黑马程序员--JAVA<多线程>--多线程
2013-07-30 16:25
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是一个正在执行中的程序.每一个进程执行都有一个执行顺序,该顺序是一个执行路径,或者叫一个控制单元.
2.线程
就是进程中的一个独立的控制单元.线程在控制着进程的执行.
一个进程中至少有一个线程.
3.多线程存在的意义
多线程可以让不同线程的程序同时运行以提高效率。
4.线程的创建方式
1).子类覆盖父类中的run方法,将线程运行的代码存放在run中。
2).建立子类对象的同时线程也被创建。
3).通过调用start方法开启线程。
5.多线程的特性
如:Java VM 启动的时候会有一个进程java.exe
该进程中至少有一个线程负责java程序的执行,而且这个线程运行的代码存在于main方法中.该线程称之为主线程.
扩展:其实更细节说明JVM,JVM启动不止一个线程,还有负责垃圾回收机制的线程.cpu在执行的时候,实际上是在多个线程中切换。
1.定义类继承Thread方法.
2.复写Thread类中的run方法.
目的:将自定义的代码存储在run方法中,让线程运行。
为什么要覆盖run方法?
Thread类用于描述线程。该类就定义了一个功能,用于存储线程要运行的代码。该存储功能就是run方法。
也就是说Thread类中的run方法用于存储线程要运行的代码。
3.调用线程的start方法.
该方法两个作用:启用线程;调用run方法.
d.start(); 开启县城并执行该线程的run方法.
d.run(); 仅仅是对象调用方法。而线程创建了,并没有运行
例1:
运行后会发现运行结果每次都不同。
这是因为多个线程都获取cpu的执行权,cpu执行到谁,谁就运行。所以 t0 和 t1 谁抢到执行权就执行谁。
明确一点:在某一个时刻,只能有一个程序在运行。(多核除外)cpu在做着快速的却换,以达到看上去是同事运行的效果。
我们可以形象的把多线程的运行行为在互相抢夺cpu的执行权
这就是多线程的一个特性:随机性,谁抢到执行。至于执行多长,cpu说的算。
线程代码中设置静态数据,可以被多个线程共享。
如:把例1中的第三行改为:private static int i = 500;
这样i就是静态的数据,这样运行的结果就是tt0和tt1共享这个数据,两个程序一起输出500到1的数字。而不是之前各自输出。
步骤:
1.定义类实现Runnable接口
2.覆盖Runnable接口中的run方法。
将线程要运行的代码存放在该run方法中。
3.通过Thread类建立线程对象。
4.将Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造函数。
要将Runnable接口的子类对象传递给Thread的构造函数的原因是:
自定义的run方法所属的对象是Runnable接口的子类对象,所以要让线程去制定对象的run方法。就必须明确该run方法所属对对象。
5.调用Thread类的start方法开启线程并调用Runnable接口子类的之类的run方法。
例2:
运行发现,i 并不是静态的数据,但是 t0 和 t1 线程共享此数据。
注:
Thread.currentThread():获取当前线程对象。
getName():获取线程名称。
例1和例2中:Thread.currentThread().getName() 就是获取当前线程的名称。
设置线程名称:setName或者构造函数。
冻结状态:放弃了执行资格。sleep(time)--sleep时间到 wait()--notify();
结束冻结状态后进入临时状态。
消亡状态:stop();run方法结束
临时状态:(阻塞状态):具备运行资格,但没有执行权。
格式:Thread-编号 该编号从0开始。
修改名称的代码:
class Test extends Thread
{
Test(String name)
{
super(name);
}
}
实现Runnable:线程代码存放在接口的子类的run方法中。
实现方式好处:避免了单继承的局限性。在定义线程时,建议使用实现方式。
出现问题的原因:
当多条语句在操作同一个线程共享数据时,一个线程对多条语句只执行了一部分,还没有执行完,另一个线程参与进来执行,导致共享数据的错误。
解决办法:
对多条操作共享数据的语句,只能让一个线程都执行完,在执行过程中,其他线程不可以参与执行。
java对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式
就是同步代码块。
synchronized(对象)
{
需要被同步的代码。
}
对象如同锁。持有锁的线程可以在同步中执行,没有持有锁的线程即使获取cpu的执行权也进不去,因为没有获取锁。
同步的前提:
1.必须要有两个或者两个以上的线程。
2.必须是多个线程使用同一个锁。
必须保证同步中只有一个线程在执行。
好处:解决了多线程的安全问题。
弊端:多个线程需要判断锁,较为消耗资源。
同步函数:synchronized作为修饰符修饰函数。同步函数用的锁是this。
如果同步函数被静态修饰后,同步函数的锁不再是this。因为静态方法中也不可以定义this。
静态进内存时,内存中没有本类对象,但是一定有该类对应的字节码文件对象。类名.class 该对象的类型是class。
静态的同步方法使用的锁是该方法所在类的字节码文件对象。类名.class
如何找问题?
