黑马程序员_java基础--多线程

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多线程

1、进程和线程：
进程：正在进行的程序。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：进程内部的一条执行路径或者一个控制单元。
两者的区别：
一个进程至少有一个线程
进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存；
2、jvm多线程的启动是多线程吗？
java的虚拟机jvm启动的是单线程，就有发生内存泄露的可能，而我们使用java程序没出现这样的问题，
也就是jvm启动至少有两个线程，一个执行java程序，一个执行垃圾回收。所以是多线程。
3、多线程的优势：
解决了多部分同时运行的问题，提高效率
    线程的弊端：
线程太多会导致效率的降低，因为线程的执行依靠的是CPU的来回切换。
4、什么叫多线程：
一个进程中有多个线程，称为多线程。
5、实现多线程的方法：
实现多线程可以通过继承Thread类和实现Runnable接口。
(1)继承Thread
   定义一个类继承Thread类
   复写Thread类中的public void run()方法，将线程的任务代码封装到run方法中
   直接创建Thread的子类对象，创建线程
   调用start()方法，开启线程(调用线程的任务run方法)
   //另外可以通过Thread的getName()获取线程的名称。

package it.heima.com.Thread;public class ThreadDemo2 {public static void main(String[] args){ MyThread mt = new MyThread();   //创建Thread的子类对象，创建线程 mt.start();    //开启线程，调用线程的任务run方法 for(int i=0; i<100; i++){System.out.println("主线程执行了--"+i);} }}class MyThread extends Thread{public void run(){for(int i=0; i<100; i++){System.out.println("我的线程执行了---------"+i);}}}

(2)实现Runnable接口；
定义一个类，实现Runnable接口；
覆盖接口的public void run()的方法，将线程的任务代码封装到run方法中；
创建Runnable接口的子类对象
将Runnabl接口的子类对象作为参数传递给Thread类的构造函数，创建Thread类对象
（原因：线程的任务都封装在Runnable接口子类对象的run方法中。所以要在线程对象创建时就必须明确要运行的任务）。
调用start()方法，启动线程。

package it.heima.com.Thread;public class ThreadDemo3 {public static void main(String[] args){MyThread1 mt1 = new MyThread1();   //创建Runnable接口的子类对象//将Runnable接口的子类对象作为参数传递给Thread类的构造函数，创建Thread类对象Thread t = new Thread(mt1);    t.start();      //开启线程，调用线程的任务run方法for(int i=0; i<100; i++){System.out.println("主线程执行了---"+i);}}}class MyThread1 implements Runnable{public void run() {for(int i=0; i<100; i++){System.out.println("我的线程执行了,这是第"+(i+1)+"次");}}}

两种方法区别：
(1)实现Runnable接口避免了单继承的局限性
(2)继承Thread类线程代码存放在Thread子类的run方法中
  实现Runnable接口线程代码存放在接口的子类的run方法中；

  在定义线程时，建议使用实现Runnable接口，因为几乎所有多线程都可以使用这种方式实现

通过下面2个程序即可看出实现Runnable接口和继承Thread类的区别

package it.heima.com.Thread;public class TicketDemo2 {public static void main(String[] args){Ticket1 t1 = new Ticket1();Ticket1 t2 = new Ticket1();Ticket1 t3 = new Ticket1();Ticket1 t4 = new Ticket1();t1.start();t2.start();t3.start();t4.start();}}class Ticket1 extends Thread{private int tick = 50;public void run() {while(true){if(tick>0)System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...sale:"+tick--);}}}

package it.heima.com.Thread;public class TicketDemo {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();}}class Ticket implements Runnable{private int tick = 50;public void run() {while(true){if(tick>0)System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...sale:"+tick--);}}}

结果为：

                   

6、创建线程时为什么要复写run方法？
Thread类用于描述线程。Thread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方法。
7、start()和run方法有什么区别？
调用start方法方可启动线程，而run方法只是thread的一个普通方法，调用run方法不能实现多线程；Start()方法:
start方法用来启动线程,实现了多线程运行,这时无需等待run方法体代码执行完毕，而直接继续执行下面的
代码。通过调用Thread类的start()方法来启动一个线程,这时此线程处于就绪(可运行)状态，并没有运行，
一旦得到cpu时间片(执行权),就开始执行run()方法,这里方法run()称为线程体，
它包含了要执行的这个线程的内容，Run方法运行结束,此线程随即终止。
Run()方法:
run()方法只是Thread类的一个普通方法,如果直接调用Run方法,程序中依然只有主线程这一个线程,
其程序执行路径还是只有一条，还是要等待run方法体执行完毕后才可继续执行下面的代码，
这样就没有达到多线程的目的。

