java基础-多线程

1、多线程概述

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。

线程：就是进程中的一个独立控制单元。线程在控制着进程的执行。且一个进程中至少有一个线程。

多线程：就是一个进程中存在多个线程，同时运行多部分代码。

JVM启动时会有一个进程java.exe。

该进程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。

如何在自定义的代码中，自定义一个线程呢？

-->通过api的查找，java已经提供了对线程这类事物的描述--Thread类。

2、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。用于存储线程要运行的代码。

3，创建Thread的子类对象，即创建线程。

4，调用该线程的start方法。该方法有两个作用：启动线程，调用run方法。

例：创建一个线程打印数字0-60，同时主线程也打印数字0-60。

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">class Demo extends Thread//定义类继承Thread。{public void run()//复写Thread类中的run方法。{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Thread的子类对象，即创建好一个线程。//面试会问以下两个语句的区别d.start();//调用该线程的start方法,启动线程，并调用run方法。//d.run();//仅仅是对象调用方法。而线程创建了，但并没启动。for (int x=0; x<60; x++)System.out.println("main run............."+x);}}</span>

运行结果1：

运行结果2：

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，在某一时刻，只能有一个程序在运行。（多核除外）cpu在做着快速切换，以达到看上去是同时运行的效果。我们可以形象地把多线程的运行形容为在互相抢夺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，至于执行多长时间，cpu说的算。

为什么要覆盖run方法呢？

-->Thread类用于描述线程。该类定义了一个功能，用于存储线程要运行的代码。该存储功能就是run方法。

例：创建两个线程，和主线程交替运行。

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">class Test extends Thread{private String name;Test(String name){this.name = name;}public void run(){for (int x=0; x<60; x++)System.out.println(name+"demo 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 run............."+x);}}</span>

3、线程运行状态

4、获取线程对象及名称

设置线程名称：setName或者构造函数。

获取当前线程对象：static Thread currentThread()

获取线程名称：getName()

例：

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">class Test extends Thread{//private String name;Test(String name){//this.name = name;super(name);//设置线程名称}public void run(){for (int x=0; x<60; x++)System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---demo run------"+x);//获取当前线程对象及线程名称。}} class  ThreadTest1{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 run............."+x);}}</span>

5、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，复写Runnable接口中的run方法。将线程要运行的代码放在该run方法中。

3，创建Runnable接口的子类对象。

4，通过Thread类创建线程对象。

5，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。

6，调用Thread类的start方法启动线程并调用Runnable接口子类的run方法。

例：简单的买票程序实现多个窗口同时卖票。

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">/**需求：简单的买票程序实现多个窗口同时卖票。*/class Ticket implements Runnable//extends Thread //定义类实现Runnable接口。{private int tick = 100;public void run()//复写Runnable接口中的run方法。{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();//创建Runnable接口子类对象。 Thread t1 = new Thread(t);//通过Thread类创建线程对象。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。Thread t2 = new Thread(t);Thread t3 = new Thread(t);Thread t4 = new Thread(t);t1.start();//调用Thread类的start方法t2.start();t3.start();t4.start(); /*Ticket t1 = new Ticket();Ticket t2 = new Ticket();Ticket t3 = new Ticket();Ticket t4 = new Ticket(); t1.start();t2.start();t3.start();t4.start();*/}}</span>

6、实现方式和继承方式的区别

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的子类run方法中。

实现的好处：避免了单继承的局限性。在定义线程时，建议使用实现方式。

7、多线程的安全问题

问题原因：当多条语句在操作同一个线程的共享数据时，一个线程对多条语句只执行了一部分，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。

解决办法：对多条操作共享数据的语句，让一个线程都执行完。在此线程执行过程中，其他线程不可以参与执行。

例：

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">class Ticket implements Runnable//extends Thread {private int tick = 100;public void run(){while(true){if(tick>0){try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}//模拟出现安全问题System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---sale:"+tick--);}}}} class  Issue{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();}}</span>

运行结果：

分析：打印出0，-1，-2等错票。

8、同步代码块

格式：

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。

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。

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。

例：

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">class Ticket implements Runnable{private int tick = 100;Object obj = new Object();public void run(){while(true){synchronized(obj)//同步代码块{if(tick>0){try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}//System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---sale:"+tick--);}}}}} class  Issue{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();}}</span>