1.明确哪些代码是多线程运行代码。
2.明确共享数据。
3.明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的。
例3:
·单例设计模式-懒汉式
同步中嵌套同步。线程间互相要锁,就会出现死锁现象。开发中避免出现死锁。
try
{
r.wait();
}
catch(Exception e)
{
}
r.notify();
wait();
notify();
notifyAll();
都使用在同步中,因为要对持有监视器(锁)的线程操作,所以要使用在同步中,因为只有同步才具有锁。
这些操作线程的方法都定义在Object类中,因为这些方法在操作同步中线程时,都必须要标识他们所操作线程只有的锁,只有同一个锁上的被等待县城,可以被同一个锁上notify唤醒,不可以对不同锁中的线程进行唤醒。
也就是说:等待和唤醒必须是同一个锁。而锁可以是任意对象,所以可以被任意对象调用的方法定义在Object类中。
生产者消费者
对于多个生产者和消费者,要定义while判断标记。因为要让被唤醒的线程再一次判断标记。
需要定义notifyAll。因为需要唤醒对方线程,只用notify,容易出现只唤醒本方线程的情况,导致程序中的所有线程全部等待。
例4:
目的是生产一个商品就消费一个商品。当只有线程t1和t2的时候,程序没有问题,但是增加了t3和t4线程以后,会出现生产一个消费两次或生产两个消费一个的情况。
这是因为notify()命令是唤醒最先进行wait()操作的线程,并且被唤醒后,该线程接着等待前的动作开始执行。所以可以做以下修改:
set() 中 if(flag)--->while(flag) this.notify()--->this.notifyAll()
out()中 if(!flag)--->while(!flag) this.notify()--->this.notifyAll()
这样在线程被唤醒后继续进行while判断。
生产者消费者 JDK1.5提供了多线程升级解决方案。将同步Synchronized替换成实现Lock操作。
Lock 实现提供了比使用 synchronized 方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。此实现允许更灵活的结构,可以具有差别很大的属性,可以支持多个相关的 Condition 对象
lock()获取锁。unlock()释放锁。
condition将Object监视器方法(wait,notify和notifyAll)分解成截然不同的对象,以便通过将这些对象与任意lock实现组合使用,为每个对象提供了多个等待set(wait-set)。其中,lock替代了synchronized方法和语句的使用。condition替代了Object监视器方法的使用。
Lock lock = new ReentrantLock();//定义一个锁。
lock.lock();//获取锁
lock.unlock();//释放锁
Condition condition = lock.newCondition();//定义condition对象。同一个lock可以定义多个condition对象。
condition.await();//等待
condition.signal();//唤醒
condition.signalAll();//全部唤醒。
代码实例
实现了多线程操作中,本方只唤醒对方操作。
如此一来,多线程的等待唤醒机制就更简便更高效了。
开启多线程运行,运行代码通常是循环结构。只要控制住循环,就可以让run方法结束,也就是线程结束。
特殊情况:
当线程处于冻结状态。就不会读取到标记,那么线程就不会结束。
interrupt 中断线程。
当没有制定的方式让冻结的线程回复到运行状态时,这时需要对冻结进行清除,强制让线程回复到运行状态中来。这样就可以操作标记,让线程结束。
Thread类中提供了该方法:interrupt();
格式:线程名.interrupt();
优先级:
分为10级。但是最主要分为三级:
1.最高级。MAX_PRIORITY
2.最低级。MIN_PRIORITY
3.一般级。NORM_PRIORITY
yield:
public static void yield()
暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他程序。
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多线程
·学习多线程要明确5点
1.进程是一个正在执行中的程序.每一个进程执行都有一个执行顺序,该顺序是一个执行路径,或者叫一个控制单元.
