黑马程序员--多线程

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注：视频来源，毕向东老师的 JAVA 基础视频。

一、线程和进程

1）进程：是一个在执行中的程序。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。

3） 理解：一个进程中，至少有一个线程。在JVM 启动的时候会有一个进程叫java.exe该进程中，至少有一个线程，在负责 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。其实，JVM 中更细节的说明了虚拟机不止一个线程，包含了一个主线程和一个负责控制垃圾回收机制的线程。通过API的查找，java已经提供了对线程这类事物的描述，就是 Thread 类。

4）多线程的随机性：因为多个线程都获取 cpu 的执行权。 cpu 执行到谁，谁就运行。但是要明确的是：在某一时刻，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。我们可以形象的把多线程的运行形容为在互相抢夺 CPU 的资源（执行权）我们可以形象的把多线程的运行形容为在互相抢夺 CPU 的资源（执行权）这就是多线程的特性，谁抢到谁执行。至于执行多长时间。CPU 说的算。

5）覆盖 run 方法的说明：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 run 方法，用于存储线程需要运行的代码。所以说自定义线程，就是把代码放在run方法中。

6）线程都有自己的默认名称。Thread-编号，该编号从0开始。

currentThread：获取当前线程对象，这是一个静态的线程可以直接调用。

Ps：static Thread currentThread()

getName()：获取线程的名称。

setName()：设置线程名称，setName或者通过构造函数。

二、线程的生命周期

1）运行过程：

被创建： start()–>运行– sleep(time) –> 冻结（：放弃执行资格）

运行– sleep时间到 <– 冻结（：放弃执行资格）

运行– wait() –> 冻结（：放弃执行资格）

运行– notify() <– 冻结（：放弃执行资格）

2）消亡：stop() ，就是run方法中的结束。

3) 说明：没有资格执行的状态，冻结状态。当wait状态的时候，线程冻结了，没办法自动重启，这时候可以使用notify方法唤醒线程。

4）临时阻塞：具备运行资格，但是没有执行权。

线程的图解

三、创建线程的两种方式

总结两种方式的区别：

继承 Thread ：线程代码存放在 Thread 子类 的 run 方法中。

实现 Runnable：线程代码存放在接口的子类的 run 方法中。

方式一：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：将自定义的代码存储在 run 方法中，让线程运行。

3、调用线程的 start 方法。该方法有两个作用，启动线程，调用run方法。

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。将线程要运行的方法存放在该 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。

Ps：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，所以要让线程去执行指定对象的 run 方法。就必须明确该 run 方法所属的对象。

5、调用 Thread 的 start 方法开启线程，并调用 Runnable接口子类的 run 方法。
简单的卖票程序：

package fuxi;/** *  *@author XiaLei */public class Day11Test {    public static void main(String[] args) {        ThreadTest t1 = new ThreadTest();//      ThreadTest t2 = new ThreadTest();//      ThreadTest t3 = new ThreadTest();//      ThreadTest t4 = new ThreadTest();//      t1.start();//      t2.start();//      t3.start();//      t4.start();被注释的是第一种方法，创建ThreadTest类继承Thread用其子类创建对象         /*        直接调用 run 方法，就没有开启线程。          start方法有两个作用：1.调用run方法2.开启线程        t1.run();          t2.run();          */         new Thread(t1).start();         new Thread(t1).start();         new Thread(t1).start();         new Thread(t1).start(); //实现线程第二种方法，实现Runnable接口。    }}//class ThreadTest extends Thread{//  private int tickets = 100;//  public void run(){//      //      while(true){//          if (tickets>0){//              System.out.println(currentThread().getName()+"sale"+tickets--); //显示线程名及余票数 //              //          }//      }//  }//}class ThreadTest implements Runnable{    private int tickets = 100;    public void run(){        while(true){            synchronized(this){ //给程序加同步，即锁  。            if (tickets>0){                try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}//因为sleep方法有异常声明，所以这里要对其进行处理                  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"sale"+tickets--);              }            }        }    }}

