黑马程序员8. 多线程

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今天学习了毕老师java基础第11天的内容，在这里总结一下。

多进程

进程：是一个正在执行中的程序。

每一个进程都有一个执行顺序。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。

无论是QQ还是迅雷，它们启动都会在内存中分配一块内存空间，进程就是用于标识这个空间的，它用于封装里面的控制单元。

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。

1,如何在自定义的代码中，自定义一个线程呢？

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。

2，复写Thread类中的run方法。

目的：将自定义代码存储在run方法。让线程运行。

3，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，只能有一个程序在运行。(多核除外)

cpu在做着快速的切换，以达到看上去是同时运行的效果。

我们可以形象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。谁抢到谁执行，至于执行多长，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。

线程都要自己默认的名称：Thread-编号，该编号从0开始。

static Thread currentThread():获取当前线程对象。

getName(): 获取线程名称。

设置线程名称：setName或者构造函数。

class Test extends Thread
{
	Test(String name)
	{
		super(name);
	}
	public void run()
	{
		for(int x=0; x<60; x++)
		{
			System.out.println((Thread.currentThread()==this)+"..."+this.getName()+" run..."+x);
		}
	}

}

class ThreadTest 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Test t1 = new Test("one---");
		Test t2 = new Test("two+++");
		t1.start();
		t2.start();

		for(int x=0; x<60; x++)
		{
			System.out.println("main....."+x);
		}
	}
}

t1和t2里面的x是不一样的，run方法存在于栈内存中，每个run方法中有自己的局部变量。

线程状态图：

runable接口

创建线程的第二种方式：实现Runable接口

class Ticket implements Runnable//extends Thread
{
	private  int tick = 100;
	public void run()
	{
		while(true)
		{
			if(tick>0)
			{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....sale : "+ tick--);
			}
		}
	}
}

class  TicketDemo
{
	public static void main(String[] args) 
	{

		Ticket t = new Ticket();

		Thread t1 = new Thread(t);//创建了一个线程；
		Thread t2 = new Thread(t);//创建了一个线程；
		Thread t3 = new Thread(t);//创建了一个线程；
		Thread t4 = new Thread(t);//创建了一个线程；
		t1.start();
		t2.start();
		t3.start();
		t4.start();
	}
}

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。

为什么要将Runnable接口的子类对象传递给Thread的构造函数。

因为，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？

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。

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，线程代码存在接口的子类的run方法。

多线程的安全问题

class Ticket implements Runnable
{
	private  int tick = 1000;
	public void run()
	{
		while(true)
		{
			if(tick>0)
			{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....sale : "+ tick--);
			}
		}
	}
}

class  TicketDemo2
{
	public static void main(String[] args) 
	{

		Ticket t = new Ticket();

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

	}
}

票数可能出现负数：

模拟票数出负数，使用Thread类的public static void sleep(long millis) throws InterruptedException方法：

接口的方法不能抛只能try：

class Ticket implements Runnable
{
	private  int tick = 1000;
	public void run()
	{
		while(true)
		{
			if(tick>0)
			{
				try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....sale : "+ tick--);
			}
		}
	}
}<img src="" alt="" style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; background-color: rgb(255, 255, 255);" />

通过分析，发现，打印出0，-1，-2等错票。

多线程的运行出现了安全问题。

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

}

class Ticket implements Runnable
{
	private  int tick = 100;
	Object obj = new Object();
	public void run()
	{
		while(true)
		{
			synchronized(obj)
			{
				if(tick>0)
				{try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....sale : "+ tick--);
				}
			}
		}
	}
}

原理：

对象标志位(锁旗标，锁，监视器)有两位0和1，线程0进入同步代码块之后，会把对象标志位从1（开）变成0（关）。然后0线程才去判断if语句，sleep（10）之后，执行权被释放。线程1紧接着获得了执行权，这时它要判断标志位，是0，这样，它就进不去了，所以此时，同步里面只有0线程在。当0线程出同步的时候，它会将对象标志位设为1。