运行结果：

9、同步函数

同步函数：用synchronized修饰的函数。

同步函数的锁是this。

静态同步函数使用的锁是该函数所在类的字节码文件对象。类名.class

如何找安全问题：

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。

例：

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">/**需求：银行有一个金库。有两个储户分别存300元，每次存100，存3次。*/class Bank{private int sum;public synchronized void add(int n)//同步函数{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();}}</span>

例：多线程单例设计模式-懒汉式

分析：懒汉式可以延时实例加载，多线程访问时会出现安全问题，可以加同步解决，但是有些低效，每一个线程都要判断锁 ，用双重判断的方式可以解决低效的问题，同步时使用的锁是该类的字节码文件。

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">/*单例设计模式饿汉式class Single{private static final Single s = new Single();private Single(){}public static Single getInstance(){return s;}}*/ //懒汉式class Single{private static Single s = null;private Single(){}public static Single getInstance(){if(s==null)//双重判断{synchronized(Single.class)//锁是类文件{if(s==null)//双重判断//--->A s = new Single();}}return s;}}</span>

10、死锁

死锁：同步中嵌套同步。  要会写死锁程序。

例：

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">class Test implements Runnable{private boolean flag;Test(boolean flag){this.flag = flag;}public void run(){if(flag){synchronized(Mylock.locka)//同步嵌套同步{System.out.println("if locka");synchronized(Mylock.lockb){System.out.println("if lockb");}}}else{synchronized(Mylock.lockb)//同步嵌套同步{System.out.println("else lockb");synchronized(Mylock.locka){System.out.println("else locka");}}}}} class Mylock{static Object locka = new Object();static Object lockb = new Object(); } class  DeadLockDemo{public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(new Test(true));Thread t2 = new Thread(new Test(false));t1.start();t2.start();}}</span>

运行结果：

11、线程间通信-等待唤醒机制

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。

等待唤醒机制：if(flag)--wait()--notify()               一个生产者对应一个消费者 

                        while(flag)--wait()--notifyAll()    多个生产者对应多个消费者

使用等待唤醒机制时，要有一个标记控制线程等待还是执行代码。

注意：

1，wait()--notify()     wait()--notifyAll()  必须使用在同步中。

      因为要对持有监视器的线程操作，而只有同步才有锁。

2，等待和唤醒必须是同一个锁。且必须要标识出wait--notify所操作线程持有的锁。锁.wait()

例：if(flag)--wait()--notify()  输入一组数据，输出显示这组数据。   一个生产者对应一个消费者

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">class Res{String name;String sex;boolean flag = false;} class Input implements Runnable{private Res r;Input(Res r){this.r = r;}public void run(){int x = 0;while (true){synchronized(r){if(r.flag)//标记等待还是执行try{r.wait();}catch(Exception e){} //等待  锁.wait()if(x==0){r.name = "mike";r.sex = "man";}else{r.name = "花千骨";r.sex = "女女女女";}r.flag = true;r.notify();//唤醒 锁.notify()}x = (x+1)%2;}}} class Output implements Runnable{private Res r;Output(Res r){this.r = r;}public void run(){while(true){synchronized(r){if(!r.flag)try{r.wait();}catch(Exception e){}//等待  锁.wait()System.out.println(r.name+"....."+r.sex);r.flag = false;r.notify();//唤醒 锁.notify()}}}}class  InputOutputDemo{public static void main(String[] args) {Res r = new Res(); Input in = new Input(r);Output out = new Output(r); Thread t1 = new Thread(in);Thread t2 = new Thread(out);t1.start();t2.start();}}</span>

运行结果：

代码优化：

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">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();}} 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("mike","man");elser.set("花千骨","女女女女");x = (x+1)%2;}}} class Output implements Runnable{private Res r;Output(Res r){this.r = r;}public void run(){while(true){r.out();}}} class  InputOutputDemoyouhua{public static void main(String[] args) {Res r = new Res();     new Thread(new Input(r)).start();new Thread(new Output(r)).start();}}</span>