2.线程
就是进程中的一个独立的控制单元.线程在控制着进程的执行.
一个进程中至少有一个线程.
3.多线程存在的意义
多线程可以让不同线程的程序同时运行以提高效率。
4.线程的创建方式
1).子类覆盖父类中的run方法,将线程运行的代码存放在run中。
2).建立子类对象的同时线程也被创建。
3).通过调用start方法开启线程。
5.多线程的特性
如:Java VM 启动的时候会有一个进程java.exe
该进程中至少有一个线程负责java程序的执行,而且这个线程运行的代码存在于main方法中.该线程称之为主线程.
扩展:其实更细节说明JVM,JVM启动不止一个线程,还有负责垃圾回收机制的线程.cpu在执行的时候,实际上是在多个线程中切换。
·如何在自定义的代码中自定义一个线程?
通过对api的查找,java已经提供了对线程这类事物的描述.就是Thread类·创建线程的第一种方式:继承Thread类.
步骤:1.定义类继承Thread方法.
2.复写Thread类中的run方法.
目的:将自定义的代码存储在run方法中,让线程运行。
为什么要覆盖run方法?
Thread类用于描述线程。该类就定义了一个功能,用于存储线程要运行的代码。该存储功能就是run方法。
也就是说Thread类中的run方法用于存储线程要运行的代码。
3.调用线程的start方法.
该方法两个作用:启用线程;调用run方法.
d.start(); 开启县城并执行该线程的run方法.
d.run(); 仅仅是对象调用方法。而线程创建了,并没有运行
例1:
class Thread1 extends Thread//定义一个类继承Thread类。 { private int i = 500; public void run()//覆盖run方法。 { while (true) { if(i > 0) System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----"+i--); } } } class ThreadTest { public static void main(String[] args) { Thread1 t0 = new Thread1();//建立线程对象。 Thread1 t1 = new Thread1();//建立线程对象。 t0.start();//启用线程,调用run方法。 t1.start();//启用线程,调用run方法。 t0.run();//仅仅是调用run的方法,并没有启用线程。 } }
运行后会发现运行结果每次都不同。
这是因为多个线程都获取cpu的执行权,cpu执行到谁,谁就运行。所以 t0 和 t1 谁抢到执行权就执行谁。
明确一点:在某一个时刻,只能有一个程序在运行。(多核除外)cpu在做着快速的却换,以达到看上去是同事运行的效果。
我们可以形象的把多线程的运行行为在互相抢夺cpu的执行权
这就是多线程的一个特性:随机性,谁抢到执行。至于执行多长,cpu说的算。
线程代码中设置静态数据,可以被多个线程共享。
如:把例1中的第三行改为:private static int i = 500;
这样i就是静态的数据,这样运行的结果就是tt0和tt1共享这个数据,两个程序一起输出500到1的数字。而不是之前各自输出。
·创建线程的第二种方式:实现Runnable接口
Runnable 接口应该由那些打算通过某一线程执行其实例的类来实现。类必须定义一个称为 run 的无参数方法。步骤:
1.定义类实现Runnable接口
2.覆盖Runnable接口中的run方法。
将线程要运行的代码存放在该run方法中。
3.通过Thread类建立线程对象。
4.将Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造函数。
要将Runnable接口的子类对象传递给Thread的构造函数的原因是:
自定义的run方法所属的对象是Runnable接口的子类对象,所以要让线程去制定对象的run方法。就必须明确该run方法所属对对象。
5.调用Thread类的start方法开启线程并调用Runnable接口子类的之类的run方法。
例2:
class Thread2 implements Runnable { private int i = 500; public void run() { while (true) { if(i > 0) System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----"+i--); } } } class ThreadTest2 { public static void main(String[] args) { Thread2 r = new Thread2(); Thread t0 = new Thread(r); Thread t1 = new Thread(r); t0.start(); t1.start(); } }
运行发现,i 并不是静态的数据,但是 t0 和 t1 线程共享此数据。
注:
Thread.currentThread():获取当前线程对象。
getName():获取线程名称。
例1和例2中:Thread.currentThread().getName() 就是获取当前线程的名称。
设置线程名称:setName或者构造函数。
·多线程在运行的时候有4种状态:
运行状态:既有执行资格又有执行权。冻结状态:放弃了执行资格。sleep(time)--sleep时间到 wait()--notify();
结束冻结状态后进入临时状态。
消亡状态:stop();run方法结束
临时状态:(阻塞状态):具备运行资格,但没有执行权。
·线程都有自己默认的名称。
格式:Thread-编号 该编号从0开始。修改名称的代码:
class Test extends Thread
{
Test(String name)
{
super(name);
}
}
·实现方式和继承方式的区别:
