/O终止（）Terminated线程执行完毕或异常终止，不再运行线程的状态新建就绪运行线程对象创建后，尚未启动，处于等线程已经准备好执行，等待分配线程正在执行，占用时间片CPU CPU待开始执行的状态时间片阻塞终止线程正在等待某个事件发生，比如操作或等待其他线程释线程执行完毕或遇到错误退出，不再继续执行IO放资源线程的优先级优先级设置优先级影响优先级分类线程的优先级用于指示线程在竞争资源时高优先级线程更容易获得时间片，最低优先级CPU•MIN_PRIORITY的重要程度从而更快地执行正常优先级•NORM_PRIORITY最高优先级•MAX_PRIORITY线程的同步同步机制多个线程同时访问共享资源时，需要同步机制来保证数据的一致性互斥锁同一时间只允许一个线程访问共享资源，防止数据被多个线程同时修改信号量控制对共享资源的访问，限制同时访问的线程数量关键字synchronized作用使用方法关键字用于保证线程安全，防止多个线程同时访使用关键字修饰方法或代码块，可以将被修饰的synchronized synchronized问共享资源，并确保操作的原子性代码块或方法变成临界区它可以用于同步代码块或同步方法，以控制线程对共享资源的访只有获得锁的线程才能执行临界区的代码，其他线程必须等待锁问释放和方法wait notify等待方法通知方法方法让当前线程进入等待方法唤醒一个等待该对wait notify状态，释放锁象的线程，但该线程必须获得锁才能继续执行通知所有等待线程方法唤醒所有等待该对象的线程，但它们必须获得锁才能继notifyAll续执行线程同步的问题死锁竞争条件数据不一致两个或多个线程互相等待对方释放资源，多个线程同时访问共享资源，导致程序行多个线程对共享数据进行操作时，未进行导致所有线程都无法继续执行，陷入僵局为不可预测，最终结果可能不符合预期同步处理，导致数据被破坏或错误死锁及其预防死锁的定义死锁的条件

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22.死锁是指两个或多个线程相互等待对方释放资源，导致所死锁的发生需要满足四个必要条件互斥、占有且等待、有线程都无法继续执行，陷入僵持状态不可剥夺和循环等待预防死锁的方法避免死锁的措施

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44.预防死锁可以通过破坏死锁的四个必要条件来实现，例如在程序设计时，可以通过合理地分配资源和使用锁机制来，使用资源分配顺序或避免循环等待避免死锁线程池的概念线程池是一种管理线程的机制，它可以有效地提高程序的性能，并节省系统资源线程池预先创建一定数量的线程，并将其放入池中，当有任务需要执行时，从池中获取一个空闲的线程来执行任务，执行完毕后线程并不会销毁，而是返回到线程池中等待下一个任务的分配，这样就避免了频繁创建和销毁线程带来的性能开销类的使用ThreadPoolExecutor核心线程池任务队列核心线程池始终保持活动状态，即使没当线程池中所有核心线程都在处理任务有任务需要处理，它们也会消耗资源时，新任务将被添加到任务队列中等待处理最大线程池拒绝策略最大线程池大小限制了线程池中可以创建的线程数量当任务队列已满并且活当任务队列已满并且线程池已达到最大动线程数小于最大线程池大小时，会创线程数时，会触发拒绝策略来处理无法建新的线程来处理新任务处理的任务和接口Callable Future接口接口Callable Future允许线程在执行完任务后返回结果表示异步计算的结果接口的方法用于执行任务并返接口的方法用于获取异步计算的Callable callFuture get回结果结果异步任务的提交与执行创建异步任务1使用接口创建异步任务Callable创建线程池2使用创建线程池ThreadPoolExecutor提交任务3使用线程池的方法提交任务execute执行任务4线程池会异步执行任务异步任务的提交与执行，是指将任务提交给线程池，由线程池异步执行任务使用接口创建异步任务，使用创Callable