黑马程序员--Java基础之多线程

 

1、多线程
进程：是一个正在执行中的程序

每一个进程执行独有一个执行顺序，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

java VM 启动的时候会有一个线程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

多线程概念：eg：下载

     如何在自定义代码中定义多线程

通过API的查找，java对线程这类事物继承 thread类
1.1，第一种创建方法，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：将自定义的代码存储在run方法中，让线程运行

           3，调用线程的start方法:  作用   1，启动线程，2，调用run方法

发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，只能有一个程序运行（多核除外）
cup在做着快速的切换，以达到看上去是同事运行的效果
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，cup说的算

       为什么要覆盖run方法

       Thread类用于描述线程。
该类就定义一个功能，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 i=0;i<=40;i++)
   System.out.println("demo run-----"+i);
 }
}

class ThreadDemo
{
 public static void main(String[] args)
 {
  Demo d= new Demo(); //就创建好一个线程
  //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(面试题)

  for(int i=0;i<=30;i++)
   System.out.println("Hello World!---"+i);
 }
}
获取线程的名称  getName();
名称为thread-编号 

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)
 {
  super(name);
  //this.name=name;
 }

 public void run()
 {
  for(int i=0;i<=40;i++)
   //this==Thread.currentThread();
   System.out.println(this.getName()+"---demo run-----"+i);//this.getName()获取线程的名称
 }
}

class ThreadTest1
{
 public static void main(String[] args)
 {
  //Demo d= new Demo(); //就创建好一个线程
  //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(面试题)
  Test t1 = new Test("one");
  Test t2 = new Test("two");
  t1.start();
  t2.start()；
  for(int i=0;i<=30;i++)
   System.out.println("Hello World!---"+i)；
 }
}

1.2，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的方法
      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方法所属的对象传递给Runnable接口的子类对象。
 所以要让线程去指定对象的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

      实现方式和继承方式有什么区别呢?
实现方式好处：避免了但继承的局限性
在定义线程时，建议实现方式

继承Thread类：相乘代码存放在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。
多个窗口同时卖票。

class Ticket implements Runnable//extends Thread
{
 private  int tick=100;//让四个对象共享100张票，怎么定义静态就可以了
 public void run()
 {
  while(true)
  {
   if(tick>0)
   {
    try
    {
     Thread.sleep(10);
    }
    catch (Exception)
    {
    }
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"sale..."+tick--);
   }
   else
    break;
  }
 }
}

class  TicketDemo
{
 public static void main(String[] args)
 {
  Ticket t=new Ticket();
  
  Thread t1= new Thread(t); //创建一个线程
  Thread t2= new Thread(t);
  Thread t3= new Thread(t);
  Thread t4= new Thread(t);
  t1.start();
  t2.start();
  t3.start();
  t4.start();
 }
}
2、多线程的运行出现安全问题

上面的练习结果会出现，打印出来0，-1，-2等错票

  2.1，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一部分
 还没执行完，另一个线程参与进来执行，导致共享数据的错误,

  2.2，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(对象)
{
 需要被同步的代码
}
对象如同锁，持有锁的线程可以再同步中执行
没有持有锁的线程，及时获取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，会消耗资源

class Ticket implements Runnable
{
 private  int tick=100;
 Object obj = new Object();
 public void run()
 {
  while(true)
  {
   synchronized(obj) //火车厕所  锁，有一个多线程进入，就锁门了，执行完就会自动开锁
   {
    if(tick>0)
    {
     try
     {
      Thread.sleep(10);
     }
     catch (Exception e)
     {
     }
     System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"sale..."+tick--);
    }
    else
     break;
   }
  }
 }
}

class  TicketDemo2
{
 public static void main(String[] args)
 {
  Ticket t=new Ticket();
  
  Thread t1= new Thread(t); //创建一个线程
  Thread t2= new Thread(t);
  Thread t3= new Thread(t);
  Thread t4= new Thread(t);
  t1.start();
  t2.start();
  t3.start();
  t4.start();

 }

}

3，同步函数
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，及时this
所以同步函数使用的锁是this

