黑马程序员——Java基础——多线程
来源:互联网 发布:rf仿真软件 编辑:程序博客网 时间:2024/05/24 01:35
一、多线程
1、 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。
2、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。只要进程中有一个线程在执行,进程就不会结束。
一个进程中至少有一个线程。
3、多线程
在java虚拟机启动的时候会有一个java.exe的执行程序,也就是一个进程。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。JVM启动除了执行一个主线程,还有负责垃圾回收机制的线程。像种在一个进程中有多个线程执行的方式,就叫做多线程。
4、多线程存在的意义
多线程的出现能让程序产生同时运行效果。可以提高程序执行效率。
例如:在java.exe进程执行主线程时,如果程序代码特别多,在堆内存中产生了很多对象,而同时对象调用完后,就成了垃圾。如果垃圾过多就有可能是堆内存出现内存不足的现象,只是如果只有一个线程工作的话,程序的执行将会很低效。而如果有另一个线程帮助处理的话,如垃圾回收机制线程来帮助回收垃圾的话,程序的运行将变得更有效率。
5、计算机CPU的运行原理
我们电脑上有很多的程序在同时进行,就好像cpu在同时处理这所以程序一样。但是,在一个时刻,单核的cpu只能运行一个程序。而我们看到的同时运行效果,只是cpu在多个进程间做着快速切换动作。
而cpu执行哪个程序,是毫无规律性的。这也是多线程的一个特性:随机性。哪个线程被cpu执行,或者说抢到了cpu的执行权,哪个线程就执行。而cpu不会只执行一个,当执行一个一会后,又会去执行另一个,或者说另一个抢走了cpu的执行权。至于究竟是怎么样执行的,只能由cpu决定。
二、创建线程的方式
创建线程共有两种方式:继承方式和实现方式
1、 继承方式
通过查找java的帮助文档API,我们发现java中已经提供了对线程这类事物的描述的类——Thread类。这第一种方式就是通过继承Thread类,然后复写其run方法的方式来创建线程。
创建步骤:
a,定义类继承Thread。
b,复写Thread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。
c,创建定义类的实例对象。相当于创建一个线程。
d,用该对象调用线程的start方法。该方法的作用是:启动线程,调用run方法。
注:如果对象直接调用run方法,等同于只有一个线程在执行,自定义的线程并没有启动。
覆盖run方法的原因:
Thread类用于描述线程。该类就定义了一个功能,用于存储线程要执行的代码。该存储功能就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。
程序示例:
/*创建两线程,和主线程交替运行。*///创建线程Testclass Test extends Thread{private String name;Test(String name){this.name=name;}//复写run方法public void run(){for(int x=0;x<60;x++)System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..run..."+x);}}class ThreadTest{public static void main(String[] args) {new Test("one+++").start();//开启一个线程new Test("tow———").start();//开启第二线程//主线程执行的代码for(int x=0;x<60;x++)System.out.println("Hello World!");}}
2、 实现方式
使用继承方式有一个弊端,那就是如果该类本来就继承了其他父类,那么就无法通过Thread类来创建线程了。这样就有了第二种创建线程的方式:实现Runnable接口,并复习其中run方法的方式。
创建步骤:
a,定义类实现Runnable的接口。
b,覆盖Runnable接口中的run方法。目的也是为了将线程要运行的代码存放在该run方法中。
c,通过Thread类创建线程对象。
d,将Runnable接口的子类对象作为实参传递给Thread类的构造方法。
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对象的run方法,就必须明确该run方法所属对象。
e,调用Thread类中start方法启动线程。start方法会自动调用Runnable接口子类的run方法。
实现方式好处:避免了单继承的局限性。在定义线程时,建议使用实现方式。
程序示例:
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) {//创建Runnable接口子类的实例对象Ticket t = new Ticket();//有多个窗口在同时卖票,这里用四个线程表示Thread t1 = new Thread(t);//创建了一个线程Thread t2 = new Thread(t);Thread t3 = new Thread(t);Thread t4 = new Thread(t);t1.start();//启动线程t2.start();t3.start();t4.start();}}
三、两种方式的区别和线程的几种状态
1、两种创建方式的区别
继承Thread:线程代码存放在Thread子类run方法中。
实现Runnable:线程代码存放在接口子类run方法中。
2、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。
注:当已经从创建状态到了运行状态,再次调用start()方法时,就失去意义了,java运行时会提示线程状态异常。
四、线程安全问题
1、导致安全问题的出现的原因:
当多条语句在操作同一线程共享数据时,一个线程对多条语句只执行了一部分,还没用执行完,另一个线程参与进来执行。导致共享数据的错误。
简单的说就两点:
a、多个线程访问出现延迟。
b、线程随机性 。
注:线程安全问题在理想状态下,不容易出现,但一旦出现对软件的影响是非常大的。
2、解决办法——同步
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。
在java中对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式——synchronized(同步)
这里也有两种解决方式,一种是同步代码块,还有就是同步函数。都是利用关键字synchronized来实现。
a、同步代码块
用法:
synchronized(对象)
{需要被同步的代码}
同步可以解决安全问题的根本原因就在那个对象上。其中对象如同锁。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。
