黑马程序员 java学习笔记——多线程1

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多线程概述

进程

进程是一个正在执行的程序。

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。

线程

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。

如JVM启动的时候会有一个进城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。

其实，JVM启动的时候不止一个线程，还有负责垃圾回收机制的线程也在同时运行。

线程的创建

如何在自定义的代码中，自定义一个线程呢？

通过API的查找发现，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，并复写其中的run()方法。

步骤：

1、定义类继承Tread类

2、复写run()方法

目的：将自定义代码存储在run方法中，让线程运行

3、调用线程的start方法

该方法有两个作用：启动线程，调用run()方法

示例代码如下：

class Demo6 extends Thread{
private static int tickets=100;
public void run(){
while(true){
if(tickets>0)
System.out.println(currentThread().getName()+"......."+(tickets--));
else
break;
}
}
}
public class Thread1 {
public static void main(String[] args){
Demo6 demo1=new Demo6();
Demo6 demo2=new Demo6();
Demo6 demo3=new Demo6();
demo1.start();
demo2.start();
demo3.start();
}
}

结果分析：

从运行结果发现每一次都不同。

这也是多线程的一个特性：随机性

因为每个线程都需要先获取CPU的执行权，CPU执行到谁，谁就执行。更明确地说，在某一时刻，CPU只能运行一个程序（多核除外）。之所以看起来像是同时运行，那是因为CPU在做着快速切换，我们可以形象地把多线程的运行行为在互相抢夺cpu的执行权。

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。

也就是说想要同时运行某段代码，必须复写Thread类中的run方法。

线程创建的第二种方式：

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。

3、通过Thread类建立线程对象

4、将runnable接口的子类对象作为实现参数传递给thread类的构造函数。

为什么要将Runnalb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饥饿扩子类的run方法。

示例代码如下：

class Demo7 implements Runnable{
private int tickets=100;
public void run(){
while(true){
if(tickets>0)
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"......."+(tickets--));
else
break;
}
}
}
public class Thread2 {
public static void main(String[] args){
Demo7 demo=new Demo7();
new Thread(demo).start();
new Thread(demo).start();
new Thread(demo).start();
}
}

Thread中的方法

public static Thread currentThread()

返回对当前正在执行的线程对象的引用

public static void yield()

暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程

public static void sleep(long millis) throws InterruptedException

在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行），此操作受到系统计时器和调度程序精度和准确性的影响。该线程不丢失任何监视器的所属权。

public static void sleep(long millis,int nanos) throws InterruptedException

在指定的毫秒数加指定的纳秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行），此操作受到系统计时器和调度程序精度和准确性的影响。该线程不丢失任何监视器的所属权。

public void start()

使该线程开始执行；Java 虚拟机调用该线程的 run 方法。

结果是两个线程并发地运行；当前线程（从调用返回给 start 方法）和另一个线程（执行其 run 方法）。

多次启动一个线程是非法的。特别是当线程已经结束执行后，不能再重新启动。

public void run()

如果该线程是使用的Runnable运行对象构造的，则调用该Runnable对象的run方法；否则，该方法不执行任何操作并返回。

Thread的子类应该重写该方法。

public void interrupt()

中断线程

public final void setPriority(int newPriority)

更改线程的优先级。

所有线程的默认优先级都为5，范围1—10。

Thread类中有三个字段，分别对应最高、最低和正常优先级

MAX_PRIORITY MIN_PRIORITY NORM_PRIORITY

public final int getPriority()

返回线程的优先级。

public final void setName(String name)

改变线程名称，使之与参数 name 相同。

public final String getName()

返回该线程的名称

public final void join() throws InterruptedException

等待该线程终止。

当A线程执行到了B线程的join方法时，A就会等待，等B线程执行完毕后，A才会执行。

代码示例如下：

class Demo3 implements Runnable{
public void run(){
for(int i=0;i<50;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"  "+i);
}
}
}
public class JoinDemo {
public static void main(String[] args){
Demo3 demo=new Demo3();
Thread t1=new Thread(demo);
Thread t2=new Thread(demo);
t1.start();
t2.start();
try{
t1.join();
}catch(InterruptedException e){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Exception");
}
for(int i=0;i<50;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"  "+i);
}
}
}

public final void setDaemon(boolean on)

将该线程标记为守护线程或用户线程。当正在运行的线程都是守护线程时，Java 虚拟机退出。

该方法必须在启动线程前调用。

示例代码如下：

class Demo2 implements Runnable{
public synchronized void run(){
while(true){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Thread run");
}
}
}
public class ShouHu {
public static void main(String[] args){
Demo2 demo=new Demo2();
Thread t1=new Thread(demo);
Thread t2=new Thread(demo);
t1.setDaemon(true);
t2.setDaemon(true);
t1.start();
t2.start();
int num=0;
while(true){
if(num++==60)
break;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"main run");
}
}
}

public String toString()

返回该线程的字符串表示形式，包括线程名称、优先级和线程组。

public static void yield()

暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程

示例代码如下：

class Demo4 implements Runnable{
public void run(){
for(int i=0;i<50;i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"—"+i);
Thread.yield();
}
}
}
public class YieldDemo {
public static void main(String[] args){
Demo4 demo=new Demo4();
Thread t1=new Thread(demo);
Thread t2=new Thread(demo);
t1.start();
t2.start();
}
}

线程的运行状态

1、被创建

2、运行：调用start方法即可开启线程

3、冻结，放弃了执行资格

sleep(time)：睡眠

wait()：不唤醒就一直等待

notify()：唤醒，与wait配合使用

4、消亡：当run()方法运行结束后，线程结束。在旧版本JDK中，还有stop方法也能结束。

5、临时状态(阻塞)：具备运行状态，但没有执行权。

多线程中的安全问题

在此之前，有一个概念要明确，那就是时间片。

时间片是CPU分配给各个程序的时间，每个进程被分配一个时间段，这被称作它的时间片，即该进城允许运行的时间，使各个程序从表面上看是同时进行的。如果在时间片结束时还在运行，则CPU将被剥夺并分配给另一进程，如果进程在时间片结束前阻塞或结束，则CPU当即进行切换，而不会造成CPU资源浪费。

产生资源共享问题的原因，是由于线程分配的时间片长短不一样

示例代码如下：

class Demo8 implements Runnable{
private  int tickets=100;
public void run(){
while(true){
if(tickets>0){
try{
Thread.sleep(10);
}catch(InterruptedException e){
System.out.println(e);
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"......."+(tickets--));
}
}
}
}
public class Safe1 {
public static void main(String[] args){
Demo8 demo=new Demo8();
new Thread(demo).start();
new Thread(demo).start();
new Thread(demo).start();
}
}
//该程序执行后，有时会出现0和-1号票，这就是程序不安全造成的后果。

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，那就是同步代码块。

Sychronized(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时获取了cpu的执行权也进不去，因为没有获取锁。

示例代码如下：

class Demo9 implements Runnable{
private int tickets=100;
Object obj=new Object();
public void run(){
while(true){
synchronized(obj){
if(tickets>0){
try{
Thread.sleep(10);
}catch(InterruptedException e){
System.out.println(e);
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-------"+(tickets--));
}
}
}
}
}
public class Safe2 {
public static void main(String[] args){
Demo9 demo=new Demo9();
new Thread(demo).start();
new Thread(demo).start();
new Thread(demo).start();
}
}

同步的前提

1、必须要有两个或两个以上的线程。

2、必须是多个线程使用同一个锁

同步的好处与弊端

好处：解决多线程的安全问题

弊端：多个线程都需要判断锁，较为消耗资源。

如何找出那些需要同步的代码？

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。

同步函数的锁是哪个？

函数需要被对象调用，那么函数都有一个所属对象引用，就是this，所以同步函数使用的锁就是this。

下面程序证明同步函数的锁是this

class Ticket implements Runnable{
private int ticks=100;
Object obj=new Object();
public  boolean flag=true;
public void run(){
if(flag){
while(true){
synchronized(obj){//此处的锁如果是obj，就会出现0号票。
//如果写成this，就不会出现0号票，说明this就是show方法的锁
if(ticks>0){
try{
Thread.sleep(10);
}catch(InterruptedException e){
System.out.println(e);
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" code "+(ticks--));
}
}
}
}else{
while(true)
show();
}
}
public synchronized void show(){//如果在public后加static修饰，上面的obj处改成Ticket.class,才
//不会出现0号票，说明Ticket.class是该静态同步函数的锁。
if(ticks>0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" show "+(ticks--));
}
}
}
public class SynchronizedDemo2 {
public static void main(String[] args){
Ticket t=new Ticket();
new Thread(t).start();
try{
Thread.sleep(10);
}catch(InterruptedException e){
System.out.println(e);
}
t.flag=false;
new Thread(t).start();
}
}

上面的代码也验证了静态的同步方法，使用的锁是该方法所在类的字节码文件对象，类名.class。该对象的类型是Class

静态方法中不可以定义this，所以this肯定不是它的锁。由于静态进内存时，内存中没有本类对象。

懒汉式单例设计模式的安全问题解决方案

class Single{
private static Single s=null;
private Single(){}
public static Single getInstance(){
if(s==null){
synchronized(Single.class){
if(s==null)
s=new Single();
}
}
return s;
}
}

同步的弊端：死锁

class DeathLockDemo implements Runnable{
boolean flag=true;
DeathLockDemo(boolean flag){
this.flag=flag;
}
public void run(){
while(true){
if(flag){
synchronized(Lock.locka){
System.out.println("Lock.locka   locka");
synchronized(Lock.lockb){
System.out.println("Lock.locka   lockb");
}
}
}else{
synchronized(Lock.lockb){
System.out.println("Lock.lockb  locka");
synchronized(Lock.locka){
System.out.println("Lock.lockb   lockb");
}
}
}
}
}
}
class Lock{
public static Lock locka=new Lock();
public static Lock lockb=new Lock();
}
public class DeathLock {
public static void main(String[] args){
new Thread(new DeathLockDemo(true)).start();
new Thread(new DeathLockDemo(false)).start();
}
}

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