黑马程序员——Java基础__多线程（上）

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简单概念：任务管理器——进程里面执行的程序里面就有很多的线程，不是同时执行的，只是CPU在做着快速的切换。
什么是API？就是Java用面向对象的思想给程序员封装好的核心类库，方便了我们的使用。

多线程
概述
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（线程）。
2、线程：就是进程中的一个独立的控制单元。
线程控制着进程的执行。一个进程中至少要有一个线程。
3、Java
JVM
启动的时候会有一个进程 Java.exe
(1)、该进程中至少有一个（当然就是多个）线程负责
Java 程序的执行。
(2)、而且这个线程运行的代码存在于
main 方法中。
(3)、该线程称为主线程。
4、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

(线程运行状态)
注意：还有一个状态（临时状态）
阻塞
具备执行资格，但没有执行权，可能CPU在执行别的线程。当冻结的线程被唤醒了他最初会到阻塞状态，再判断CPU是否空闲，空闲时到运行状态
阻塞
sleep() ,wait()
被创建 start() ------------>
运行 <------------------------->冻结（放弃执行资格）
| sleep()完
notify()
run方法结束
或调用Stop方法
stop()
消亡
线程运行状态图：


 
如何创建线程：
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。
（当然，如果你想直接调用run方法也是可以的，但是那就不是多线程了）
代码示例:
class ThreadTest
extends Thread{
   
public
void run(){
       
线程运行代码;
   
}
}
class Test{
   
public
static void main(String[]
args){
       
ThreadTest threadTest =
new ThreadTest();
       
thread.start();
   
}
}
简化格式：
class Test{
   
public
static void main(String[]
args){
       
new Thread(){
           
public
void run(){
               
线程运行代码;
           
}
       
}.start();
   
}
}

创建线程的第二种方式：实现Runnable接口。
实现步骤：
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。
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。
代码示例：
class RunnableTest
implements Runnable{
   
public
void run(){
       
线程运行代码;
   
}
}
class Test
{
   
public
static void main(String[]
args){
       
RunnableTest runnableTest =
newRunnableTest();
       
Thread thread =
new Thread(RunnableTest);
       
thread.start();
       
简化到一步到为，new Thread(new Runnable()).start();*/
   
}
}
简化格式：
class Test{
   
public
static void main(String[]
args){
       
new Thread(new Runnable(){
           
public
void run(){
               
线程运行代码;
           
}
       
}).start();
   
}
}
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接口的子接口对象。
所以要让线程去指定指定对象的run方法。就必须明确该run方法所属对象。

实现方式和继承方式有什么区别：
(1)、实现方式好处：避免了单继承的局限性
(2)、在定义线程时：建议使用实现方式
(3)、两种方式区别：
a.继承Thread：线程代码存放在
Thread 子类 run
方法中
b.实现Runnable：线程代码存放在接口的子类的
run 方法中
总结建议：建议使用第二种线程创建方法。因为第二种方式更加体现面向对象思想。

多线程练习题
/*继承Thread类*/
class ThreadTest
extends Thread{
   
ThreadTest(){}
   
ThreadTest(String ThreadName){
       
//把传递进行的线程名字赋值给父类的线程名字
       
super(ThreadName);
   
}
   
/*复写Thread类中的run方法*/
   
public
void run(){
       
/*把代码封装在run方法里面*/
       
while(true){
           
/*打印下当前线程的名字*/
           
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...run");
       
}
   
}
}
class Test{
   
public
static void main(String[]
args){
       
/*创建了一个线程对象*/
       
ThreadTest t =
new ThreadTest
();
       
t.start();/*开启一个线程，并调用线程的run方法*/
       
//t.run();可以吗？可以的，只不过没有开启线程哦
       
/*注意：主线程也是一个线程哦。我们把代码定义在main方法中就等于又开启了一个线程哦*/

       
t.setName("ThreadTest");
       
while(true){
           
/*打印下当前线程的名字*/
           
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...run");
           
//Thread-0...run
       
}
   
}
}

多线程好处：
多线程好处：解决了多部分同时运行的问题。
多线程的弊端：线程太多回到效率的降低。
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：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。
线程有名字吗？
从运行的代码来看，原来线程都有自己默认的名称。
Thread-编号 该编号从0开始。
主线程有名字吗？
从运行的代码来看，主线程也有自己的名字就是main
线程(Thread)类中已经封装好的方法：
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。
注意：主线程不会设置名称，它的线程名是默认的(main);
线程练习
/*创建两个线程，
和主线程交替运行。
*/
代码：
class ThreadTest
extends Thread{
   
public
void run(){
       
for(int x=1;x<=60;x++){
           
/*因为this代表的是本类对象，直接用.getName()获取对象的名字
this可以省略吗？答案是可以的。因为调用对象的方法默认有一个对象的引用，
这个对象就是this。
*/
           
System.out.println(/*this.*/getName()+"...run..."+x);
       
}
   
}
}
class Test{
   
public
static void main(String[]
args){
       
ThreadTest t =
new ThreadTest
();
       
t.start();
       
for(int x=1;x<=60;x++){
           
由于main方法调用时不需要对象，在这里this就不起作用了。
           
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...main..."+x);
       
}
   
}
}
注意：获取线程对象名称时，不建议使用this，为什么，因为不怎么通用，
不过Thread.currentThread().getName()这个方法就是通用的。