通过该程序进行验证

使用两个线程来卖票
一个线程在同步代码块中
一个在同步函数中

都在执行卖票动作

同步函数被静态修饰后，使用的锁不是this
则使用  类名.class  该对象的类型是class

静态的同步方法使用的锁是所在类的字节码文件对象，  类名.class

class Ticket implements Runnable
{
 private  int tick=100;
 Object obj = new Object();
 boolean flag=true;
 public  void run()
 {
  if(flag)
  {
   while(true)
   {
    synchronized(this)//obj 锁
    {
     if(tick>0)
     {
      try{Thread.sleep(10);}catch (Exception e){}
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"code..."+tick--);
     }
    }
   }
  }
  else
   while(true)
   show();
 }
 public synchronized void show()//this锁
 {
  if(tick>0)
  {
   try{Thread.sleep(10);}catch (Exception e){}
   System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"show..."+tick--);
  }   
 }
}

class  TicketDemo3
{
 public static void main(String[] args)
 {
  Ticket t=new Ticket();
  
  Thread t1= new Thread(t); //创建一个线程
  Thread t2= new Thread(t);
 // Thread t3= new Thread(t);
 // Thread t4= new Thread(t);
  t1.start();
  try{Thread.sleep(10);}catch (Exception e){}
  t.flag=false;
  t2.start();
 // t3.start();
 // t4.start();
 }
}
练习

/*
需求：银行有一个金库
有两个储户，分别存300元，每次存100，共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、明确多线程哪些语句是操纵多线程的

*/

class Bank
{
 private int sum;
 //Object obj = new Object();
 public synchronized void add(int n)//同步函数
 {
  //synchronized(obj)
  //{
   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 c1 = new Thread(c);
  Thread c2 = new Thread(c);
  c1.start();
  c2.start();
 }
}

*/
//懒汉式(面试，重点   一定精通)
//特点：延时加载。有问题，安全隐患，
//用同步来解决，使用的锁是该类所属的字节码对象

class Single
{
 private static Single s = null;
 private Single(){}

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

 }
}

/*

同步函数被静态修饰后，使用的锁不是this
则使用  类名.class  该对象的类型是class

静态的同步方法使用的锁是所在类的字节码文件对象，  类名.class

 

4,死锁

同步中嵌套同步，锁却不同

*/
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)//obj 锁
    {
     if(tick>0)
     {
      try{Thread.sleep(10);}catch (Exception e){}
      System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"code..."+tick--);
     }
    }
   }
  }
  else
   while(true)
   show();
 }
 public static synchronized void show()//this锁
 {
  if(tick>0)
  {
   try{Thread.sleep(10);}catch (Exception e){}
   System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"show..."+tick--);
  }   
 }
}

class  StaticTicketDemo
{
 public static void main(String[] args)
 {
  Ticket t=new Ticket();
  
  Thread t1= new Thread(t); //创建一个线程
  Thread t2= new Thread(t);
 // Thread t3= new Thread(t);
 // Thread t4= new Thread(t);
  t1.start();
  try{Thread.sleep(10);}catch (Exception e){}
  t.flag=false;
  t2.start();
 // t3.start();
 // t4.start();
 }
}
5,
线程间通讯：
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

eg:有一堆煤，两辆大卡车，一辆负责运进来煤，一辆负责运出去煤
多线程就好像多条高速公路

这样输出的结果是 name和sex 不匹配，出现多线程安全性问题
用同步方法解决，当运完一车煤后再运输出去

*/

class Res
{
 String name;
 String sex;
}

class Input implements Runnable
{
 private Res s;
 Input(Res s)
 {
  this.s=s;
 }
 public void run()
 {
  int x=0;
  while (true)
  {
   if (x==0)
   {
    s.name="spider";
    s.sex="man";
   }
   else
   {
    s.name="小丽";
    s.sex="女女女女女";
   }
   x=(x+1)%2;
  }
 }
}
class Output implements Runnable
{
 private Res s;
 Output(Res s)
 {
  this.s=s;
 }
 public void run()
 {
  while (true)
  {
   System.out.println(s.name+"....."+s.sex);
  }
  
 }
}

class  InputOutputDemo1
{
 public static void main(String[] args)
 {
  Res s=new Res();

  Input in = new Input(s);
  Output out = new Output(s);

  Thread t1 = new Thread(in);
  Thread t2 = new Thread(out);

  t1.start();
  t2.start();

 }
}

这样输出的结果是 name和sex 不匹配，出现多线程安全性问题
用同步方法解决，当运完一车煤后再运输出去

找到线程操作代码

都加上锁

穿的锁钥匙唯一的，不能用Object obj = new Object();
通过分析程序中有四个类是为一的，可选择Res s = new Res();对象
等还是有问题，因为两个线程，假如输入机制抢到了CPU的执行权，输出机制在等待，他就往里添加 name和sex的值
当输出机制抢到CPU的执行权，输入机制等待，这个时候就一直是输出name和sex，但是输出的都是一样的name和sex值
一直是没有改变，