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。

必须保证同步中只能有一个线程在运行。

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。

存钱的例子

class Bank
{
	private int sum;
	public void add(int n)
	{
		sum = sum + n;

		System.out.println("sum="+sum);
	}
}

class Cus implements Runnable
{
	private Bank b = new Bank();
	public void run()
	{
		for (int x=0;x<3 ;x++ )
		{
			b.add(300);
		}
	}
}

class BankDemo
{
	public static void main(String[] args)
	{
		Cus c = new Cus();
		Thread t1 = new Thread(c);
		Thread t2 = new Thread(c);
		t1.start();
		t2.start();
	}
}

如何找问题：

1，明确哪些代码是多线程运行代码。（run(),add()）

2，明确共享数据。(Bank b, int sum)

3，明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的。

class Bank
{
	private int sum;
	Object obj = new Object();
	public void add(int n)
	{
		synchronized(obj)
		{
			sum = sum + n;
			try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
			System.out.println("sum="+sum);
		}
	}
}

运行结果：

函数和同步代码块都是用来封装代码的，函数也可以具备同步性：

class Bank
{
	private int sum;
	public synchronized void add(int n) 
	{
		sum = sum + n;
		try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
		System.out.println("sum="+sum);
	}
}

运行结果也正确。

同步有两种表现形式，同步代码块和同步函数。

同步函数的锁是this

class Ticket implements Runnable
{
	private  int tick = 1000;
	public synchronized void run()
	{
		while(true)
		{
			if(tick>0)
			{
				try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....sale : "+ tick--);
			}
		}
	}
}

class  TicketDemo2
{
	public static void main(String[] args) 
	{

		Ticket t = new Ticket();

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

	}
}

发现所有的票都是0线程卖的。这是因为0线程进入同步函数后就把它锁上了，这样其他线程就进不去了。并不是run()函数都需要封装。
把需要同步的代码单独封装成一个方法：

class Ticket implements Runnable
{
	private  int tick = 1000;
	public void run()
	{
		while(true)
		{
			show();
		}
	}
	public synchronized void show()
	{
		if(tick>0)
		{
			try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....sale : "+ tick--);
		}
	}
}

那么同步函数用的是哪一个锁呢？
this.show();
函数需要被对象调用。那么函数都有一个所属对象的引用，就是this。
所以同步函数使用的锁就是this。

验证：

/*
通过该程序进行验证。

使用两个线程来买票。
一个线程在同步代码块中。
一个线程在同步函数中。
都在执行买票动作。

*/

class Ticket implements Runnable
{
	private  int tick = 100;
	Object obj = new Object();
	boolean flag = true;
	public void run()
	{
		if(flag)
		{
			while(true)
			{
				synchronized(obj)
				{
					if(tick>0)
					{
						try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
						System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....code : "+ tick--);
					}
				}
			}
		}
		else
			while(true)
				show();
	}
	public synchronized void show()
	{
		if(tick>0)
		{
			try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....show.... : "+ tick--);
		}
	}
}

class  TicketDemo2
{
	public static void main(String[] args) 
	{

		Ticket t = new Ticket();

		Thread t1 = new Thread(t);
		Thread t2 = new Thread(t);
		t1.start();
		t.flag = false;
		t2.start();
	}
}

运行结果：

都在show中执行，原因：
程序中有3个线程，主线程，t1和t2。t1.start()之后，t1处于临时状态，有资格，但是没有执行权，这时候主线程拥有执行权。主线程有可能会瞬间执行完t1.start()和t.flag = false。可以让主线程停10ms：

class  TicketDemo2
{
	public static void main(String[] args) 
	{

		Ticket t = new Ticket();

		Thread t1 = new Thread(t);
		Thread t2 = new Thread(t);
		t1.start();
		try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
		t.flag = false;
		t2.start();
	}
}

