黑马程序员——多线程（一）

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一、什么是进程？

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。

二、什么是线程？

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进程java.exe.该进程中至少一个线程负责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。

线程的四种状态

一个特殊的状态：就绪。具备了执行资格，但是还没有获取资源。

三、如何在自定义的代码中，自定义一个线程呢？

1、 通过对api的查找，java已经提供了对线程这类事物的描述。就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。
2，复写Thread类中的run方法。
目的：将自定义代码存储在run方法。让线程运行。
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。

示例：

class Demo extends Thread{    public void run(){        for(int x=0; x<60; x++)            System.out.println("demo run----"+x);    }}class ThreadDemo {    public static void main(String[] args)     {        Demo d = new Demo();//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();//如d.run(),仅仅是对象调用方法。而线程创建了，但并没有运行。        for(int x=0; x<60; x++)            System.out.println("Hello World!--"+x);    }}

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，只能有一个程序在运行，(多核除外)。cpu在做着快速的切换，以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行为在互相抢夺cpu的执行权。
这就是多线程的一个特性：随机性。谁抢到谁执行，至于执行多长，cpu说的算。

2、 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。

3、线程都有自己默认的名称。
Thread-编号 该编号从0开始。
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。

示例：创建两个线程，和主线程交替运行。

class Test extends Thread{    //private String name;    Test(String name){        //this.name = name;        super(name);    }    public void run(){        for(int x=0; x<60; x++){            System.out.println((Thread.currentThread()==this)+"..."+this.getName()+" run..."+x);        }    }}class ThreadTest {    public static void main(String[] args) {        Test t1 = new Test("one---");        Test t2 = new Test("two+++");        t1.start();        t2.start();        for(int x=0; x<60; x++){            System.out.println("main....."+x);        }    }}

四、创建线程的第二种方式：实现Runable接口

1、 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方法所属的对象是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类的start方法开启线程并调用Runnable接口子类的run方法。

2、 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。在定义线程时，建立使用实现方式。

两种方式区别：
继承Thread:线程代码存放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。

示例：
需求：简单的卖票程序。多个窗口同时买票。

class Ticket implements Runnable{    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) {        Ticket t = new Ticket();        Thread t1 = new Thread(t);//创建了一个线程；        Thread t2 = new Thread(t);//创建了一个线程；        Thread t3 = new Thread(t);//创建了一个线程；        Thread t4 = new Thread(t);//创建了一个线程；        t1.start();        t2.start();        t3.start();        t4.start();    }}

五、 通过上述代码分析，发现，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个线程共享数据时，一个线程对多条语句只执行了一部分，还没有执行完，
另一个线程参与进来执行。导致共享数据的错误。
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。

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。

必须保证同步中只能有一个线程在运行。

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，

修改后的示例：

class Ticket implements Runnable{    private  int tick = 1000;    Object obj = new Object();    public void run(){        while(true){            synchronized(obj){                if(tick>0)                {                    //try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....sale : "+ tick--);                }            }        }    }}class  TicketDemo2{    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();    }}

六、多线程 同步

1、 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。就是this。
所以同步函数使用的锁是this。

通过该程序进行验证。
使用两个线程来买票。
一个线程在同步代码块中。
一个线程在同步函数中。
都在执行买票动作。

2、静态的同步函数
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。

静态进内存是，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。 类名.class

练习
需求：银行有一个金库。有两个储户分别存300员，每次存100，存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，明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的。

class Bank{    private int sum;    //Object obj = new Object();    public synchronized void add(int n){            sum = 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 t1 = new Thread(c);        Thread t2 = new Thread(c);        t1.start();        t2.start();    }}

七、单例设计模式-懒汉式 的线程安全问题

懒汉式：用于实例延迟加载
出现的问题：
当多线程同时访问，会出现安全问题
解决方式：同步代码块
示例：

//懒汉式class Single{    private static Single s = null;    private Single(){}    public static  Single getInstance(){        if(s==null){ //双重if判断，减少判断锁的次数，提高懒汉式的效率            synchronized(Single.class){                if(s==null)                    s = new Single();            }        }        return s;    }}

八、线程的死锁问题

同步中嵌套同步。容易出现死锁。如下例：

class Test implements Runnable{    private boolean flag;    Test(boolean flag){        this.flag = flag;    }    public void run(){        if(flag){            while(true){                //获取了同步锁locka 又想获取同步锁lockb，当获取不到lockb就会卡死                synchronized(MyLock.locka){                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...if locka ");                    synchronized(MyLock.lockb){                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..if lockb");                                      }                }            }        }        else{            while(true){                //获取了同步锁lockb 又想获取锁同步locka，当获取不到locka就会卡死                synchronized(MyLock.lockb){                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..else lockb");                    synchronized(MyLock.locka){                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".....else locka");                    }                }            }        }    }}class MyLock{    static Object locka = new Object();    static Object lockb = new Object();}class  DeadLockTest{    public static void main(String[] args) {        Thread t1 = new Thread(new Test(true));        Thread t2 = new Thread(new Test(false));        t1.start();        t2.start();    }}