黑马程序员———多线程

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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。该顺序是一个执行路径，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。该线程称为主线程。其实JVM启动不止一个线程，还有负责垃圾回收机制的线程。

多线程的出现能让程序产生同时运行的效果，可以调高程序执行效率。

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，就是Thread类。创建线程的第一种方式：继承Thread类。

步骤：

1，  第一类继承Thread

2，  复写Thread中的run方法。目的：当自定义代码存储在run方法中，调用run方法。

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。

为什么要覆盖run方法？

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。

 

小练习：

<span style="font-size:12px;">public class ThreadDemo {public static void main(String[] args) {//创建一个Demoa对象 Demoa d = new Demoa();//开启一个线程d.start();//主线程for(int i = 0; i < 60; i++)System.out.println("Main...run"+i);}}//用继承Thread的方法创建一个线程class Demoa extends Thread {//重写run方法public void run(){for(int i = 0; i < 60; i++)System.out.println("Demo。。。run"+i);}}</span>

发现运行结果每次都不一样。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，已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形容为在互相抢夺cup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说了算。

线程的几种状态：

被创建：等待启动，调用start启动。

运行状态：具有执行资格和执行权。临时状态（阻塞）：有执行资格，但是没有执行权。

冻结状态：遇到sleep（time）方法和wait（）方法时，失去执行资格和执行权，sleep方法时间到或者调用notify（）方

法时，获得执行资格，变为临时状态。

消忙状态：stop（）方法，或者run方法结束。

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，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。

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方法所属的对象时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类中的start方法开启线程，并调用Runnable接口子类的run方法

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。在建立线程时，建议使用实现方式。

继承Thread：线程代码存放在Thread子类run方法中

实现Runnable：线程代码存在接口中的子类run方法中

多线程的安全隐患

练习：

 

public class ThreadDemo2 {public static void main(String[] args) {//创建Ticket对象Ticket t = new Ticket();//开启线程new Thread(t).start();new Thread(t).start();new Thread(t).start();new Thread(t).start();}}//创建实现Runnable接口的Ticket类class Ticket implements Runnable {private int ticket = 100;@Override//覆盖Runnable接口run方法public void run() {while(true){if(ticket > 0){//当前线程睡眠100毫秒try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"sale....."+ticket--);}}}}

发现运行结果出现了负票，出现了安全问题

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。

解决方法：对多条操作共享数据的语句，只能让一个线程执行完。在执行的过程中，其他线程不可以参与执行。

Java对多线程的安全问题提供了专业的解决方式：

就是同步代码快：

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取cpu的执行权，也进不去，因为没有获取锁。

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。

如何寻找多线程的安全问题

1，明确哪些代码是多线程运行代码

2，明确共享数据

3，明确多线程代码中哪些语句是操作共享数据的

同步程序：

public class ThreadDemo2 {public static void main(String[] args) {//创建Ticket对象Ticket t = new Ticket();//开启线程new Thread(t).start();new Thread(t).start();new Thread(t).start();new Thread(t).start();}}//创建实现Runnable接口的Ticket类class Ticket implements Runnable {private int ticket = 100;Object obj = new Object();@Override//覆盖Runnable接口run方法public void run() {while(true){//给线程加同步锁synchronized(obj){if(ticket > 0){//当前线程睡眠100毫秒try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"sale....."+ticket--);}}}}}

 

同步函数

格式：在函数上加上synchronized修饰符

锁定的是this对象

示例代码：

<span style="font-size:18px;">public class BankDemo {public static void main(String[] args) {Cus c = new Cus();//开启线程new Thread(c).start();new Thread(c).start();}}//Bank类class Bank{private int sum;//同步函数public synchronized void add(int n){sum = sum + n;try {//睡眠10毫秒Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}System.out.println("sum="+sum);}}//实现Runnable接口的Cus对象class Cus implements Runnable{private Bank b = new Bank();    //重写Runnable接口的run方法@Overridepublic void run() {for(int i= 0; i < 3; i++){b.add(100);}}}</span>

