黑马程序员————学习日记【8】 【多线程】

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 多线程：

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。

Java VM  启动的时候会有一个进程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。

 

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。

 

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。

 

一、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，该方法的两个作用：
 (1)启动线程
 (2)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的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说了算。

 

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。

 

class Demo extends Thread{public void run(){for(int x=0; x<60; x++)System.out.println("demo run-----"+x);}}class ThreadDemo {public static void main(String[] args) {//for(int x=0; x<4000; x++)//System.out.println("Hello World!");Demo d = new Demo(); //创建好一个线程。//d.start();//开启线程并执行该线程的run方法d.run();//仅仅是对象调用方法，而线程创建了，并没有运行for(int x=0; x<60; x++)System.out.println("Hello World!--"+x);//Thread t = new Thread();//t.start();}}

 

二、创建线程的第二种方式：实现Runable接口

需求：简单的卖票程序多个窗口同时卖票

 

步骤：
1、定义类实现Runable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，要让线程去指定对象的run方法。 就必须明确该run方法所属的对象。

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？（面试常考）

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。

当然，如果这个类没有自己的父类，用继承也可以。

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();/*Ticket t1 = new Ticket();//Ticket t2 = new Ticket();//Ticket t3 = new Ticket();//Ticket t4 = new Ticket();t1.start();t1.start();t1.start();t1.start();*///在创建线程对象时，就要明确我要运行什么代码}}

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。（写多线程的时候一定要小心安全问题）

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对应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
}

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。

火车上的卫生间----经典。

同步的前提：
1、必须要有两个或有两个以上的线程
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：多个线程都需要判读锁，较为消耗资源

 

/*需求：银行有一个金库有两个储户分别存330元，每次存100，存3次。目的：该程序是否有安全问题，如果有，如何解决？如何找到问题：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同步有两种表现形式：1、同步代码块2、同步函数*/class Bank{private int sum;//Object obj = new Object();public synchronized void add(int n){//synchronized(obj)//{sum = sum + n;try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}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(100);}}}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();}}

同步函数用的是哪一个锁呢？
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是this。

通过该程序进行验证。

使用两个线程来卖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卖票动作

class Ticket implements Runnable//extends Thread{private  int tick = 100;Object obj = new Object();boolean flag = true;public  void run(){if(flag){while(true){synchronized(this){if(tick>0){try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....code:"+tick--);}}}}elsewhile(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);//创建了一个线程Thread t2 = new Thread(t);//创建了一个线程t1.start();try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}t.flag = false;t2.start();}}

 

如果同步函数被静态修饰后，使用的锁是什么呢？

通过验证，发现不再是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

class Ticket implements Runnable//extends Thread{private  static int tick = 100;boolean flag = true;public  void run(){if(flag){while(true){synchronized(Ticket.class){if(tick>0){try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....code:"+tick--);}}}}elsewhile(true)show();}public static synchronized void show()//this{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);//创建了一个线程Thread t2 = new Thread(t);//创建了一个线程t1.start();try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}t.flag = false;t2.start();}}

 

 

面试：懒汉式和饿汉式的不同？

答：懒汉式的特点在于实例的延迟加载，但是延迟加载有问题，
        如果多线程访问会出现安全问题，可以加同步来解决。加同步的方式用同步代码块和同步函数都行，但是有些低效。
        而用双重判断的形式能解决效率问题。

追问：加同步的时候使用的锁是哪一个？
答：该类所处的字节码文件对象。

 

/*面试：请写一个死锁程序*/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("if locka");synchronized(MyLock.lockb){System.out.println("if lockb");}}}}else{while(true){synchronized(MyLock.lockb){System.out.println("else lockb");synchronized(MyLock.locka){System.out.println("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();}}

 