我们的目标是，输入机制输入一个值，就让输出机制打印一个值，然后在输入一个值，这样循环输入输出

6、

这就是等待唤醒机制   wait();  notify();
等待的线程都存在于线程中，
扩展:   notifyAll();

因为wait()方法会抛出异常，需要try()catch()
使用wait(),和notify(); 因为都是使用在同步中，因为要对持有的监视器（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

为什么这写操作线程的方法要定义Object类中呢？
因为这写方法在操作同步中线程时，都必须要标示他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进行唤醒

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Object类中

就可以解决上面的问题。

class Res
{
 String name;
 String sex;
 boolean flag= false;
}

class Input implements Runnable
{
 private Res s;
 //Object obj = new Object();
 Input(Res s)
 {
  this.s=s;
 }
 public void run()
 {
  int x=0;
  
  while (true)
  {
   synchronized(s)
   {
    if (s.flag)
     try{s.wait(); }catch(Exception e){}

    if (x==0)
    {
     s.name="戈国权";
     s.sex="男男男男男男";
    }
    else
    {
     s.name="spider";
     s.sex="femal";
    }
    x=(x+1)%2;
    s.flag=true;

    s.notify();
   }
  }
 }
}
class Output implements Runnable
{
 private Res s;
 //Object obj = new Object();
 Output(Res s)
 {
  this.s=s;
 }
 public void run()
 {
  while (true)
  {
   synchronized(s)
   {
    if(!s.flag)
     try{s.wait(); }catch(Exception e){}

    System.out.println(s.name+"....."+s.sex);
    s.flag=false;

    s.notify();
   }
  }
 }
}
class  InputOutputDemo2
{
 public static void main(String[] args)
 {
  Res s=new Res();

  Input in = new Input(s);
  Output out = new Output(s);

  Thread t1 = new Thread(in);
  Thread t2 = new Thread(out);

  t1.start();
  t2.start();

 }
}

import java.util.concurrent.locks.*;

/*
生产消费者

两个个生产者，两个消费者

有原来的synchronized现在换成Lock机制

JDK1.5中提供了多线程的升级解决方案
将同步的synchronized替换成实现Lock操作
将Object中的wait,notify,notifyAll 替换成了Condition对象
该对象可以通过Lock锁进行获取

在该实例中，实现了本方只唤醒对方操作
private Condition condition_pro = lock.newCondition();
private Condition condition_con = lock.newCondition();

 

*/

class  ProConLockDemo
{
 public static void main(String[] args)
 {
  Resource res = new Resource(); 

  Produce pro = new Produce(res);  
  Consumer con = new Consumer(res); 

  Thread t1 = new Thread(pro);
  Thread t2 = new Thread(pro);
  Thread t3 = new Thread(con); 
  Thread t4 = new Thread(con); 

  t1.start();
  t2.start();
  t3.start();
  t4.start();
 }
}

class Resource
{
 private String name;
 private int count = 1;
 private boolean flag = false;

 private Lock lock = new ReentrantLock(); //lock锁机制

 private Condition condition_pro = lock.newCondition();
 private Condition condition_con = lock.newCondition();

 public void set(String name) throws InterruptedException
 {
  lock.lock(); //上锁
  try
  {
   while (this.flag) 
    condition_pro.await(); //等待
   this.name=name+"..."+count++;

   System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者"+this.name);
   flag = true; 
   condition_con.signalAll(); //lock的唤醒机制
  }
  finally
  {
   lock.unlock(); //解锁
  }
  
 }

 public void out() throws InterruptedException
 {
  lock.lock();
  try
  {
   while(!this.flag) 
    condition_con.await();
   System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...消费者......"+this.name);
   flag = false; 
   condition_pro.signalAll(); 
  }
  finally
  {
   lock.unlock();
  }
 }
}

class Produce implements Runnable   
{
 private Resource res;
 Produce(Resource res)
 {
  this.res = res;
 }
 public  void run() 
 {
  while (true)
  {
   try
   {
    res.set("++商品++");
   }
   catch (InterruptedException e)
   {
   }
   
  }
 }
}

class Consumer implements Runnable
{
 private Resource res;