示例:
/*给卖票程序示例加上同步代码块。*/class Ticket implements Runnable{private int tick=100;Object obj = new Object();public void run(){while(true){//给程序加同步,即锁synchronized(obj){if(tick>0){try{//使用线程中的sleep方法,模拟线程出现的安全问题//因为sleep方法有异常声明,所以这里要对其进行处理Thread.sleep(10);}catch (Exception e){}//显示线程名及余票数System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..tick="+tick--);}}}}}
b、同步函数
格式:
在函数上加上synchronized修饰符即可。
那么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。
3、同步的前提
a,必须要有两个或者两个以上的线程。
b,必须是多个线程使用同一个锁。
4、同步的利弊
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。
5、如何寻找多线程中的安全问题
a,明确哪些代码是多线程运行代码。
b,明确共享数据。
c,明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的
五、静态函数的同步方式
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。如:
类名.class 该对象的类型是Class
这就是静态函数所使用的锁。而静态的同步方法,使用的锁是该方法所在类的字节码文件对象。类名.class
经典示例:
/*加同步的单例设计模式————懒汉式*/class Single{private static Single s = null;private Single(){}public static void getInstance(){if(s==null){synchronized(Single.class){if(s==null)s = new Single();}}return s;}}
六、死锁
当同步中嵌套同步时,就有可能出现死锁现象。
/*死锁程序*/<pre name="code" class="java">class LockTest implements Runnable{private boolean flag;Object obj1=new Object();Object obj2=new Object();LockTest(boolean flag){this.flag=flag;}public void run(){if(flag){while(true){synchronized(obj1)//a锁{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"------if_locka");synchronized(obj2)//b锁{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"------if_lockb");}}}}else{while(true){synchronized(obj2)//b锁{ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"------else_lockb");synchronized(obj1)//a锁{ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"------else_locka");}}}}}}class DeadLock{public static void main(String[] args){//创建2个进程,并启动new Thread(new LockTest(true)).start();new Thread(new LockTest(false)).start();}}
七、线程间通信
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。
1、使用同步操作同一资源的示例:
class Resource { private String name; private String sex; private boolean flag=false; public synchronized void setInput(String name,String sex) { if(flag) { try{wait();}catch(Exception e){}//如果有资源时,等待资源取出 } this.name=name; this.sex=sex; flag=true;//表示有资源 notify();//唤醒等待 } public synchronized void getOutput() { if(!flag) { try{wait();}catch(Exception e){}//如果木有资源,等待存入资源 } System.out.println("name="+name+"---sex="+sex);//这里用打印表示取出 flag=false;//资源已取出 notify();//唤醒等待 } } //存线程 class Input implements Runnable { private Resource r; Input(Resource r) { this.r=r; } public void run()//复写run方法 { int x=0; while(true) { if(x==0) { r.setInput("mike","...........man"); } else { r.setInput("丽丽","..女"); } x=(x+1)%2;//控制交替打印 } } } //取线程 class Output implements Runnable { private Resource r; Output(Resource r) { this.r=r; } public void run()//复写run方法 { while(true) { r.getOutput(); } } } class ResourceDemo2 { public static void main(String[] args) { Resource r = new Resource();//表示操作的是同一个资源 new Thread(new Input(r)).start();//开启存线程 new Thread(new Output(r)).start();//开启取线程 } }
1)wait(),notify(),notifyAll(),用来操作线程为什么定义在了Object类中?