运行结果：

出现了0。同步代码块和同步函数使用的是两个不同的锁，一个是obj，一个是this。

函数可以用static修饰。

class Ticket implements Runnable
{
	private  static int tick = 100;
	Object obj = new Object();
	boolean flag = true;
	public void run()
	{
		if(flag)
		{
			while(true)
			{
				synchronized(obj)
				{
					if(tick>0)
					{
						try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
						System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....code : "+ tick--);
					}
				}
			}
		}
		else
			while(true)
				show();
	}
	public static synchronized void show()
	{
		if(tick>0)
		{
			try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....show.... : "+ tick--);
		}
	}
}

class  StaticMethodDemo
{
	public static void main(String[] args) 
	{

		Ticket t = new Ticket();

		Thread t1 = new Thread(t);
		Thread t2 = new Thread(t);
		t1.start();
		try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
		t.flag = false;
		t2.start();
	}
}

运行结果出现了0。
如果同步函数被静态修饰后，使用的锁是什么呢？

通过验证，发现不在是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
这里是Ticket.class

单例设计模式

//饿汉式
class Single
{
	private static final Single s = new Single();
	private Single(){}
	public static Single getInstance()
	{
		return s;
	}
}

//懒汉式
class Single
{
	private static Single s = null;
	private Single(){}
	public static Single getInstance()
	{
		if(s==null)//延迟加载
			s= new Single();//对象被延迟了
		return s;
}

可能存在多个线程同时访问s,会产生安全隐患：
public static synchronized Single getInstance()
但是加了同步后会比较低效，因为每次都要判断：

class Single
{
	private static Single s = null;
	private Single(){}
	public static Single getInstance()
	{
		if (s==null)
		{
			synchronized(Single.class)
			{
				if(s==null)//延迟加载
					s= new Single();//对象被延迟了	
			}
		}
		return s;
}

一个初始化完了之后，以后的线程都不用判断锁了。

懒汉式和饿汉式的不同：懒汉式会有实例的延迟加载。如果多线程访问时，懒汉式会出现安全问题，可以用同步来解决，但是效率比较低，可以用双重判断来提高效率。加同步的时候用的锁是该类所属的字节码文件对象。
这代码要背下来。面试会考。

死锁

/*
死锁。
同步中嵌套同步。

*/

class Ticket implements Runnable
{
	private  int tick = 1000;
	Object obj = new Object();
	boolean flag = true;
	public  void run()
	{
		if(flag)
		{
			while(true)
			{
				synchronized(obj)
				{
					show();
				}
			}
		}
		else
			while(true)
				show();
	}
	public synchronized void show()//this
	{
		synchronized(obj)
		{
			if(tick>0)
			{
				try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....code : "+ tick--);
			}
		}
	}
}

class  DeadLockDemo
{
	public static void main(String[] args) 
	{

		Ticket t = new Ticket();

		Thread t1 = new Thread(t);
		Thread t2 = new Thread(t);
		t1.start();
		try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
		t.flag = false;
		t2.start();

	}
}

运行结果：
发现卡住不动了。

死锁举例：

class Test implements Runnable
{
	private boolean flag;
	Test(boolean flag)
	{
		this.flag = flag;
	}

	public void run()
	{
		if(flag)
		{
			while(true)
			{
				synchronized(MyLock.locka)
				{
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...if locka ");
					synchronized(MyLock.lockb)
					{
						System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..if lockb");					
					}
				}
			}
		}
		else
		{
			while(true)
			{
				synchronized(MyLock.lockb)
				{
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..else lockb");
					synchronized(MyLock.locka)
					{
						System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".....else locka");
					}
				}
			}
		}
	}
}

class MyLock
{
	static Object locka = new Object();
	static Object lockb = new Object();
}

class  DeadLockTest
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Thread t1 = new Thread(new Test(true));
		Thread t2 = new Thread(new Test(false));
		t1.start();
		t2.start();
	}
}

运行结果：

面试可能会让写出一个死锁的程序。

-------android培训、java培训、java学习型技术博客、期待与您交流！
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