多线程与锁的知识小结

     

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               按照讲课顺序，在此先加入一个小插曲-------包和jar包的知识。东西比较简单，知识点总结一下吧。

包：（package）

1、对类文件进行分类管理。

2、给类文件提供多层命名空间。

3、写在程序文件的第一行

4、类名的全称：包名.类名（包名的写法规范：所有字母都小写）

5、包也是一种封装形式

 6、编译命令：javac –d 位置（.当前路径） java源文件 （就可以自动生成包）

包不在当前目录下，需要执行classpath，将包所在父目录定义到classpath变量中。

一般在定义包名时，因为包的出现是为了区分重名的类。所以包名要尽量唯一。使用url域名来进行包名称的定义。

 

包与包之间访问可以使用的权限有两种：

1：public 

2：protected：只能是不同包中的子类可以使用的权限。

 *********************************************************************************

总结java中的四种权限：

    范围                  public            protected                 default                       private 

同一个类中             ok                      ok                         ok                                 ok

同一包中                  ok                     ok                         ok

子类                          ok                     ok

不同包中                ok

************************************************************************************

Import ：可以使用这个关键字导入指定包中的类。

记住：实际开发时,到的哪个类就导入哪个类，不建议使用*.

import packa.*;//这个仅仅是导入了packa当前目录下的所有的类。不包含子包。

import packa.abc.*;//导入了packa包中的子包abc下的当前的所有类。

如果导入的两个包中存在着相同名称的类。这时如果用到该类，必须在代码中指定包名。

 

常见的软件包:

java.lang : language java的核心包，Object System  String Throwable jdk1.2版本后，该包中的类自动被导入。

java.awt : 定义的都是用于java图形界面开发的对象。

javax.swing: 提供所有的windows桌面应用程序包括的控件,比如：Frame , Dialog, Table, List 等等,就是java的图形界面库。

java.net : 用于java网络编程方面的对象都在该包中。

java.io : input  output 用于操作设备上数据的对象都在该包中。比如：读取硬盘数据，往硬盘写入数据。

java.util : java的工具包，时间对象，集合框架。

java.applet: application+let 客户端java小程序。server+let  -->  servlet 服务端java小程序。

 

jar ：java的压缩包，主要用于存储类文件，或者配置文件等。

命令格式：jar –cf 包名.jar 包目录

   解压缩：jar –xvf 包名.jar 

 

多线程：

进程：正在进行中的程序。其实进程就是一个应用程序运行时的内存分配空间。

线程：其实就是进程中一个程序执行控制单元，一条执行路径。进程负责的是应用程序的空间的标示。线程负责的是应用程序的执行顺序。

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。 

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。

start方法：

1、启动了线程；

2、让jvm调用了run方法。

 

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。

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。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。

Ticket t = new Ticket();

直接创建Ticket对象，并不是创建线程对象。

因为创建对象只能通过new Thread类，或者new Thread类的子类才可以。

所以最终想要创建线程。既然没有了Thread类的子类，就只能用Thread类。

Thread t1 = new Thread(t); //创建线程。

只要将t作为Thread类的构造函数的实际参数传入即可完成线程对象和t之间的关联

为什么要将t传给Thread类的构造函数呢？其实就是为了明确线程要运行的代码run方法。

t1.start();

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()

Runnable接口的优点：

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。此时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。

因此：通常创建线程都用第二种方式，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。

多线程安全问题的原因：

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。会导致错误数据的产生。

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。

解决方式：（同步代码块）

格式：

synchronized(对象) {  // 任意对象都可以。这个对象就是锁。

需要被同步的代码；

}

同步：

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。

 

定义同步的有前提：

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。

 

同步的第二种表现形式：

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。

 

同步函数使用的锁：

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。

 

当同步函数被static修饰时，这时的同步使用的锁： 类名.class

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。

 

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。

 

在一个类中只有一个同步，可以使用同步函数。如果有多同步，必须使用同步代码块，来确定不同的锁。所以同步代码块相对灵活一些。

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。

 

线程间通信：

（思路：多个线程在操作同一个资源，但是操作的动作却不一样）

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。

 

等待唤醒机制：

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。

     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。

    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，但不是不释放锁。

 

线程的停止：

停止线程的原理：让线程运行的代码结束，也就是结束run方法。而一般run方法里肯定定义循环。所以只要结束循环即可。

第一种方式：定义循环的结束标记。

第二种方式：如果线程处于了冻结状态，是不可能读到标记的，这时就需要通过Thread类中的interrupt方法，将其冻结状态强制清除。让线程恢复具备执行资格的状态，让线程可以读到标记，并结束。

 

java.lang.Thread 类中的方法：

interrupt()：中断线程。

setPriority(int newPriority)：更改线程的优先级。

getPriority()：返回线程的优先级。

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。

Thread.yield()：暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。

setDaemon(true)：将该线程标记为守护线程或用户线程。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。

join：临时加入一个线程的时候可以使用join方法。

当A线程执行到了B线程的join方式。A线程处于冻结状态，释放了执行权，B开始执行。A什么时候执行呢？只有当B线程运行结束后，A才从冻结状态恢复运行状态执行。

Lock接口：多线程在JDK1.5版本升级时，推出一个接口Lock接口。

解决线程安全问题使用同步的形式，(同步代码块，要么同步函数)其实最终使用的都是锁机制。

 

到了后期版本，直接将锁封装成了对象。线程进入同步就是具备了锁，执行完，离开同步，就是释放了锁。

在后期对锁的分析过程中，发现，获取锁，或者释放锁的动作应该是锁这个事物更清楚。所以将这些动作定义在了锁当中，并把锁定义成对象。

 

所以同步是隐示的锁操作，而Lock对象是显示的锁操作，它的出现就替代了同步。

 

在之前的版本中使用Object类中wait、notify、notifyAll的方式来完成的。那是因为同步中的锁是任意对象，所以操作锁的等待唤醒的方法都定义在Object类中。

 

而现在锁是指定对象Lock。所以查找等待唤醒机制方式需要通过Lock接口来完成。而Lock接口中并没有直接操作等待唤醒的方法，而是将这些方式又单独封装到了一个对象中。这个对象就是Condition，将Object中的三个方法进行单独的封装。并提供了功能一致的方法 await()、signal()、signalAll()体现新版本对象的好处。

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