黑马程序员：Java基础篇之多线程

Java基础篇之多线程
进程：是一个正在执行的应用程序。

             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。

 

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。

 

Java VM启动的时候会有一个进程java.exe

 

该进程中至少一个线程负责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JVM启动不止一个线程，还有负责垃圾回收机制的线程。

 

 

如何在一个自定义的代码中自定义一个线程呢?

 

通过对Java API的查找，Java已经提供了对线程这类事物的描述，Thread类，Runable接口。

 

创建新执行线程有两种方法：

一种方法是继承Thread类。

步骤：

1、  定义类继承Thread。

2、  复写Thread类的run方法。

目的：将自定义代码存储在run方法中，让线程运行。

3、  创建对象，调用线程的start方法。

该方法两个作用：启动线程，调用run方法。

 

发现运行结果每一次都不同。

因为多个线程都获取cpu的执行权，cpu执行到谁，谁就运行。

明确一点，在某一个时刻，只能有一个程序运行。（多核除外）

cpu在做着快速切换，以达到看上去是同时运行的效果。

我们可以形象地把多线程的运行行为看做是在互相抢夺cpu的执行权。

 

这就是多线程的一个特性：随机性。谁抢到谁执行，至于执行多长时间，cpu说的算。

 

为什么要覆盖run方法呢？

 

Thread类用于描述线程。

该类就定义一个功能，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。

线程的生命周期：

 



 

获取线程名称的方法：

1.super(name)获取父类中setName的方法

2.当前类中this.getName()获取name；

3.Thread.currentThread.getName()获取当前执行线程的名称，常用这个方法。

 

创建线程的第二种方式：实现Runnable接口

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r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类的构造方法；

为什么要将Runnable接口的子类对象传递给Thread的构造方法？

因为，自定义的run方法所属对象是Runnable接口的子类对象

所以要让线程去执行指定对象的run方法，就必须明确该run方法所属对象。

 

5、  调用Thread类的start方法开启线程并调用Runnable接口子类的run方法。

 

实现方式和继承方式有什么区别呢？

假如有一个类与另一个类有共性，向上抽取，形成了父类，但是需要用多线程执行，其就不能继承Thread方法，这样就出现了Runnable接口让其实现，用多实现的方法解决单继承的问题。

 

实现方式的好处：避免了单继承的局限性。

在定义线程时，建议使用。

两种方式区别：

继承Thread：线程代码存放Thread子类run方法中。

实现Runnable：线程代码存放在接口子类的run方法中。

 

多线程运行出现安全问题。

 

问题原因：

      
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，其他线程不可参与。

 

Java对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式，同步代码块。

synchronized(对象)

{

需要被同步的代码

}

 

对象如同锁，持有锁的线程可以再同步中执行。

没有持有锁的线程即使获取了cpu的执行权，也进不去，因为没有获取锁。

如同火车上的卫生间。

 

同步的前提：

1.       必须要是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。

3.       必须保证同步中只能有一个线程在运行。

 

好处：解决了多线程安全问题。

弊端：多个线程需要判断锁，较为消耗资源。

 

如何判断一个程序是否有安全问题？

1、  明确哪些代码是多线程的运行代码；

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。

 

除了同步代码块外，还可有在方法前加synchronized，使之成为同步方法，同步方法中的代码。

 

同步方法用的是哪一个锁呢？

方法需要被对象调用，那么方法都有一个所属对象的引用，就是this。

所以同步方法使用的锁是this。

 

静态同步方法用的是哪一个锁呢？

静态同步方法是类方法，直接被类名调用，那么它的锁就是类的字节码文件对象。

所以静态同步方法使用的锁是<类名>.class

 

多线程-单例设计模式-懒汉式

 

饿汉式

classSingle

{

       private static final Single s = newSingle();

       private Single ()

{

}

public static Single getInstance()

{

       returns;

}

}

 

懒汉式

classSingle

{

       private static Single s = null;

       private Single ()

{

}

public static Single getInstance()

{

       if(s==null)//为了避免重复读锁，减少读锁次数。

       {

synchronized (Single.class)

{

If(s==null)

                     s= new Single();

                     returns;

              }

       }

}

}

懒汉式：特点在于实例延时加载，多线程访问会出现安全问题，用双重判断的同步代码块进行同步，可解决安全问题，同时减少了不必要的读锁，节省资源。使用的锁是该类所属的字节码文件对象

 

 

死锁：两个线程都想到彼此的同步代码块内运行，但是彼此都不放锁，还都在继续要，一直要，就出现了死锁。

 

同步中嵌套同步，而锁不同。

 

写一个死锁程序：

 

线程间通讯：

其实就是多个线程在操作同一个资源，但是操作动作不同。

 

等待唤醒机制

wait();

notify();

notifyAll();

 

都使用在同步中，因为要对持有锁的线程操作，

只有同步才有锁。

 

为什么这些操作线程的方法要定义在object类中呢？

因为这些方法在操作同步中线程时，都必须要标识它们所操作的线程持有的锁，

只有同一个锁上的等待线程可以被同一个锁上的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。

 

为什么要定义notifyAll()？

因为需要唤醒对方线程。

因为只用notify，容易出现只唤醒本方线程的情况，导致程序中所有程序都wait。

 

JDK1.5中提供了多线程升级方案。

将同步synchronized替换成lock操作。

将object中的wait，notify，notifyAll，替换成Condition对象。

该对象可以lock锁进行获取。

 

 

停止线程

 

如何停止线程？

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，就不会读取循环结束标记，那么线程就不会结束。

 

