多线程

第三章：多线程

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。该顺序是以个执行路径，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。

jvm 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。

如何在代码中自定义一个线程？

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。
步骤：
定义类继承Tread
覆写Thread类中的run()方法。目的：将自定义的代码存储在run()中，让线程运行。
调用线程的start方法，该方法有两个作用，启动线程，调用run（）；
发现运行结果每一次都不同，因为多个线程都在获取cpu执行权，cpu执行到谁，谁就运行。明确一点，在某一时刻，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形容为在互相抢夺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。至于执行多长时间，目前为止是cpu说的算。

为什么要覆盖run方法呢？
Thread类用于描述线程。该类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().也就是说Thread类中的run()，用于存储线程要运行的代码。

d.start();//开启线程并执行该线程的run();
d.run();//仅仅是对象调用方法，而线程创建了，并没有运行。

线程都有自己默认的名称。Thread-编号 该编号从0开始。

static Thread currentThread():获取当前线程对象。
getName():获取线程名称。
setName():设置线程名称。

创建线程的第二种方式：实现Runable接口，
步骤：
定义一个类实现Runable接口。
覆盖Runable接口中的run()。(将线程要运行的代码存放在该run()中。)
通过Thread类建立线程对象。
将Runable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造函数。（这么做是因为，自定义的run()所属的对象是Runable接口的子类对象。所以要让线程去执行指定对象的run()。就必须明确该run()所属对象。）
调用Thread类的start（），开启线程并调用Runable接口子类的run（）。

实现方式和继承方式有说明区别呢？

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：线程代码存放在Thread子类run()中。
    实现Runable:线程代码存放在接口的子类run()中。
    
二、多线程安全问题

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，另一个线程就参与进来执行。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，在某一时间段只能让一个线程执行。其他线程不能执行。

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。

synchronized(对象)

{
    需要被同步的代码（操作共享数据的代码）
}

对象如同锁，持有锁的线程可以再同步代码块中执行，没有锁的线程即使获取了cpu的执行权也进不去，因为没有获取到锁。

同步的前提：
 必须要有两个或者两个以上的线程。
必须是多个线程使用同一个锁。
必须保证同步代码块中只有一个线程在运行。

优点：解决了多线程安全问题。

弊端：多个线程需要判断锁，较为消耗资源。

三、多线程找bug

步骤:
明确哪些代码是多线程运行代码。
明确共享数据。
明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的。
四、同步

两种方式：
同步代码块。
同步函数。
public synchronized void   add(int n)

{
    同步代码；

}

同步函数用的是哪一个锁？

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

如果同步函数被静态修饰后，使用的锁是什么呢？

通过验证，发现不是this.因为静态方法中不可以用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

单例设计模式：

饿汉式：
class Single {
    private static Single s = null;
    private Single() {}
懒汉式：
    public static Single getInstance() {
        if(s == null) {
            synchronized(Single.Class) {
                if(s == null) {
                    s = new Single();
                }
            }
        }
        return s;
    }
}

五、死锁

同步中嵌套同步，锁却不同。
class Test implements Runnable
{
private boolean flag;
Test(boolean flag)

{
this.flag = flag;
}


public void run() 

{
if(flag)

{
synchronized(MaLock.locka)

{
System.out.println("if locka");
synchronized(MaLock.lockb) 

{
System.out.println("if lockb");
}
}
}else {
synchronized(MaLock.lockb) {
System.out.println("else lockb");
synchronized(MaLock.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();
}
}


六、线程间通信
//线程通讯：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。
class Res
{
String name;
String sex;
}

class Input implements Runnable
{
private Res r;
Input(Res r) {
this.r = r;
}
public void run() {
int x = 0;
while(true) {
synchronized(Input.class) {
if(x == 0) {
r.name = "mike";
r.sex = "man";
}else {
r.name = "丽丽";
r.sex = "女";
}
x = (x + 1) % 2;
}
}
}
}


class Output implements Runnable
{
private Res r;
Output(Res r) {
this.r = r;
}
public void run() {
while(true) {
synchronized(Input.class) {
System.out.println(r.name+"..."+r.sex);
}
}
}
}


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();
}
}
七、等待唤醒机制
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(flag == true)
                                    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();
}
}

等待线程都存放在线程池中。唤醒时，通常唤醒第一个。
wait();
notify();
notifyAll();
都是用在同步中，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在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持有的锁。
只有同一个锁上的被等待线程，可以被同一个锁上notify唤醒。不可以对不同所中的线程进行唤醒。

也就是说，等待和唤醒必须是同一个锁。

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。

八、多线程（守护线程）

注意：1.setDaemon（）方法必须在启动线程前调用。2.当正在运行的线程都是守护线程时，Java虚拟机退出。

九、多线程（Join方法）

抢夺cpu执行权。临时加入线程执行

十、多线程（优先级&yield方法）

所有线程默认优先级是5（1-10）
只有1,5,10，最明显。

yield（），暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。