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

加了同步后，还不安全，要想前提：
1、是不是两个或两个以上的线程
2、用的是同一个锁吗

class Res{private String name;private String sex;private boolean flag = false;public synchronized void set(String name,String sex){if(flag)try{this.wait();}catch(Exception e){}this.name = name;this.sex = sex;flag = true;this.notify();}public synchronized void out(){if(!flag)try{this.wait();}catch(Exception e){}System.out.println(name+"...."+sex);flag = false;this.notify();}}class Input implements Runnable{private Res r;Input(Res r){this.r = r;}public void run(){int x = 0;while(true){if(x==0)r.set("mike","man");elser.set("丽丽","女女女女女");x = (x+1)%2;    }}}class Output implements Runnable{private Res r;Output(Res r){this.r = r;}public void run(){while(true){r.out();}}}class InputOutputDemo2 {public static void main(String[] args) {Res r = new Res();new Thread(new Input(r)).start();new Thread(new Output(r)).start();/*Input in = new Input(r);Output out = new Output(r);Thread t1 = new Thread(in);Thread t2 = new Thread(out);t1.start();t2.start();*/}}

 

wait:
notify();
notifyAll();

都使用在同步中，因为要对持有监视器（锁）的线程操作所以要使用在同步中，因为只有同步才具有锁

为什么这些操作线程的方法要定义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线程只有的锁

只有同一个锁上的被等待线程，才可以被同一个锁上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。

 

 

当出现多个生产者消费者在做事情的时候，必须要写while循环，要用notifyAll。

对于多个生产者和消费者，为什么要定义while判断标记
原因：让被唤醒的线程再一次判断标记

为什么定义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，导致程序中的所有线程都等待。

class ProducerConsumerDemo {public static void main(String[] args) { Resource r = new Resource(); Producer pro = new Producer(r); Consumer con = new Consumer(r); Thread t1 = new Thread(pro); Thread t2 = new Thread(con); Thread t3 = new Thread(pro); Thread t4 = new Thread(con); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start();}}class Resource{private String name;private int count = 1;private boolean flag = false;// t1 t2public synchronized void set(String name){while(flag)try{wait();}catch(Exception e){}//t1(获取资格)t2(放弃资格)this.name = name+"--"+count++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....生产者.."+this.name);flag = true;this.notifyAll();}// t3 t4public synchronized void out(){while(!flag)try{wait();}catch(Exception e){}//t3(放弃资格)t4(放弃资格)System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...消费者........"+this.name);flag = false;this.notifyAll();}}class Producer implements Runnable{private Resource res;Producer(Resource res){this.res = res;}public void run(){while(true){res.set("+商品+");}}}class Consumer implements Runnable{private Resource res;Consumer(Resource res){this.res = res;}public void run(){while(true){res.out();}}}

 

JDK1.5中提供了多线程升级解决方案，将同步Synchronized替换成现实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

该示例中，实现了本方只唤醒对方操作。

 

面试：生产者消费者有什么替代方案？
答：1.5版本后，它提供了显示的锁机制，以及显示的锁对象上的等待唤醒操作机制。同时，它把等待唤醒机制进行了封装，

         封装完一个锁可以对应多个Condition对象。

 

stop方法以及过时

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， 就不会读取到标记，那么线程就不会结束。

当没有指定的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。
强制让线程恢复到运行状态中来，这样就可以操作标记让线程结束

Thread类提供该方法 interrupt();

 

 

join:

当A线程执行到了B线程的.join()方法时，A就会等待。等B线程都执行完，A才会执行。

join可以用来临时加入线程执行。

class Demo implements Runnable{public void run(){for(int x=0; x<70; x++){System.out.println(Thread.currentThread().toString()+"....."+x);Thread.yield();}}}class  JoinDemo{public static void main(String[] args) throws Exception{Demo d = new Demo();Thread t1 = new Thread(d);Thread t2 = new Thread(d);t1.start();//t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY)t2.start();t1.join();for(int x=0; x<80; x++){//System.out.println("main...."+x);}System.out.println("over");}}