用多线程做一个多窗口卖票系统。
/*需求：
简单的卖票程序，多个窗口卖票。
思路：票是一个共享数据被多个窗口所操作。
窗口是一个线程，多个窗口应该是一个多线程。
步骤：票，是共享数据，应该被static修饰起来。
多窗口，是多线程，应该创建多个线程来操作票。
*/
class Ticket
implements Runnable//extends Thread{
/*定义票数据，因为创建的是一个对象资源，所以保证了数据的共享，不用static也可以*/
   
private 
int num
=
100;
   
Object obj =
new Object();
   
public
void run(){
       
while(true){
如果还有票就打印下几号客户在买票，然后卖出去一张票，减一张票       
synchronized(obj){
               
if(num>0){
                   
try{Thread.sleep(10);}catch
(InterruptedException e){}
/*由于考虑到如果客户有可能操作慢而导致延迟，所以加入线程延迟进行测试，我们是程序员必须要做到一些错误的排除，当然不能保证到万无一失，但也要做到尽量避免发生错误*/
               
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".....sale...."+num--);
/*如果没有票了，就向客户致敬，然后跳出return跳出循环，方法结束*/
               
}
           
}
      
}
   
}
}
class
TicketDemo{
   
public
static void main(String[]
args)
{
       
Ticket t =
new Ticket();//创建一个线程任务对象。
       
Thread t1 =
new Thread(t);
       
Thread t2 =
new Thread(t);
       
Thread t3 =
new Thread(t);
       
Thread t4 =
new Thread(t);
/*
这时要设置线程的名字的话，就要用Thread类的方法了，因为Runnable是
父接口，而设置线程的方法是在Thread类中的，所以可以直接用Thread对象调用。
*/

/*创建线程对象，把资源当成参数进行传递（保证了资源的唯一），调用Thread类的start()方法。*/
       
t1.start();
       
t2.start();
       
t3.start();
       
t4.start();
       
/*
       
Ticket t1 = new Ticket();
//     
Ticket t2 = new Ticket();
//     
Ticket t3 = new Ticket();
//     
Ticket t4 = new Ticket();
       
t1.start();
       
t1.start();//一个线程不能开启两次，会抛出无效线程状态异常

       
t1.start();
       
t1.start();
       
*/
   
}
}

用多线程做一个多窗口卖票系统，并为多线程的安全问题进行解决。
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。
在多窗口卖票系统中：
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（CPU就切换到另外的线程去），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，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。
必须保证同步中只能有一个线程在运行。
同步代码块
用synchronized关键字来进行定义。
同步代码块格式
synchronized(唯一对象){
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。
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。
从程序上看就解决了线程的同步问题，但是问题就来了，同步的锁是什么呢？
锁可以是任意对象，我们创建了一个对象，结果解决了问题。
但是这个问题是什么呢？
通过以上程序的测试，发现同步代码块使用的锁是this。
直观分析：
由于同步代码块使用的锁是任意对象，很直观就可以想到函数是需要被对象调用才执行的。
那么函数都有一个所属对象引用。就是this。
但这个对象是怎么传递进来的呢？
原来是调用函数的时候，函数内持有一个函数对象的引用。
那我们可不可以把同步定义在函数上？
答案是：...可以的。结果就有了同步函数。
同步函数：
所谓的同步函数就是在函数的返回值前面加一个synchronized关键字就是同步函数了。
使用同步函数注意事项：
一定要明确哪个代码是需要进行同步，如果同步函数中的代码都是需要同步的，就可以使用同步函数。
如果同步函数被静态修饰后，使用的锁是什么呢？
因为静态方法中也不可以定义this。所以很直观就把this去掉了。
但是这个对象又是谁呢？
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

单例设计模式之懒汉式
对象是方法被调用时才初始化，也叫对象的延时加载
Single类进内存，对象还没有存在，只有调用了getInstance方法时，才建立对象。
多线程下的单例
//饿汉式
class Single
{
   
private
static
final Single s
=
new Single();
   
private Single(){}
   
public
static Single getInstance()
   
{
       
return s;
   
}
}
/*懒汉式
加入同步为了解决多线程安全问题。
加入双重判断是为了解决效率问题。*/
class Single
{
   
private
static Single s
=
null;
   
private Single(){}
   
public
static Single getInstance()
   
{
       
if(s==null)
       
{
           
synchronized(Single.class)     

           
{
        
       if(s==null)
       
//              -->0 -->1
                   
s =
new Single();
           
}
       
}
       
return s;
   
}
}
class
SingleDemo
{
   
public
static void main(String[]
args)

   
{
       
System.out.println("Hello
World!");
  
}
}
线程同步注意的问题：
由于线程同步代码中可能嵌套同步，最容易导致的问题就是死锁。程序就停在那里不动了。
我们作为程序员，我应该尽量避免死锁的出线。
死锁代码：
class MyLock
{
   
public
static Object locka
=
new Object();
   
public
static Object lockb
=
new Object();
}
class DeadLockTest
implements Runnable
{
   
private
boolean flag;
   
DeadLockTest(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 Test
{
   
public
static void main(String[]
args)
{
       
Thread t1 =
new Thread(new DeadLockTest(true));
       
Thread t2 =
new Thread(new DeadLockTest(false));
       
t1.start();
       
t2.start();
   
}
}