验证同步函数锁定的为this代码：

<span style="font-size:18px;">public class ThreadDemo2 {public static void main(String[] args) {//创建Ticket对象Ticket t = new Ticket();new Thread(t).start();try {Thread.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}t.flag = false;new Thread(t).start();}}//创建实现Runnable接口的Ticket类class Ticket implements Runnable {private int ticket = 100;boolean flag = true;@Override//覆盖Runnable接口run方法public void run() {if(flag){while(true){//给线程加同步锁 锁定thissynchronized(this){if(ticket > 0){//当前线程睡眠100毫秒try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..code..."+ticket--);}}}}elsewhile(true)show();}//同步函数public synchronized void show(){if(ticket > 0){//当前线程睡眠100毫秒try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....show...."+ticket--);}}}</span>

静态同步函数

静态进内存，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

死锁

两个以上的运算单元，双方都在等待对方停止运行，以获取系统资源，但是没有一方提前退出时，这种状况，就称为死锁

同步中嵌套同步，但是所用的锁不同，就有可能出现死锁

死锁示例代码：

<span style="font-size:18px;">public class DeadLockDemo {public static void main(String[] args) {TestDead td = new TestDead(true);TestDead td_2 = new TestDead(false);//开启两个线程new Thread(td).start();new Thread(td_2).start();}}class TestDead implements Runnable{private boolean flag;TestDead(boolean flag){this.flag =flag;}@Overridepublic void run() {if(flag){//同步嵌套 锁定obj_1synchronized(DeadLock.obj_1){//锁定obj_2System.out.println("if obj_1");synchronized(DeadLock.obj_2){System.out.println(DeadLock.obj_2);}}}else{//锁定obj_2synchronized(DeadLock.obj_2){System.out.println("else obj_2");//锁定obj_1synchronized(DeadLock.obj_1){System.out.println("else obj_2");}}}}}//定义两个锁class DeadLock{static Object obj_1= new Object();static Object obj_2 = new Object();}</span>

线程间通讯：其实就是多个线程操作同一个资源，但是操作的动作不同。

 

示例代码：

<span style="font-size:18px;">//共同操作的资源class Res {String name;String sex;}//输入类class Input implements Runnable {//初始化时传入一个资源private Res res;public Input(Res res) {this.res = res;}@Overridepublic void run() {int x = 0;while (true) {synchronized (res) {//加同步锁//为资源属性赋值if (x == 0) {res.name = "mike";res.sex = "man";} else {res.name = "丽丽";res.sex = "女";}}x = (x + 1) % 2;}}}//输出类class Output implements Runnable {//传入一个资源private Res res;public Output(Res res) {this.res = res;}@Overridepublic void run() {while (true) {synchronized (res) {//同步锁//取出资源属性System.out.println(res.name + "......" + res.sex);}}}}//测试类public class ThreadIoDemo {public static void main(String[] args) {//创建一个资源对象Res res = new Res();//创建输入线程Input in = new Input(res);//创建输出线程Output out = new Output(res);//开启线程new Thread(in).start();new Thread(out).start();}}</span>

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notify唤醒，不可以对不同锁中的线程唤醒。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定义在Object类中。