a,这些方法存在与同步中。
b,使用这些方法时必须要标识所属的同步的锁。同一个锁上wait的线程,只可以被同一个锁上的notify唤醒。
c,锁可以是任意对象,所以任意对象调用的方法一定定义Object类中。
2)wait(),sleep()有什么区别?
wait():释放cpu执行权,释放锁。
sleep():释放cpu执行权,不释放锁。
3)为甚么要定义notifyAll?
因为在需要唤醒对方线程时。如果只用notify,容易出现只唤醒本方线程的情况。导致程序中的所以线程都等待。
2、JDK1.5中提供了多线程升级解决方案。
将同步synchronized替换成显示的Lock操作。将Object中wait,notify,notifyAll,替换成了Condition对象。该Condition对象可以通过Lock锁进行获取,并支持多个相关的Condition对象。
升级解决方案的示例:
/*生产者生产商品,供消费者使用有两个或者多个生产者,生产一次就等待消费一次有两个或者多个消费者,等待生产者生产一次就消费掉*/import java.util.concurrent.locks.*;class Resource {private String name;private int count=1;private boolean flag = false;//多态private Lock lock=new ReentrantLock();//创建两Condition对象,分别来控制等待或唤醒本方和对方线程Condition condition_pro=lock.newCondition();Condition condition_con=lock.newCondition();//p1、p2共享此方法public void setProducer(String name)throws InterruptedException{lock.lock();//锁try{while(flag)//重复判断标识,确认是否生产condition_pro.await();//本方等待this.name=name+"......"+count++;//生产System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产..."+this.name);//打印生产flag=true;//控制生产\消费标识condition_con.signal();//唤醒对方}finally{lock.unlock();//解锁,这个动作一定执行}}//c1、c2共享此方法public void getConsumer()throws InterruptedException{lock.lock();try{while(!flag)//重复判断标识,确认是否可以消费condition_con.await();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".消费."+this.name);//打印消费flag=false;//控制生产\消费标识condition_pro.signal();}finally{lock.unlock();}}}//生产者线程class Producer implements Runnable {private Resource res;Producer(Resource res){this.res=res;}//复写run方法public void run(){while(true){try{res.setProducer("商品");}catch (InterruptedException e){}}}}//消费者线程class Consumer implements Runnable{private Resource res;Consumer(Resource res){this.res=res;}//复写runpublic void run(){while(true){try{res.getConsumer();}catch (InterruptedException e){}}}}class ProducerConsumer{public static void main(String[] args) {Resource res=new Resource();new Thread(new Producer(res)).start();//第一个生产线程 new Thread(new Consumer(res)).start();//第一个消费线程 new Thread(new Producer(res)).start();//第二个生产线程 new Thread(new Consumer(res)).start();//第二个消费线程 }}
八、停止线程
在JDK 1.5版本之前,有stop停止线程的方法,但升级之后,此方法已经过时。
那么现在我们该如果停止线程呢?
只有一种办法,那就是让run方法结束。
1、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。
那么只要在主函数或者其他线程中,在该线程执行一段时间后,将标记flag赋值false,该run方法就会结束,线程也就停止了。
2、上面的1方法可以解决一般情况,但是有一种特殊情况:就是当线程处于冻结状态。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类提供该方法interrupt();
九、其他
1、join方法
当A线程执行到了b线程的.join()方法时,A线程就会等待,等B线程都执行完,A线程才会执行。(此时B和其他线程交替运行。)join可以用来临时加入线程执行。
2、setPriority()方法用来设置优先级
MAX_PRIORITY 最高优先级10
MIN_PRIORITY 最低优先级1
NORM_PRIORITY 分配给线程的默认优先级
3、yield()方法可以暂停当前线程,让其他线程执行。
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