黑马程序员——java基础---多线程

------<a href="http://www.itheima.com" target="blank">Java培训、Android培训、iOS培训、.Net培训</a>、期待与您交流-----

一、多线程

1、概述

进程：是一个正在执行中的程序。每一个进程都有一个执行顺序。该顺序是一个执行路径或者称为一个控制单元。

线程：就是进程中一个负责程序执行的独立控制单元（执行路径），线程控制着进程的执行。只要进程中有一个线程在执行，进程就不会结束。

一个进程中至少要有一个线程。

2、多线程的优点和缺点

好处：解决了多部分同时运行的问题，提高程序执行效率。

弊端：线程太多会导致效率的降低

3、jvm中的多线程 

JVM在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。

其实更细节说明JVM多线程，JVM启动不止一个线程，还有负责垃圾回收机制的线程。

二、创建多线程的两种方法

方法一：继承Thread类

步骤

1、定义继承Thread类

2、复写Thread类中的run()方法，将自定义代码存储在run方法中，让线程运行。

3、调用线程中的start()方法，该方法一方面启动线程，一方面调用了run()方法。

注：1、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。

2、为什么要覆盖run()方法呢？Thread类用于描述线程。Thread类中的run方法，用于存储线程要运行的代码。

3、继承方式有一个弊端，如果该类已经继承了其他父类，则无法继承Thread类创建线程了，这样就有了第二种创建线程的方式。

代码示例：

运行结果为：

如图，执行是随机、交替执行的，每一次运行的结果都会不同

方法二：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的构造函数。

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。

注：1、为什么要将Runnable接口的子类对象传递给给Tread的构造函数呢？

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）
实现Runnable接口的好处

1、将线程的任务从线程的子类中分离出来，进行了单独的封装，按照面向对象的思想将任务封装成对象。

2、避免了java单继承的局限性。
3、在定义线程时，建议使用实现方式。

两种方式的区别

继承Thread：线程代码存放在Thread子类run()方法中。

实现Runnable：线程代码存在接口的子类的run()方法中。

代码实例：

运行结果为：

三、线程安全问题

1、产生的原因

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。

即：

1、多个线程访问出现延迟。

2、线程随机性。

2、解决方法

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。

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）

方式一：同步代码块

synchronized（线程锁）

 {需要被同步的代码}

持有锁的线程可以在同步中执行相应的代码，没有持有锁的线程即使获取了cpu的执行权，也无法执行相应的同步代码。

方式二：同步函数

同步函数的格式是在函数上加上synchronized修饰符即可。

同步的前提

必须要有两个或者以上的线程

必须是多个线程使用同一个锁

同步的好处和弊端

好处：解决了线程安全问题

弊端：多个线程需要判断锁，较为消耗资源。

如何寻找多线程中的安全问题

1、明确哪些代码是多线程运行代码。

2、明确共享数据。

3、明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的。

同步函数的锁是：this

代码示例：

运行结果为：

静态函数的锁是：该类对应的字节码文件对象。应用格式：类名.Class

代码示例：

运行结果为：

3、线程状态

线程拥有如下六种运行状态

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。

图解：

4、线程间通信——等待唤醒机制

概念：多个线程在操作同一个资源，但是操作的动作不同。

等待唤醒机制

a、涉及的方法：

wait():让线程处于冻结状态，被wait的线程会被存储到线程池中。

notify():随机选择一个在该对象上调用wait方法的线程，解除其阻塞状态。

notifyAll():接触那些在该对象上调用wait方法的线程的阻塞状态。

wait() notify() notifyAll全都使用在同步中！因为要对持有监视器(锁)的线程进行操作。所以要使用在同步中，因为只有同步才有锁。

b、为什么这些方法要定义在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的notify唤醒，不可以对不同锁中的线程进行唤醒。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。

c、等待唤醒机制代码实例：

d、在JDK1.5以后，出现了新的lock接口，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。

该接口中的方法摘要如下：

lock()：获取锁

lockInterruptibly()：如果当前线程未被中断，则获取锁

newCondition()：返回绑定到此 Lock 实例的新Condition 实例。

tryLock()：仅在调用时锁为空闲状态才获取该锁。

tryLock(long time,TimeUnit unit)：如果锁在给定的等待时间内空闲，并且当前线程未被中断，则获取锁

unlock()：释放锁

小知识点：

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。

代码示例：

运行结果为：

5、死锁

当同步中嵌套同步时，就有可能出现死锁现象。

代码示例 ：

运行结果为：

从运行结果可以看到只运行一遍就已经锁死了。

6、停止线程

线程的停止有以下两个原因：

因为run方法正常退出而自然死亡。

因为一个没有捕获的异常终止了run方法而意外死亡。

特别是，可以调用线程中的stop方法杀死一个线程，该方法抛出ThreadDeath错误对象，由此杀死线程，但是，stop方法已经过时，不要在自己的代码中调用它。
那么，现在我们如何来停止线程呢？就是让run方法结束。
方案一：多线程运行通常是循环结构，只要控制了循环，就可以让run方法结束。如下列代码所示，我们在首先设置一个标记flag，在该线程执行一段时间之后，将标志设置为false，则该run方法结束，自然线程也就结束了。

方案二：在方案一中的解决方案可以解决一般情况下线程的停止，但是有一种特殊情况，即当线程处于冻结状态时，方法读取不到该标记，那么线程也就不会结束，此时，我们就需要使用Thread类中的innerrupt()方法对冻结状态进行清除，让线程恢复到运行状态。

7、守护线程（Daemon Thread）

守护线程和普通线程在写法上没什么区别，我们可以通过调用t.setDaemon(true)将线程转为守护线程。守护线程唯一的用途是为其它线程提供服务，当只剩下守护线程时，虚拟机就退出了，如果只剩下守护线程，那么就没有必要继续运行程序了。

8、什么时候用多线程

当某些代码需要同时被执行时，就用单独的线程进行封装。

9、扩展小知识

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。

------<a href="http://www.itheima.com" target="blank">Java培训、Android培训、iOS培训、.Net培训</a>、期待与您交流-----