wait和sleep的区别

wait():释放cpu执行权，释放锁

sleep():释放cpu执行权，不释放锁

生产者消费者示例代码：

//测试类public class ProducerCosumerDemo {public static void main(String[] args) {//建立资源对象Resource res = new Resource();//建立生产者对象Producer p = new Producer(res);//建立消费者对象Consumer c = new Consumer(res);//开启线程new Thread(p).start();new Thread(p).start();new Thread(c).start();new Thread(c).start();}}//资源类class Resource{private String name;private int count;private boolean flag;//生产方法public synchronized void set(String name){while(flag){try {this.wait();//等待线程} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}this.name = name+count++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..."+ "生产了。。。。。。."+this.name);flag = true;this.notifyAll();//唤醒所有线程}//消费方法public synchronized void out(){//判断标识while(!flag){try {this.wait();//线程等待} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..."+ "消费。。。."+name);flag = false;//唤醒所有线程this.notifyAll();}}//生产者class Producer implements Runnable{private Resource res ;Producer(Resource res){this.res =res;}@Overridepublic void run() {while(true)res.set("商品");}}//消费者class Consumer implements Runnable{private Resource res;Consumer(Resource res){this.res =res;}@Overridepublic void run() {while(true)res.out();}}

JDK1.5的多线程升级解决方案

将synchronized替换成显示Lock操作，将wait notify notifyAll替换成了Condition对象。该Condition对象可以通过Lock获取，并支持多个相关联的Condition对象。

代码：

package Test;import java.util.concurrent.locks.Condition;import java.util.concurrent.locks.Lock;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;//测试类public class ProducerCosumerDemo {public static void main(String[] args) {//建立资源对象Resource res = new Resource();//建立生产者对象Producer p = new Producer(res);//建立消费者对象Consumer c = new Consumer(res);//开启线程new Thread(p).start();new Thread(p).start();new Thread(c).start();new Thread(c).start();}}//资源类class Resource{private String name;private int count;private boolean flag;//创建锁对象private Lock lock = new ReentrantLock();//创建生产者Condition对象private Condition condition_Pro = lock.newCondition();//创建消费者Condition对象private Condition condition_Con = lock.newCondition();//生产方法public void set(String name){try{lock.lock();//上锁while(flag){try {condition_Pro.await();//生产者等待} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}this.name = name+count++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..."+ "生产了。。。。。。."+this.name);flag = true;condition_Con.signal();//唤醒一个消费者}finally{lock.unlock();//解锁}}//消费方法public synchronized void out(){lock.lock();//上锁try{//判断标识while(!flag){try {condition_Con.await();//消费者等待} catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..."+ "消费。。。."+name);flag = false;condition_Pro.signal();//唤醒一个生产者}finally{lock.unlock();//解锁}}}//生产者class Producer implements Runnable{private Resource res ;Producer(Resource res){this.res =res;}@Overridepublic void run() {while(true)res.set("商品");}}//消费者class Consumer implements Runnable{private Resource res;Consumer(Resource res){this.res =res;}@Overridepublic void run() {while(true)res.out();}}

结束线程

stop方法已经过时，结束线程只有一种方式，run方法结束。

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，这时需要对状态进行清除，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类提供该方法interrupt();

练习代码：

public class ThreadOver {public static void main(String[] args) {Democ dc = new Democ();//开启线程new Thread(dc).start();new Thread(dc).start();for(int i = 0; i < 100 ; i++){if( i == 60){//调用改变标志方法dc.changeFlag();}System.out.println(i);}}}class Democ implements Runnable{    //设置标志private boolean flag = true;@Overridepublic void run() {while(flag)System.out.println(Thread.currentThread().getName());}//改变标志public void changeFlag(){flag =false;}}

public class ThreadOver {public static void main(String[] args) {Democ dc = new Democ();//开启线程Thread t1 = new Thread(dc);Thread t2 = new Thread(dc);t1.start();t2.start();for(int i = 0; i < 61 ; i++){if( i == 60){//调用interrupt方法t1.interrupt();t2.interrupt();}System.out.println(i);}}}class Democ implements Runnable{    //设置标志private boolean flag = true;@Overridepublic synchronized void run() {while(flag){try {wait();//等待} catch (InterruptedException e) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....Exception");//把标志置为falseflag = false;}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "run");}}}

守护线程：线程调用setDaemon()方法，并将其参数设置为true，这个线程就被标记为了守护线程。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:当A线程执行到了B线程的join()方法时，A就会等待，等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。

setPriority()设置线程的优先级