 Consumer(Resource res)
 {
  this.res = res;
 }
 public void run()
 {
  while (true)
  {
   try
   {
    res.out();
   }
   catch (InterruptedException e)
   {
   }
  }
 }
}

/*
生产消费者

一个生产者，一个消费者

*/

class  ProduceConsumerDemo
{
 public static void main(String[] args)
 {
  Resource res = new Resource(); //一个资源对象

  Produce pro = new Produce(res);  //一个生产者对象，负责生产
  Consumer con = new Consumer(res); //一个消费者对象，负责消费

  Thread t1 = new Thread(pro); //一个负责调用生产线程，
  Thread t2 = new Thread(con); ////一个负责调用消费线程，

  t1.start();
  t2.start();

 }
}

class Resource
{
 private String name;
 private int count = 1;
 private boolean flag = false;

 public synchronized void set(String name) //资源类，主要用于生产者生产资源
 {
  
  if (this.flag) //flag为真，表示已经生产了一个资源
   try{this.wait();}catch (Exception e){}

   this.name=name+"..."+count++;
   //生产了一个资源，就不能生产了，就要等待使用完后再生产，但是会报错，所以需要try-catch
  //为假，表示使用完了，可以生产
  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者"+this.name);
  flag = true; //生产完后，标记已经生产
  this.notify(); //用于唤醒消费者，
  
 }

 public synchronized void out() //主要用于消费者消费
 {
  
  if(!this.flag) //flag为假，表示还没有生产完，还需要等待
   try{this.wait();}catch (Exception e){}
  //为真，表示生产完了，消费者可以使用
  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...消费者......"+this.name);
  flag = false; //使用完后，标记为false，表示可以开始生产了
  this.notify(); //唤醒生产者

 }
}

class Produce implements Runnable    //生产者实现Runnable接口
{
 private Resource res;
 Produce(Resource res)
 {
  this.res = res;
 }
 public void run()  //线程，运行函数，在start运行后,此处为什么要用public权限
 {
  while (true)
  {
   res.set("++商品++");
  }
  
 }
}

class Consumer implements Runnable
{
 private Resource res;

 Consumer(Resource res) //带参数（资源参数  Resource res）构造函数
 {
  this.res = res;
 }
 public void run()
 {
  while (true)
  {
   res.out();
  }
  
 }

}

7、
join
当A线程执行到B线程的.join()方法时，A就会等待，等B线程都执行完后，A才会执行
Join可以用来临时加入线程

*/

class Demo implements Runnable
{
 public void run()
 {
  for (int x=0;x<70 ;x++ )
  {
   System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"run......"+x);
   Thread.yield();
  }
 }
}

class  JoinDemo
{
 public static void main(String[] args) throws Exception
 {
  
  Demo d = new Demo();
  Thread t1 = new Thread(d);
  Thread t2 = new Thread(d);
  
  t1.start();
  //t1.join(); //t1全部执行完才能执行t2，会抛出异常
  
  //t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY); //设置线程的优先级
  t2.start();

  for (int x=0;x<80 ;x++ )
  {
   System.out.println("main......"+x);
  }

 }
}

8、
线程停止
stop方法已经过时

解决方法， 使用run方法结束

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：
当线程处于冻结状态
就不会读取到标记，那么线程就不会执行

当没有指定的方式让冻结的线程恢复到运行状态来，这时需要对冻结进行清除
强制让线程恢复到运行状态来，这杨就可以操作标记让线程结束

thread类提供该方法 interrupt

*/

class StopThread implements Runnable
{
 private boolean flag=true;;
 public synchronized void run()
 {

  while (flag)
  {
   try
   {
    wait();
   }
   catch (InterruptedException E)
   {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....InterruptedException");
    flag=false;
   }
   System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....stop thread run!");
  }
 }
 public void changeFlag()
 {
  flag=false;
 }

}

class StopThreadDemo
{
 public static void main(String[] args)
 {
  StopThread st = new StopThread();
  
  Thread t1 = new Thread(st);
  Thread t2 = new Thread(st);

  //t1.setDaemon(true); 守护线程
  t1.start();
  t2.start();

  int num=0;
  while (true)
  {
   if (num++ ==60)
   {
    //st.changeFlag();
    t1.interrupt();
    t2.interrupt();
    //st.flag=false; //通过控制flag的值停止线程
    break; 
   }
   System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...."+num);
  }
 }
}