黑马程序员——java基础——多线程



黑马程序员——java基础——多线程

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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：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。

一个进程至少有一个线程在运行，当一个进程中出现多个线程时，就称这个应用程序是多线程应用程序，每个线程在栈区中都有自己的执行空间，自己的方法区、自己的变量。

jvm在启动的时，首先有一个主线程，负责程序的执行，调用的是main函数。主线程执行的代码都在main方法中。

当产生垃圾时，收垃圾的动作，是不需要主线程来完成，因为这样，会出现主线程中的代码执行会停止，会去运行垃圾回收器代码，效率较低，所以由单独一个线程来负责垃圾回收。
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。

随机性的原理：因为cpu的快速切换造成，哪个线程获取到了cpu的执行权，哪个线程就执行。

返回当前线程的名称：Thread.currentThread().getName()
线程的名称是由：Thread-编号定义的。编号从0开始。
线程要运行的代码都统一存放在了run方法中。
线程要运行必须要通过类中指定的方法开启。start方法。（启动后，就多了一条执行路径）
start方法：1）、启动了线程；2）、让jvm调用了run方法。

创建线程的方式

创建线程共有两种方式：继承方式和实现方式

创建线程的第一种方式：继承Thread，由子类复写run方法。
步骤：
1，定义类继承Thread类；
2，目的是复写run方法，将要让线程运行的代码都存储到run方法中；
3，通过创建Thread类的子类对象，创建线程对象；
4，调用线程的start方法，开启线程，并执行run方法。

class MyThread extends Thread{
public MyThread() {
super();
// TODO Auto-generated constructor stub
}
public MyThread(String name) {
super(name);
// TODO Auto-generated constructor stub
}
public void run() {
for(int i =0 ;i<10;i++){
System.out.println("Demo:"+Thread.currentThread().getName()+":"+i);
}
}
}
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
MyThread demo1 = new MyThread("线程一");
demo1.start();
MyThread demo2 = new MyThread("线程二");
demo2.start();
for(int i = 0;i<10;i++){
System.out.println("main:"+i);
}

}
}

创建线程的第二种方式：实现一个接口Runnable
步骤：
1，定义类实现Runnable接口。
2，覆盖接口中的run方法（用于封装线程要运行的代码）。
3，通过Thread类创建线程对象；
4，将实现了Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类中的构造函数。
为什么要传递呢？因为要让线程对象明确要运行的run方法所属的对象。
5，调用Thread对象的start方法。开启线程，并运行Runnable接口子类中的run方法。

class Ticket implements Runnable{
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；
t1.start();
t2.start();
}
}

为什么要有Runnable接口的出现？

1：通过继承Thread类的方式，可以完成多线程的建立。但是这种方式有一个局限性，如果一个类已经有了自己的父类，就不可以继承Thread类，因为java单继承的局限性。
可是该类中的还有部分代码需要被多个线程同时执行。这时怎么办呢？
只有对该类进行额外的功能扩展，java就提供了一个接口Runnable。这个接口中定义了run方法，其实run方法的定义就是为了存储多线程要运行的代码。
所以，通常创建线程都用第二种方式。
因为实现Runnable接口可以避免单继承的局限性
2：其实是将不同类中需要被多线程执行的代码进行抽取。将多线程要运行的代码的位置单独定义到接口中。为其他类进行功能扩展提供了前提。
所以Thread类在描述线程时，内部定义的run方法，也来自于Runnable接口
实现Runnable接口可以避免单继承的局限性。而且，继承Thread，是可以对Thread类中的方法，进行子类复写的。但是不需要做这个复写动作的话，只为定义线程代码存放位置，实现Runnable接口更方便一些。所以Runnable接口将线程要执行的任务封装成了对象。

线程状态：

被创建：start()
运行：具备执行资格，同时具备执行权；
冻结：sleep(time),wait()—notify()唤醒；线程释放了执行权，同时释放执行资格；
临时阻塞状态：线程具备cpu的执行资格，没有cpu的执行权；
消亡：stop()



线程安全问题

多线程安全问题的原因：
通过图解：发现一个线程在执行多条语句时，并运算同一个数据时，在执行过程中，其他线程参与进来，并操作了这个数据。导致到了错误数据的产生。

涉及到两个因素：
1，多个线程在操作共享数据。
2，有多条语句对共享数据进行运算。
原因：这多条语句，在某一个时刻被一个线程执行时，还没有执行完，就被其他线程执行了。
解决安全问题的原理：
只要将操作共享数据的语句在某一时段让一个线程执行完，在执行过程中，其他线程不能进来执行就可以解决这个问题。

在java中对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式——synchronized（同步）

这里也有两种解决方式，一种是同步代码块，还有就是同步函数。都是利用关键字synchronized来实现。

a、同步代码块

用法：

synchronized（对象）

{需要被同步的代码}

同步可以解决安全问题的根本原因就在那个对象上。其中对象如同锁。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。