四、多线程的安全问题

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。

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。

1）最常用的线程使用方法：implements，就是用实现的方法写线程Thread。

2）运行时出现安全问题的原因：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。另一个线程参与了进来执行，导致了共享

数据的错误。

3）解决方法：在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，其它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。

4）同步的前提：

1、必须要有两个或者两个以上的线程才需要synchroized锁上。

2、必须是多个线程同时使用一个锁。

5)实现方式：

synchronized(对象){

需要被同步的代码//同步带共享操作的数据，如if的判断tick开始。

}

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，即使获取了 CPU 的执行权，也进不去，因为没有获取锁。

package fuxi;/** * 需求：银行有一个金库。有两个储户分别存300员，每次存一百。存3次。 * 目的：该程序是否有安全问题：有的 * 如何找问题： * 1、明确那些代码是多线程运行的代码。 * 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。那么函数都有一个属性对象引用。就是this * 所以同步函数使用的锁是this 。 *@author XiaLei */public class Day11Test2 {    public static void main(String[] args) {        Cuz c1 = new Cuz();        new Thread(c1).start();        new Thread(c1).start();    }}class Bank{    private int sum;    public void add(int x){        synchronized(this){//也可以在函数上直接加锁         sum+=x;         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=="+sum);        }    }}class Cuz implements Runnable{    private Bank b = new Bank();    public void run(){        for (int x = 0;x<3;x++){            b.add(100);        }    }}

显示结果：

6）静态函数的同步方式
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：

package fuxi;/** *  *@author XiaLei */public class day11Test11 {    public static void main(String[] args) {    }}//懒汉式单例设计模式class Single{    private static Single s = null;    private Single(){}    public static Single getInstance(){        if (s==null)            synchronized(Single.class){                if (s==null){                    s = new Single();                }            }        return s;    }   }

7）线程的死锁，同步中嵌套同步

package fuxi;/** * 思路：设计一个死锁程序，死锁就是同步里面嵌套同步，但是两个同步用的锁不同。 *@author XiaLei */public class Day11Test3 {    public static void main(String[] args) {        DeadLock dl = new DeadLock(true);        DeadLock d2 = new DeadLock(false);        new Thread(dl).start();        new Thread(d2).start();    }}class Lock{    static  Lock locka = new Lock();    static  Lock lockb = new Lock();}class DeadLock implements Runnable{    boolean flag = true;    DeadLock (boolean flag){        this.flag = flag;    }    public void run(){        if (flag){            synchronized(Lock.locka){                System.out.println("if=="+"Lock.locka");                synchronized(Lock.lockb){                    System.out.println("if=="+"Lock.lockb");                }            }        }        else{            synchronized(Lock.lockb){                System.out.println("else=="+"Lock.lockb");                synchronized(Lock.locka){                System.out.println("else=="+"Lock.locka");                }            }        }    }}

打印结果：程序卡住，不能继续执行

五、线程间的通信之等待唤醒机制

1）线程间的通信：其实就是多个线程在同时操作一个资源，但是操作的动作不同。

2）等待唤醒机制：其实就是 wait 方法和 notify 方法的使用。

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。

3）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线程时，都必须要标识他们所操作线程的锁。只有同一个锁上的被等待线程，可以被同一个锁 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 中。

等待唤醒机制示例：

package fuxi;/** *  *@author XiaLei */public class Day12Test {    public static void main(String[] args) {        Res r = new Res();        new Thread(new Input(r)).start();        new Thread(new Output(r)).start();    }}class Res{    private String name;    private String sex;    private boolean flag = false;    public synchronized void set(String name,String sex){            if (flag)                try{this.wait();}catch(Exception e){}            this.name = name;            this.sex = sex;            flag = true;            this.notify();    }    public synchronized void out(){            if (!flag)                try{this.wait();}catch(Exception e){}            System.out.println(name+">>>"+sex);            flag = false;            this.notify();//唤醒等待    }}class Input implements Runnable{    private Res r;    Input(Res r){        this.r = r;    }    public void run(){        int x = 0;        while (true){            if (x==0)                r.set("jack", "man");            else                r.set("丽丽", "女女女女");            x=(x+1)%2;//让x变成1；          }    }}class Output implements Runnable{    private Res r;    Output(Res r){        this.r = r;    }    public void run(){        while(true){            r.out();        }    }}

部分打印结果：

4）全部唤醒

对于多个生产者和消费者，就必须用 while + notifyAll(唤醒全部)。

1)为什么要用 while 判断标记呢？

原因：让被唤醒的线程再一次判断标记。

2)为什么定义 notifyAll ?