8、线程的几种状态：
新建：new一个Thread对象或者其子类对象就是创建一个线程，当一个线程对象被创建，但是没有开启，这个时候，
     只是对象线程对象开辟了内存空间和初始化数据。       
就绪：新建的对象调用start方法，就开启了线程，线程就到了就绪状态。
     在这个状态的线程对象，具有执行资格，没有执行权。
运行：当线程对象获取到了CPU的资源。
     在这个状态的线程对象，既有执行资格，也有执行权。
冻结：运行过程中的线程由于某些原因(比如wait,sleep)，释放了执行资格和执行权。
              当然，他们可以回到运行状态。只不过，不是直接回到。
     而是先回到就绪状态。
死亡：当线程对象调用的run方法结束，或者直接调用stop方法，就让线程对象死亡，在内存中变成了垃圾。 

线程状态图如下图所示：   

 
9、sleep()和wait()的区别：
(1)这两个方法来自不同的类，sleep()来自Thread类，和wait()来自Object类。
(2)sleep是Thread的静态类方法，谁调用的谁去睡觉，即使在a线程里调用了b的sleep方法，实际上还是a去睡觉，
   要让b线程睡觉要在b的代码中调用sleep。而wait()是Object类的非静态方法
(3)sleep()释放资源不释放锁，而wait()释放资源释放锁；
(4)使用范围：wait,notify和notifyAll只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用,而sleep可以在任何地方使用

10、多线程安全问题：
(1)原因:当程序的多条语句在操作线程共享数据时(如买票例子中的票就是共享资源)，由于线程的随机性导致
       一个线程对多条语句，执行了一部分还没执行完，另一个线程抢夺到cpu执行权参与进来执行，
       此时就导致共享数据发生错误。比如买票例子中打印重票和错票的情况。
(2)解决方法:对多条操作共享数据的语句进行同步，一个线程在执行过程中其他线程不可以参与进来
11、Java中多线程同步是什么？
同步是用来解决多线程的安全问题的，在多线程中，同步能控制对共享数据的访问。如果没有同步，当一个线程在
修改一个共享数据时，而另外一个线程正在使用或者更新同一个共享数据，这样容易导致程序出现错误的结果。 
12、什么是锁?锁的作用是什么?
锁就是对象
锁的作用是保证线程同步，解决线程安全问题。
持有锁的线程可以在同步中执行，没有锁的线程即使获得cpu执行权，也进不去。
13、同步的前提:
(1)必须保证有两个以上线程
(2)必须是多个线程使用同一个锁，即多条语句在操作线程共享数据
(3)必须保证同步中只有一个线程在运行
14、同步的好处和弊端
好处：同步解决了多线程的安全问题
弊端：多线程都需要判断锁，比较消耗资源
15、同步的两种表现形式：
(1)同步代码块:
可以指定需要获取哪个对象的同步锁,使用synchronized的代码块同样需要锁,但他的锁可以是任意对象
考虑到安全问题，一般还是使用同一个对象，相对来说效率较高。


注意：
**虽然同步代码快的锁可以使任何对象，但是在进行多线程通信使用同步代码快时，
 必须保证同步代码快的锁的对象和，否则会报错。
**同步函数的锁是this，也要保证同步函数的锁的对象和调用wait、notify和notifyAll的对象是
 同一个对象，也就是都是this锁代表的对象。
格式：
synchronized(对象)
{
需同步的代码;
}
(2)同步函数
同步方法是指进入该方法时需要获取this对象的同步锁，在方法上使用synchronized关键字，
使用this对象作为锁，也就是使用了当前对象，因为锁住了方法，所以相对于代码块来说效率相对较低。
注:静态同步函数的锁是该方法所在的类的字节码文件对象，即类名.class文件
格式：
修饰词 synchronized 返回值类型 函数名(参数列表)
{
需同步的代码;
}


在jdk1.5后，用lock锁取代了synchronized，个人理解也就是对同步代码块做了修改，
并没有提供对同步方法的修改，主要还是效率问题吧。

16、单例设计模式

(1)饿汉式:

class Single{private Single(){}//将构造函数私有化，不让别的类建立该类对象private static final Single s=new Single();//自己建立一个对象public static Single getInstance(){//提供一个公共访问方式return s;}}

(2)懒汉式：

class Single{private Single(){} private static Single s;public static Single getInstance(){s=new Single();return s;}}

饿汉式和懒汉式的区别：
**
饿汉式是类一加载进内存就创建好了对象；
懒汉式则是类加载进内存的时候，对象还没有存在，只有调用了getInstance()方法时，对象才开始创建。
**
懒汉式是延迟加载，如果多个线程同时操作懒汉式时就有可能出现线程安全问题，解决线程安全问题
可以加同步来解决。但是加了同步之后，每一次都要比较锁，效率就变慢了，
所以可以加双重判断来提高程序效率。
如将上述懒汉式的Instance函数改成同步：

public static Single getInstance(){if(s==null){synchronized(Single.class){if(s==null) s=new Single();}}return s;}

