Java-多线程

多线程概述

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：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，而且这个线程的运行代码存在于main方法中，该线程称之为主线程。

扩展：其实更细节的说明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，即Thread类。

创建线程的第一种方式：继承Thread类。
步骤：
1.定义类继承Thread类。
2.复写Thread类中的run方法，目的：将自定义代码存储在run方法中。让线程运行。

class Demo extends Thread{public void run(){for(int x=0;x<50;x++){System.out.println("Demo run--------"+x);}}}public class ThreadDemo {public static void main(String[] args) {Demo d = new Demo();d.start();for(int x=0;x<50;x++){System.out.println("Main run--------"+x);}}}

运行上述代码时发现，运行的结果每一次都不同。

这是因为多个线程都在获取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(双核及多核除外)。

cpu在做着快速的切换，已达到了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看成是在互相抢夺cpu的执行权。

这就是多线程的一个特性：随机性。谁抢到就谁执行，至于执行多长时间，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。

创建线程的第二种方式：实现Runnable接口。

步骤：

1.定义类实现Runnable接口。

2.覆盖Runnable接口中的run方法。目的：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。

目的：因为自定义的run方法所属的对象是Runnable接口的子类对象。

所以要让线程去运行指定对象的run方法，就必须明确该run方法所属对象。

5.调用Thread类的start方法开启开启线程并调用Runnable接口子类的run方法。

这两种方式有什么不同呢？

实现方式的好处：避免了单继承的局限性，在定义线程时，建议使用实现方式。

两种方式的区别：

第一种是继承Thread类，线程运行的代码存放于Thread子类的run方法中。

第二种是实现Runnable接口，线程运行代码存放于接口子类的run方法中。

class Ticket implements Runnable{private int ticket = 100; public void run(){while(ticket>0){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----------"+ticket--);}}}public class ThreadTest {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();}}

多线程的安全问题

通过分析上述代码，发现，有可能会打印出0、-1、-2等错票。多线程的运行出现了安全问题。

问题的原因：

当多条语句在操作同一共享数据时，一个线程对多条语句只执行了一部分，还没执行完，另一个线程就参与了进来，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，其它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案。

即同步代码块。

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得了cpu的执行权，也进不去，因为没有获取锁。

经典示例：火车上的卫生间。

使用同步的前提：

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。

同步锁的好处与弊端：

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 ticket = 100; public void run(){while(true){synchronized(Ticket.class){if(ticket>0){try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----------"+ticket--);}}}}}public class ThreadTest {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();}}

如何明确哪些代码需要加锁？

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。

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。

死锁，面试必要掌握！请写一个死锁的例子：

class Test implements Runnable{private boolean flag;Test(boolean flag){this.flag = flag;}public void run(){//线程1的flag是true，所以线程1拿到了locka锁，然后想要拿线程2的lockb锁if(flag){synchronized(Lock.locka){System.out.println("if locka");synchronized(Lock.lockb){System.out.println("if lockb");}}}else{//线程2的flag是false，所以线程2拿到了lockb锁，然后想要拿线程1的locka锁//如果两边都不释放自己的锁，那么就形成了死锁synchronized(Lock.lockb){System.out.println("else lockb");synchronized(Lock.locka){System.out.println("else locka");}}}}}class Lock{static Object locka = new Object();static Object lockb = new Object();}public class DeadLockTest {public static void main(String[] args) {Test t1 = new Test(true);Test t2 = new Test(false);new Thread(t1).start();new Thread(t2).start();}}

线程间的通信

定义：线程间的通信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;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 {//wait和notify必须由同一个锁来监视，所以前面要加上同一个锁对象r.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}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 (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println(r.name+"............"+r.sex);r.flag = false;r.notify();}}}}public class InputOutputDemo {public static void main(String[] args) {Res r = new Res();Input in = new Input(r);Output ot = new Output(r);new Thread(in).start();new Thread(ot).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，可以被同一个锁上的notify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只能定义在Object类中。

而我们开发中常用的案例一般都是多个线程执行进，多个线程执行出，所以来看生产者消费者的例子：

class Resouse{private String name;private int count=1;boolean flag = false;public synchronized void set(String name){while(flag){try {wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}this.name = name+"..."+(count++);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者..."+this.name);flag = true;this.notifyAll();}public synchronized void get(){while(!flag){try {wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".............消费者.."+name);flag = false;this.notifyAll();}}class Producer implements Runnable{private Resouse r;Producer(Resouse r){this.r = r;}public void run(){while(true){r.set("商品");}}}class Consumer implements Runnable{private Resouse r;Consumer(Resouse r){this.r = r;}public void run(){while(true){r.get();}}}public class ProducerConsumerDemo {public static void main(String[] args) {Resouse r = new Resouse();new Thread(new Producer(r)).start();new Thread(new Producer(r)).start();new Thread(new Consumer(r)).start();new Thread(new Consumer(r)).start();}}

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，如果只用notify，容易出现只唤醒本方线程的情况。

导致程序中所有的线程都等待。

JDK1.5中，提供了多线程升级解决方案。

将同步synchronized替换成显示Lock操作。

将Object中的wait、notify、notifyAll，替换成了Condition对象。

该对象可以用Lock锁进行获取。

下面示例，实现了本方唤醒对方的操作。

class Resouse{private String name;private int count=1;boolean flag = false;Lock lock = new ReentrantLock();Condition condition_pro = lock.newCondition();Condition condition_con = lock.newCondition();public void set(String name){lock.lock();try{while(flag){try {condition_pro.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}this.name = name+"..."+(count++);System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者..."+this.name);flag = true;condition_con.signal();}finally{lock.unlock();}}public void get(){lock.lock();try{while(!flag){try {condition_con.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".............消费者.."+name);flag = false;condition_pro.signal();}finally{lock.unlock();}}}class Producer implements Runnable{private Resouse r;Producer(Resouse r){this.r = r;}public void run(){while(true){r.set("商品");}}}class Consumer implements Runnable{private Resouse r;Consumer(Resouse r){this.r = r;}public void run(){while(true){r.get();}}}public class ProducerConsumerDemo {public static void main(String[] args) {Resouse r = new Resouse();new Thread(new Producer(r)).start();new Thread(new Producer(r)).start();new Thread(new Consumer(r)).start();new Thread(new Consumer(r)).start();}}

如何停止线程？

stop方法已经过时，不能使用。

此时只有一种方法，run方法结束运行。

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：当线程处于了冻结状态。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类提供了interrupt方法。

守护线程：会随着前台线程的结束而结束。

join方法：

当A线程执行到B线程的join方法时，A就会等待，直到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。