例： while(flag)--wait()--notifyAll()    多个生产者对应多个消费者

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">class  ProducerConsumerDemo{public static void main(String[] args) {Resource r = new Resource(); Producer pro = new Producer(r);Consumer con = new Consumer(r); 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;public synchronized void set(String name){while(flag)//if(flag)  本方对象没判断标记导致生产两个，却只消费一个。while让被唤醒的线程再一次判断标记。try{this.wait();}catch(Exception e){}this.name = name+"---"+count++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者..."+this.name);flag = true;this.notifyAll();//this.notify();容易出现只唤醒本方对象的情况，导致所有对象全部等待。}public synchronized void out(){while(!flag)//if(!flag)try{this .wait();}catch(Exception e){}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...消费者........"+this.name);flag = false;this.notifyALL();//this.notify();}} class Producer implements Runnable{private Resource res;Producer(Resource res){this.res = res;}public void run(){int x = 0;while (true){res.set("+商品+");}}} class Consumer implements Runnable{private Resource res;Consumer(Resource res){this.res = res;}public void run(){while(true){res.out();}}}</span>

运行结果：

12、JDK1.5新特性  lock接口-condition对象

将同步synchronized替换成显示Lock操作

将Object中的wait-notify-notifyAll替换成condition对象的await-signal-signalAll

该对象可以通过Lock锁进行获取。

例：

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">import java.util.concurrent.locks.*;class  ProducerConsumerDemoJDKNEW{public static void main(String[] args) {Resource r = new Resource(); Producer pro = new Producer(r);Consumer con = new Consumer(r); 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();//锁Lock对象，一个锁可以建立多个condition对象private Condition condition_pro = lock.newCondition();//condition对象private Condition condition_con = lock.newCondition();//condition对象 public void set(String name)throws InterruptedException{lock.lock();try{while(flag)condition_pro.await();this.name = name+"---"+count++;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者..."+this.name);flag = true;condition_con.signal();//唤醒对方}finally{lock.unlock();}}public synchronized void out()throws InterruptedException{lock.lock();try{while(!flag)condition_con.await();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...消费者........"+this.name);flag = false;condition_pro.signal();//唤醒对方}finally{lock.unlock();}}} class Producer implements Runnable{private Resource res;Producer(Resource res){this.res = res;}public void run(){int x = 0;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){}}}}</span>

13、停止线程

1，定义循环结束标记

        因为多线程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。

例：

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">class StopThread implements Runnable{private boolean flag = true;//定义循环结束标记public void run(){while(flag){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".......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.start();t2.start(); int num = 0;while(true){if(num++  ==  60){st.changeFlag();//改变循环结束标记break;}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"......."+num);}}}</span>

运行结果：

2，使用Thread类的interrupt（中断）方法

        该方法是结束线程的冻结状态，使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。

stop方法已经过时。

例：

<span style="font-family:Microsoft YaHei;font-size:14px;">class StopThread implements Runnable{private boolean flag = true;//定义循环结束标记public synchronized void run(){while(flag){try{wait();// 冻结状态}catch (InterruptedException e){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".......InterruptedException");flag = false;//操作标记，让线程结束}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".......run");}}public void changeFlag(){flag = false;}} class  StopThreadDemoInterrupt{public static void main(String[] args) {StopThread st = new StopThread(); Thread t1= new Thread(st);Thread t2= new Thread(st);t1.start();t2.start(); int num = 0;while(true){if(num++  ==  60){//st.changeFlag();t1.interrupt();t2.interrupt();break;}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"......."+num);}System.out.println("over"); }}</span>

运行结果：

14、守护线程

setDaemon(true)

将该线程标记为守护线程，当正在运行的线程都是守护线程时，java虚拟机退出

该方法必须在启动线程前调用

如：   t1.setDaemon(true);

t2.setDaemon(true);

t1.start();

t2.start();

15、join方法

join：当A线程执行到了B线程的.join()方法时，A就会等待，等B线程都执行完，A才会执行。

join可以用来临时加入线程执行。

16、优先级

Thread.currentThread().toString();返回该线程的字符串表示形式。包括线程名称、优先级、线程组。

t1.setpriority(Thread.MAX_PRIORITY);更改线程优先级。

Thread.yield();暂停当前正在执行的线程对象。并执行其他线程。