ThreadPoolExecutor建线程池，使用线程池的方法提交任务，线程池会异步执行任务execute异步任务的结果获取Future.get1阻塞等待结果Future.isDone2检查任务是否完成Future.cancel3取消未完成的任务接口提供了一系列方法，用于获取异步任务的执行结果可以通过方法阻塞等待结果，并使用Future Future.get Future.isDone方法检查任务是否完成还可以通过方法取消未完成的任务，但不能取消已完成的任务Future.cancel异步任务的取消检查任务状态在取消任务之前，首先要检查任务是否正在执行可以通过对象的状态来Future判断如果任务已完成，则取消操作将不起作用调用方法cancel如果任务正在执行，可以使用对象的方法来请求取消任务该方Future cancel法将尝试停止正在执行的任务但是，如果任务已经运行到不可取消的状态，则方法可能不会成功cancel处理取消结果调用方法后，可以检查返回结果来确定是否成功取消任务如果成功，cancel则任务将停止执行如果失败，则任务将继续执行直到完成并发容器的使用并发队列并发映射并发哈希表并发队列是线程安全的队列，可用于多线并发映射是线程安全的映射，可用于存储并发哈希表是线程安全的哈希表，可用于程环境中高效地存储和检索数据和检索键值对，并提供高效的并发访问存储和检索数据，并提供高效的并发访问的使用ConcurrentHashMap线程安全高效性是中线程安全的哈希表，它允许多采用了一种分段锁机制，将数据结构分ConcurrentHashMap JavaConcurrentHashMap个线程同时访问和修改数据，而不会出现竞争条件成多个段，每个段都有自己的锁，这样多个线程可以同时访问不同的段使用了一种细粒度的锁机制，它只锁定ConcurrentHashMap被修改的元素，而不是整个数据结构，从而提高了并发性能与传统的相比，在高并发情况HashMap ConcurrentHashMap下具有更高的性能，因为它可以有效地减少锁竞争的使用BlockingQueue线程安全的数据结构阻塞机制12是线程安全当队列为空时，从队列中获取BlockingQueue的队列，用于存储和检索元素元素的线程会阻塞，直到有元素加入线程间的协作高效的并发34生产者线程将元素加入队列，可以有效地BlockingQueue消费者线程从队列中获取元素提高多线程程序的并发性能线程安全的单例模式线程安全单例模式实现方式确保单例对象在多线程环境下能够正确地确保一个类只有一个实例，并提供一个全懒汉式•被创建和访问，避免数据竞争和不一致性局访问点来访问这个实例饿汉式•双重检查锁•原子类的使用原子操作线程安全原子类提供对基本数据类型的原原子类保证操作的线程安全，避子操作，确保操作的不可分割性免多线程竞争导致的数据不一致常见原子类提高效率常用的原子类包括相比于传统的同步机制，原子类、通常效率更高，适用于高并发场AtomicInteger AtomicLong、等景AtomicBoolean线程本地变量的使用线程本地变量每个线程都有自己的私有数据存储空间，保证了线程安全类ThreadLocal类提供了一种机制，允许每个线程拥有一个独立的变量副本ThreadLocal使用方法创建对象•ThreadLocal使用方法设置本地变量的值•set使用方法获取本地变量的值•get并发编程的最佳实践清晰的代码逻辑团队协作充分测试使用工具代码逻辑清晰简洁，易于理解团队成员之间良好沟通，协作编写完代码后，需要进行充分充分利用各种工具和框架，提和维护完成代码开发测试，确保代码的正确性和稳升开发效率定性总结多线程编程同步机制12提高程序效率，增强用户体验解决并发访问问题，保证数据一致性线程池并发容器34管理线程资源，提高资源利用率安全高效地管理共享数据问答环节欢迎大家踊跃提问我们将竭诚为您解答关于多线程编程的任何问题让我们一起深入探讨多线程编程的奥秘，并解决您在实践中遇到的难题。