黑马程序员笔记——Java多线程和同步

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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：即使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虚拟机启动时会有个进程javac.exe 

该进程中至少一个线程负责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。

1,如何在自定义的代码中，自定义一个线程呢？

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。

线程的几种状态、

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);

练习

/*练习：创建两个线程，和主线程交替运行。原来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。设置线程名称：setName或者构造函数。*/class Test extends Thread{//private String name;Test(String name){//this.name = name;super(name);}public void run(){for(int x=0; x<60; x++){System.out.println((Thread.currentThread()==this)+"..."+this.getName()+" run..."+x);}}}class ThreadTest {public static void main(String[] args) {Test t1 = new Test("one---");Test t2 = new Test("two+++");t1.start();t2.start();//t1.run();//t2.run();for(int x=0; x<60; x++){System.out.println("main....."+x);}}}

创建线程的第二种方式：

实现Runable接口

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。（Thread也实现了接口Runable,这里的传递为多态）

      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指定对象的run方法。就必须明确该run方法所属对象。

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。

面试题

实现方式和继承方式有什么区别呢？

实现方式好处：避免了单继承的局限性。

在定义线程时，建立使用实现方式。

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。

/*需求：简单的卖票程序。多个窗口同时买票。*/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();*/}}

通过分析，发现，打印出0，-1，-2等错票。 

同步和锁

多线程的运行出现了安全问题。

安全问题的原因：

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(任何对象)
{
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，必须要有两个或者两个以上的线程。

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：多个线程需要判断锁，较为消耗资源，

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);Thread t3 = new Thread(t);Thread t4 = new Thread(t);t1.start();t2.start();t3.start();t4.start();}}

银行储户练习

/*需求：银行有一个金库。两个储户分别存300员，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。*/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();}}

同步函数使用锁的问题

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。

使用两个线程来买票。

一个线程在同步代码块中。

一个线程在同步函数中。

都在执行买票动作。

class Ticket implements Runnable{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);Thread t2 = new Thread(t);t1.start();try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}t.flag = false;t2.start();//Thread t3 = new Thread(t);//Thread t4 = new Thread(t);//t3.start();//t4.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，发现不在是this。因为静态方法中也不可以定义this。

静态进内存是，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{private static  int tick = 100;//Object obj = new Object();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(){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);Thread t2 = new Thread(t);t1.start();try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}t.flag = false;t2.start();}}

单例设计模式

面试题（重要）

懒汉式考点

懒汉式特点在于实例延时加载。

多线程访问时会出现安全问题。

解决方法是加同步，加同步的方式是同步代码块和同步函数都行，

但是效率低。

用双重判断的方式能解决这个问题。

加同步时使用的锁是该类所属的字节码文件对象

class Single{private static final Single s = new Single();private Single(){}public static Single getInstance(){return s;}}*/ //懒汉式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();//延迟加载}}return s;}}class SingleDemo {public static void main(String[] args) {System.out.println("Hello World!");}}

死锁

/*死锁。同步中嵌套同步。*/class Ticket implements Runnable{private  int tick = 1000;Object obj = new Object();boolean flag = true;public  void run(){if(flag){while(true){synchronized(obj){show();}}}elsewhile(true)show();}public synchronized void show()//this{synchronized(obj){if(tick>0){try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....code : "+ tick--);}}}}class  DeadLockDemo{public static void main(String[] args) {Ticket t = new Ticket();Thread t1 = new Thread(t);Thread t2 = new Thread(t);t1.start();try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}t.flag = false;t2.start();}}

死锁

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(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 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();}}

附

class MyThread extends Thread{public void run(){try {Thread.currentThread().sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {}System.out.println("MyThread running");}}public class ThreadTest{public static void main(String argv[]) {MyThread t = new MyThread();t.run();t.start();System.out.println("Thread Test");  }}/*代码分析过程：MyThread t = new MyThread();创建了一个线程。t.run();调用MyThread对象的run方法。这是只有一个线程在运行就是主线程。当主线程执行到了run方法中的sleep(3000);时。这是主线程处于冻结状态。程序并没有任何执行。当3秒过后，主线程打印了  MyThread running。 run方法执行结束。t.start();开启了t线程。有两种可能情况。第一种，主线程在只执行了t.start()后，还具有执行权，继续往下执行，打印了Thread Test。主线程结束。t线程获取执行权，调用自己的run方法。然后执行的sleep(3000);冻结3秒。3秒后，打印MyThread running t线程结束，整个程序结束。第二种情况：主线程执行到t.start();开启了t线程，t线程就直接获取到了执行权。就调用自己的run方法。指定到sleep(3000).t线程冻结3秒，这是t线程就是释放了执行权。那么主线程开始执行打印了Thread Test，主线程结束。等到3秒后，t线程打印MyThread running ，然后t线程结束。程序结束。*/

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