<span style="font-size:14px;">class Ticket implements Runnable
{
private  int tick = 1000;
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--);
}
}
}
}
}
class  TicketDemo2
{
public static void main(String[] args)
{
Ticket t = new Ticket();
Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);
t1.start();
t2.start();
}
}
</span>

b,同步函数
其实就是将同步关键字定义在函数上，让函数具备了同步性。
同步函数是用的哪个锁呢？
通过验证，函数都有自己所属的对象this，所以同步函数所使用的锁就是this锁。

<span style="font-size:14px;">class Ticket implements Runnable
{
private  int tick = 100;
Object obj = new Object();
boolean flag = true;
public  void run()
{
if(flag)
{
while(true)
{
show();
}
}
}
public synchronized void show()//this
{
if(tick>0)
{
try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....show.... : "+ tick--);
}
}
}
class  ThisLockDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Ticket t = new Ticket();
Thread t1 = new Thread(t);
t1.start();

}

</span>

当同步函数被static修饰时，这时的同步用的是哪个锁呢
静态函数在加载时所属于类，这时有可能还没有该类产生的对象，但是该类的字节码文件加载进内存就已经被封装成了对象，这个对象就是该类的字节码文件对象。
所以静态加载时，只有一个对象存在，那么静态同步函数就使用的这个对象。
这个对象就是类名.class

class Single
{
private static Single s = null;
private Single(){}
public static  Single getInstance()
{
if(s==null)
{
synchronized(Single.class)
{
if(s==null)
//--->A;
s = new Single();
}
}
return s;
}
}
class SingleDemo
{
public static void main(String[] args)
{
System.out.println("Hello World!");
}
}

同步代码块和同步函数的区别

同步代码块使用的锁可以是任意对象。
同步函数使用的锁是this，静态同步函数的锁是该类的字节码文件对象。

线程同步的利弊
好处：解决了线程安全问题。
弊端：相对降低性能，因为判断锁需要消耗资源，产生了死锁。
定义同步是有前提的：
1，必须要有两个或者两个以上的线程，才需要同步。
2，多个线程必须保证使用的是同一个锁。

同步死锁
通常只要将同步进行嵌套，就可以看到现象。同步函数中有同步代码块，同步代码块中还有同步函数。

public class DeadLockDemo {

public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
// TODO Auto-generated method stub
Ticket1 ticket1 = new Ticket1();
Thread thread1 = new Thread(ticket1);
thread1.start();
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
Thread thread2 = new Thread(ticket1);
ticket1.flag = false;
thread2.start();
}
}
class Ticket1 implements Runnable{

private static int ticket1 = 10;
private Object obj = new Object();
boolean flag = true;
@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
if(flag){
while(true){

synchronized (obj) {
show();
}
}
}else{
while(true){
show();
}
}
}
public synchronized void show(){
synchronized (obj) {
if(ticket1>0){
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+ticket1--);
}
}
}
}

线程间通讯：
其实就是多个线程在操作同一个资源，但是操作的动作不同。
1：将资源封装成对象。
2：将线程执行的任务(任务其实就是run方法。)也封装成对象。

<span style="font-size:14px;">class Res
{
String name;
String sex;
boolean flag = false;
}
class Input implements Runnable
{
private Res r ;
Input(Res r)
{
this.r = r;
}
public void run()
{
int x = 0;
while(true)
{
synchronized(r)
{

if(r.flag)
try{r.wait();}catch(Exception e){}
if(x==0)
{
r.name="mike";
r.sex="man";
}
else
{
r.name="丽丽";
r.sex = "女";
}
x = (x+1)%2;
r.flag = true;
r.notify();
}
}
}
}
class Output implements Runnable
{
private Res r ;

Output(Res r)
{
this.r = r;
}
public void run()
{
while(true)
{
synchronized(r)
{
if(!r.flag)
try{r.wait();}catch(Exception e){}
System.out.println(r.name+"...."+r.sex);
r.flag = false;
r.notify();
}
}
}
}
class  InputOutputDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Res r = new Res();
Input in = new Input(r);
Output out = new Output(r);

Thread t1 = new Thread(in);
Thread t2 = new Thread(out);
t1.start();
t2.start();
}
}
</span>

等待唤醒机制
涉及的方法：
wait:将同步中的线程处于冻结状态。释放了执行权，释放了资格。同时将线程对象存储到线程池中。
notify：唤醒线程池中某一个等待线程。
notifyAll:唤醒的是线程池中的所有线程
注意：
1：这些方法都需要定义在同步中。
2：因为这些方法必须要标示所属的锁。
你要知道 A锁上的线程被wait了,那这个线程就相当于处于A锁的线程池中，只能A锁的notify唤醒。
3：这三个方法都定义在Object类中。为什么操作线程的方法定义在Object类中？
因为这三个方法都需要定义同步内，并标示所属的同步锁，既然被锁调用，而锁又可以是任意对象，那么能被任意对象调用的方法一定定义在Object类中。
wait和sleep区别：
分析这两个方法：从执行权和锁上来分析：
wait：可以指定时间也可以不指定时间。不指定时间，只能由对应的notify或者notifyAll来唤醒。
sleep：必须指定时间，时间到自动从冻结状态转成运行状态(临时阻塞状态)。
wait：线程会释放执行权，而且线程会释放锁。
Sleep：线程会释放执行权，但是不释放锁。