当没有指定方式让冻结的线程恢复到运行状态时，这时需要对冻结进行清除。

 

此时使用interupt方法

该方法是结束线程的冻结状态，使线程回到运行状态中来，读取循环结束标记。

 

注：stop方法已经过时，不再使用了。

 

守护线程：

假如此时main线程中还有t1和t2线程，

我们对t1和t2线程使用t1.setDaemon(true)he t2.setDaemon(true)，

那么这时t1和t2就变为main的守护线程。

 

当main线程结束，作为main的守护线程，t1和t2也跟着结束了。

 

Join方法：

要抛出InteruptedException

假如，现在main方法里有3个线程，分别为main，t1和t2。

main线程碰到t1线程的join，main线程交出cpu执行权给t1，自己处于冻结状态

t1得到执行权要么自己一个人玩，要么就跟t2线程一起玩（看join的位置）

等到自己玩完了，才会释放cpu执行权，

main线程才能得到cpu的执行权继续玩。

 

该方法常用于临时加一个线程运行。

 

 

多线程的优先级&yield方法

 

多线程中一共有10个优先级，

 

用setPriority()方法设置优先级，为了提高阅读性，一般不写数字。

而是使用

Thread.MAX_PRIORITY 优先级是10

Thread.MIN_PRIORITY  优先级是1

Thread.NORM_PRIORITY优先级是5

 

Yield()方法：

临时停止线程，强制让线程交出cpu执行权，有机会让线程平均使用cpu。

 

 

验证同锁：

class LockDemo
{
public static void main(String[] args)
{
User u = new User(1);

Thread t1 = new Thread(u);
Thread t2 = new Thread(u);

t1.start();
try
{
Thread.sleep(10);throw InterruptedException;
}
catch (Exception e)
{

}
u.flag = false;
t2.start();
}
}

class User implements Runnable
{
private int count = 100;
private int computer  ;
boolean flag = true ;
public  User(int computer)
{
this.computer = computer ;
}

public void run()
{
if(flag)
{
while(true)
{
//synchronized(User.class)
synchronized(this)
{
if(count>0)
{
try
{
Thread.sleep(10);
}
catch (Exception e)
{
}

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..."+computer+"..."+count);
computer++;
count--;
}
}
}
}
else
while(true)
{
show();
}
}

public synchronized void show()
{
if(count>0)
{
try
{
Thread.sleep(10);
}
catch (Exception e)
{
}

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..."+computer+"......"+count);
computer++;
count--;
}

}
}

 

 

死锁练习：

class  AlwaysLockDemo
{
public static void main(String[] args)
{
User u=new User();

Thread t1 = new Thread(u);
Thread t2 = new Thread(u);

t1.start();
try
{
Thread.sleep(10);
}
catch (InterruptedException e)
{
}

u.flag = false;
t2.start();

}
}

class User implements Runnable
{
private int computer = 100;
private int code = 1;
boolean flag = true ;

public void run()
{
if (flag)
{
while (true)
{
synchronized(User.class)
{
show();
}
}
}
else
while (true)
show();

}

public synchronized void show()
{
synchronized(User.class)
{
if (computer>0)
{
try
{
Thread.sleep(10);
}
catch (InterruptedException e)
{
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---"+computer+"---"+code);
computer--;
code++;
}
}
}

}

 

线程间通信：等待唤醒机制练习

 eg.

import java.util.concurrent.locks.*;

class LockConditionDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Commander c = new Commander();

SoldierA  a = new SoldierA(c);
SoldierB  b = new SoldierB(c);

Thread t1 = new Thread(a);
Thread t2 = new Thread(a);
Thread t3 = new Thread(b);
Thread t4 = new Thread(b);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();

}
}

class Commander
{
String name  ;
int day = 1;
boolean flag = false ;
Lock lock = new ReentrantLock();
Condition A = lock.newCondition();
Condition B = lock.newCondition();

public  void Awork(String name)throws InterruptedException
{
lock.lock();
try
{
while(flag)
A.await();
this.name = name+"---"+day++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--上半夜站岗--"+this.name);
flag = true ;
B.signal();
}
finally
{
lock.unlock();
}

}
public void Bwork(String name)throws InterruptedException
{
lock.lock();
try
{
while(!flag)
B.await();
this.name = name+"---"+day++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"------下半夜站岗------"+this.name);
flag = false;
A.signal();
}
finally
{
lock.unlock();
}

}
}

class SoldierA implements Runnable
{
private Commander com;
SoldierA(Commander com)
{
this.com = com ;
}
public void run()
{
while (true)
{
try
{
com.Awork("小强");
}
catch (InterruptedException e)
{
}
}

}

}

class SoldierB implements Runnable
{
private Commander com;
SoldierB(Commander com)
{
this.com = com ;
}
public void run()
{
while (true)
{
try
{
com.Bwork("大黄");
}
catch (InterruptedException e)
{
}
}

}
}

 

Interrupt方法应用：

eg.

class InterruptedDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Stone s = new Stone();

Thread t1=new Thread(s);
Thread t2=new Thread(s);
t1.start();
t2.start();

int num = 0;
while (true)
{
if (num++==60)
{
t1.interrupt();
t2.interrupt();
break;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---"+num);
}
System.out.println("over");
}
}

class Stone implements Runnable
{
private boolean flag = true;
public synchronized void run()
{
while (flag)
{
try
{
wait();
}
catch (InterruptedException e)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---InterruptedException");
changeFlag();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"------run");
}
}
public void changeFlag()
{
flag=false;
}
}