继承Thread类:线程代码存放在Thread子类run方法中。实现Runnable:线程代码存放在接口的子类的run方法中。
实现方式好处:避免了单继承的局限性。在定义线程时,建议使用实现方式。
·安全问题:
多线程的运行会出现安全问题。出现问题的原因:
当多条语句在操作同一个线程共享数据时,一个线程对多条语句只执行了一部分,还没有执行完,另一个线程参与进来执行,导致共享数据的错误。
解决办法:
对多条操作共享数据的语句,只能让一个线程都执行完,在执行过程中,其他线程不可以参与执行。
java对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式
就是同步代码块。
synchronized(对象)
{
需要被同步的代码。
}
对象如同锁。持有锁的线程可以在同步中执行,没有持有锁的线程即使获取cpu的执行权也进不去,因为没有获取锁。
同步的前提:
1.必须要有两个或者两个以上的线程。
2.必须是多个线程使用同一个锁。
必须保证同步中只有一个线程在执行。
好处:解决了多线程的安全问题。
弊端:多个线程需要判断锁,较为消耗资源。
同步函数:synchronized作为修饰符修饰函数。同步函数用的锁是this。
如果同步函数被静态修饰后,同步函数的锁不再是this。因为静态方法中也不可以定义this。
静态进内存时,内存中没有本类对象,但是一定有该类对应的字节码文件对象。类名.class 该对象的类型是class。
静态的同步方法使用的锁是该方法所在类的字节码文件对象。类名.class
如何找问题?
1.明确哪些代码是多线程运行代码。
2.明确共享数据。
3.明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的。
例3:
class Thread2 implements Runnable { private int i = 50; public void run() { while (true) { synchronized(Thread2.class) { if(i > 0) { try { Thread.sleep(10); } catch(Exception e) { } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----"+i--); } } } } } class ThreadTest2 { public static void main(String[] args) { Thread2 r = new Thread2(); Thread t0 = new Thread(r); Thread t1 = new Thread(r); t0.start(); t1.start(); } }
·单例设计模式-懒汉式
class Single { private static Single s = null; private Single(){} //使用双重判断和synchronized解决安全问题。 public static Single getInstance() // 用synchronized修饰可以解决安全问题,但是比较低效。 { if(s==null) { synchronized(Single.class) { if(s==null) s = new Single(); } } return s; } }死锁
同步中嵌套同步。线程间互相要锁,就会出现死锁现象。开发中避免出现死锁。
等待唤醒机制
基本格式:try
{
r.wait();
}
catch(Exception e)
{
}
r.notify();
wait();
notify();
notifyAll();
都使用在同步中,因为要对持有监视器(锁)的线程操作,所以要使用在同步中,因为只有同步才具有锁。
这些操作线程的方法都定义在Object类中,因为这些方法在操作同步中线程时,都必须要标识他们所操作线程只有的锁,只有同一个锁上的被等待县城,可以被同一个锁上notify唤醒,不可以对不同锁中的线程进行唤醒。
也就是说:等待和唤醒必须是同一个锁。而锁可以是任意对象,所以可以被任意对象调用的方法定义在Object类中。
生产者消费者
对于多个生产者和消费者,要定义while判断标记。因为要让被唤醒的线程再一次判断标记。
需要定义notifyAll。因为需要唤醒对方线程,只用notify,容易出现只唤醒本方线程的情况,导致程序中的所有线程全部等待。
例4:
class ProducerConsumerDemo { public static void main(String[] args) { Resource r = new Resource(); Producer pro = new Producer(r); Consumer con = new Consumer(r); Thread t1 =new Thread(pro); Thread t2=new Thread(con); Thread t3 =new Thread(pro); Thread t4=new Thread(con); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); } } class Resource { private String name; private int count = 1; private boolean flag = false; public synchronized void set(String name) { if(flag) try { wait(); } catch(Exception e) {} this.name = name+"..."+count++; System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--生产者--"+this.name); flag = true; this.notify(); } public synchronized void out() { if(!flag) try { wait(); } catch(Exception e) {} System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--消费者-.......