因为唤醒自己的同时还要唤醒对方的线程。只用 notify ，容易出现只唤醒本方线程的情况。导致程序中的所有线程都在等待。这也是比较有用的方法。
示例：

package fuxi;/** *  *@author XiaLei */public class Day12Test1 {    public static void main(String[] args) {        Resouce r = new Resouce();        new Thread(new Producer(r)).start();        new Thread(new Producer(r)).start();        new Thread(new Consumer(r)).start();        new Thread(new Consumer(r)).start();    }}class Resouce{    private String name;    private int count = 1;    private boolean flag = false;    public synchronized void set(String name){        while(flag)            try{                wait();            }            catch(Exception e){                throw new RuntimeException();            }            this.name = name + count++;            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者......"+this.name);            flag = true;            notifyAll();    }    public synchronized void out(){        while(!flag)            try{                wait();            }            catch(Exception e){                throw new RuntimeException();            }            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"+消费者+"+this.name);            flag = false;            notifyAll();//全部唤醒     }}class Producer implements Runnable{    private Resouce r;    Producer(Resouce r){        this.r = r;    }    public void run(){        while(true){            r.set("汉堡");        }    }}class Consumer implements Runnable{    private Resouce r;    Consumer(Resouce r){        this.r = r;    }    public void run(){        while(true){            r.out();        }    }}

部分打印结果：

5）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：

package fuxi;import java.util.concurrent.locks.Condition;import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/** *  *@author XiaLei */public class Day12Test2 {    public static void main(String[] args) {            Resouce r = new Resouce();            new Thread(new Producer(r)).start();            new Thread(new Producer(r)).start();            new Thread(new Consumer(r)).start();            new Thread(new Consumer(r)).start();        }    }    class Resouce{        private String name;        private int count = 1;        private boolean flag = false;        private ReentrantLock 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          private Condition condition_pro = lock.newCondition();        private Condition condition_con = lock.newCondition();        public void set(String name) throws InterruptedException{            lock.lock();                try{                    while(flag)                        condition_con.await();                    this.name = name + count++;                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者......"+this.name);                    flag = true;                    condition_pro.signal();                }                finally{                    lock.unlock();//解锁动作一定要执行                  }        }        public void out() throws InterruptedException{            lock.lock();                try{                    while(!flag)                        condition_pro.await();                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"+消费者+"+this.name);                    flag = false;                    condition_con.signal();                }                finally{                    lock.unlock();                }        }    }    class Producer implements Runnable{        private Resouce r;        Producer(Resouce r){            this.r = r;        }        public void run(){            while(true){                try {                    r.set("汉堡");                } catch (InterruptedException e) {                }            }        }    }    class Consumer implements Runnable{        private Resouce r;        Consumer(Resouce r){            this.r = r;        }        public void run(){            while(true){                try {                    r.out();                } catch (InterruptedException e) {                }            }        }    }

部分结果：

六、停止线程
1) JDK 1.5 后，停止线程的 stop 方法已经过时，那如何停止线程呢？

只有一种 run 方法结束。

2) 开启多线程运行，运行代码通常是循环结构。只要控制循环，就可以让 run 方法结束，也就是线程结束。

3)特殊情况：当线程处于冻结状态。就不会读取标记，那么线程就不会结束。

处理方法：强制中断线程：interrupt

当没有指定的方式让冻结的线程回复到运行的状态时，这时需要对冻结进行清除。强制让线程恢复到运行状态来，实际上就是获取运行资格。这样就可以操作标记，让线程结束。

守护线程，setDaemon(boolean b);

4) 扩展知识：
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。