17、死锁
两个线程对两个同步对象具有循环依赖时，就会发生死锁。即同步嵌套同步，而锁却不同。
18、wait()、sleep()、notify()、notifyAll()
wait():使一个线程处于等待状态，并且释放所持有的对象的lock。 
sleep():使一个正在运行的线程处于睡眠状态，是一个静态方法，调用此方法要捕捉InterruptedException异常。 
notify():唤醒一个处于等待状态的线程，注意的是在调用此方法的时候，并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程，
而是由JVM确定唤醒哪个线程(一般是最先开始等待的线程)，而且不是按优先级。 
Allnotity():唤醒所有处入等待状态的线程，注意并不是给所有唤醒线程一个对象的锁，而是让它们竞争。
18、为什么wait()、notify()、notifyAll()这些用来操作线程的方法定义在Object类中？
(1)这些方法只存在于同步中；
(2)使用这些方法时必须要指定所属的锁，即被哪个锁调用这些方法；
(3)而锁可以是任意对象，所以任意对象调用的方法就定义在Object中。
19、多线程间通讯：
多线程间通讯就是多个线程在操作同一资源,但是操作的动作不同.
        (1)为什么要通信
多线程并发执行的时候, 如果需要指定线程等待或者唤醒指定线程, 那么就需要通信.比如生产者消费者的问题，
生产一个消费一个,生产的时候需要负责消费的进程等待,生产一个后完成后需要唤醒负责消费的线程,
同时让自己处于等待，消费的时候负责消费的线程被唤醒，消费完生产的产品后又将等待的生产线程唤醒，
然后使自己线程处于等待。这样来回通信，以达到生产一个消费一个的目的。
        (2)怎么通信
在同步代码块中, 使用锁对象的wait()方法可以让当前线程等待, 直到有其他线程唤醒为止.
使用锁对象的notify()方法可以唤醒一个等待的线程，或者notifyAll唤醒所有等待的线程.
多线程间通信用sleep很难实现，睡眠时间很难把握。


20、Lock和Condition
实现提供比synchronized方法和语句可获得的更广泛的锁的操作，可支持多个相关的Condition对象
Lock是个接口
锁是控制多个线程对共享数据进行访问的工具。


JDK1.5中提供了多线程升级的解决方案：
将同步synchonized替换成了显示的Lock操作，将Object中的wait、notify、notifyAll替换成了Condition对象。
该对象可以Lock锁进行获取


Lock的方法摘要：
void lock()  获取锁。 
Condition newCondition() 返回绑定到此 Lock 实例的新 Condition 实例。 
void unlock() 释放锁。
Condition方法摘要：
void await() 造成当前线程在接到信号或被中断之前一直处于等待状态。
void signal() 唤醒一个等待线程。          
void signalAll() 唤醒所有等待线程。
           
21、停止线程：
stop方法已经过时，如何停止线程？
停止线程的方法只有一种，就是run方法结束。如何让run方法结束呢？
开启多线程运行，运行代码通常是循环体，只要控制住循环，就可以让run方法结束，也就是结束线程。


特殊情况：当线程属于冻结状态，就不会读取循环控制标记，则线程就不会结束。
为解决该特殊情况，可引入Thread类中的Interrupt方法结束线程的冻结状态；
当没有指定的方式让冻结线程恢复到运行状态时，需要对冻结进行清除，强制让线程恢复到运行状态
22、interrupt:
void interrupt() 中断线程: 
中断状态将被清除，它还将收到一个 InterruptedException
22、守护线程(后台线程)
setDaemon(boolean on):将该线程标记为守护线程或者用户线程。
当主线程结束，守护线程自动结束，比如圣斗士星矢里面的守护雅典娜，
在多线程里面主线程就是雅典娜，守护线程就是圣斗士，主线程结束了，
守护线程则自动结束。
当正在运行的线程都是守护线程时，java虚拟机jvm退出；所以该方法必须在启动线程前调用；


守护线程的特点：
守护线程开启后和前台线程共同抢夺cpu的执行权，开启、运行两者都没区别，
但结束时有区别，当所有前台线程都结束后，守护线程会自动结束。
23、多线程join方法：
void join() 等待该线程终止。
void join(long millis)  等待该线程终止的时间最长为 millis 毫秒。
throws InterruptedException         
特点：当A线程执行到B线程的join方法时，A就会等待B线程都执行完，A才会执行
作用: join可以用来临时加入线程执行；
24、多线程优先级：yield()方法
yield():暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程
setPriority(int newPriority):更改线程优先级
int getPriority() 返回线程的优先级。
String 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
           
MAX_PRIORITY:最高优先级(10级)
Min_PRIORITY:最低优先级(1级)
Morm_PRIORITY:默认优先级(5级)
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