-"+this.name); flag = false; this.notify(); } } class Producer implements Runnable { private Resource res; Producer(Resource res) { this.res = res; } public void run() { while (true) { res.set("+商品+"); } } } class Consumer implements Runnable { private Resource res; Consumer(Resource res) { this.res = res; } public void run() { while(true) res.out(); } }运行发现问题:
目的是生产一个商品就消费一个商品。当只有线程t1和t2的时候,程序没有问题,但是增加了t3和t4线程以后,会出现生产一个消费两次或生产两个消费一个的情况。
这是因为notify()命令是唤醒最先进行wait()操作的线程,并且被唤醒后,该线程接着等待前的动作开始执行。所以可以做以下修改:
set() 中 if(flag)--->while(flag) this.notify()--->this.notifyAll()
out()中 if(!flag)--->while(!flag) this.notify()--->this.notifyAll()
这样在线程被唤醒后继续进行while判断。
生产者消费者 JDK1.5提供了多线程升级解决方案。将同步Synchronized替换成实现Lock操作。
Lock 实现提供了比使用 synchronized 方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。此实现允许更灵活的结构,可以具有差别很大的属性,可以支持多个相关的 Condition 对象
lock()获取锁。unlock()释放锁。
condition将Object监视器方法(wait,notify和notifyAll)分解成截然不同的对象,以便通过将这些对象与任意lock实现组合使用,为每个对象提供了多个等待set(wait-set)。其中,lock替代了synchronized方法和语句的使用。condition替代了Object监视器方法的使用。
Lock lock = new ReentrantLock();//定义一个锁。
lock.lock();//获取锁
lock.unlock();//释放锁
Condition condition = lock.newCondition();//定义condition对象。同一个lock可以定义多个condition对象。
condition.await();//等待
condition.signal();//唤醒
condition.signalAll();//全部唤醒。
代码实例
实现了多线程操作中,本方只唤醒对方操作。
import java.util.concurrent.locks.*; class Test { private String name; private boolean flag = false; private Lock lock = new ReentrantLock(); private Condition condition_pro = lock.newcondition(); private Condition condition_con = lock.newcondition(); public void set(String name) throws InterruptedException { lock.lock(); try { while(flag) condition_con.await(); this.name = name; flag = true; condition_pro.signalAll(); } finally { lock.unlock(); } } }
如此一来,多线程的等待唤醒机制就更简便更高效了。
·停止线程。
stop()方法已经过时。停止线程的方法只有一种:run方法结束。开启多线程运行,运行代码通常是循环结构。只要控制住循环,就可以让run方法结束,也就是线程结束。
特殊情况:
当线程处于冻结状态。就不会读取到标记,那么线程就不会结束。
interrupt 中断线程。
当没有制定的方式让冻结的线程回复到运行状态时,这时需要对冻结进行清除,强制让线程回复到运行状态中来。这样就可以操作标记,让线程结束。
Thread类中提供了该方法:interrupt();
格式:线程名.interrupt();
·join:
在a线程执行的过程中调用到b.join(),就会释放执行权而等待b线程执行完毕后再接着执行a县城。这样就保证了a线程接下来的程序能调用到b线程所执行的结果。优先级:
分为10级。但是最主要分为三级:
1.最高级。MAX_PRIORITY
2.最低级。MIN_PRIORITY
3.一般级。NORM_PRIORITY
yield:
public static void yield()
暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他程序。
·利用匿名内部类实现多线程小技巧
class ThreadTest { new Thread() { public void run() { 线程1程序; } }.start(); Runnable r = new Runnable() { public void run() { 线程2程序; } }; new Thread(r).start(); 线程3程序; }
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