黑马程序员——多线程

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（一）基本概念

线程：是依赖于进程的执行绪（执行路径/控制单元），是程序使用CPU的基本单位。

进程：当前正在执行的程序，代表一个应用程序在内存中的执行区域。

多进程：同一时间段内执行多个任务。同一时刻只能执行一个任务。如Windows为代表的操作系统。

多进程并不提高某个程序的执行速度，仅仅是提高了CPU的使用率。真正的多进程执行是指多核同时计算。

单线程：一个进程中，只有一个线程执行。

多线程：同一个进程中，多个线程执行。这多个线程共享该进程资源（堆内存与方法区），栈内存独立，即每一个线程占用一个栈。

线程两种调度模型：

分时调度模型   所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用CPU 的时间片。

抢占式调度模型   优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个。（线程随机性）

Java使用的为抢占调度模型。

线程并行与线程并发

线程并行：正常的多线程执行就是线程并行。即逻辑上同一时间同时运行。

线程并发(异常)：由于线程抢占而不应出现的某一时刻的线程及相关数据状态。如并发修改异常的产生。

JVM的启动支持多线程：

JVM启动至少启动了垃圾回收线程和主线程，所以是多线程的。

Java命令会启动java虚拟机，启动JVM，等于启动了一个应用程序，也就是启动了一个进程。该进程会自动启动一个 “主线程”，然后主线程去调用某个类的 main 方法。所以 main方法运行在主线程中。

 

 

线程生命周期

 
（二）线程Thread类常用方法

构造方法：

public Thread()

public Thread(Runnable target)

public Thread(String name)

public Thread(Runnable target,String name)

主要方法：

public final String getName()

public final void setName(String name)

public static Thread currentThread()

public void run()

public void start()

开启一个线程的步骤：
         创建一个普通的线程类对象
          调用线程的start方法开启线程。此时才真正开始执行一个新的线程。
 
          public void run()  该线程要执行的代码。相当去那个线程的main方法
          该方法不是用来调用的，是用来重写的。
          public void start()  使该线程开始执行；
          Java 虚拟机调用该线程的 run 方法。

线程的第一种开启方式：
        自定义线程类继承Thread类。
        重写run方法。run方法内为该线程执行代码。将其理解为其他线程的main方法，即该线程的执行入口。
        使用：
        创建线程对象
        开启线程，即调用start方法，该方法会自动调用这个线程的run方法。

开启方式二：实现Runnable接口
    自定义Runnable 的子类(非线程类)。
    重写run方法。run方法内为该类对象所在线程的执行代码。
    同样可将其理解为其他线程的main方法，即该线程的执行入口。
    使用：
    创建Runnable的子类对象。
    使用Runnable的子类对象创建线程对象。

    开启线程，即调用start方法，该方法会自动调用这个线程的run方法。

•方式一与方式二的区别

-方式一：当类去描述事物，事物中有属性和行为。如果行为中有部分代码需要被多线程所执行，同时还在操作属性。就需要该类继承Thread类，产生该类的对象作为线程对象。可是这样做会导致每一个对象中都存储一份属性数据。无法在多个线程中共享该数据。加上静态，虽然实现了共享但是生命周期过长。

-方式一：如果一个类明确了自己的父类，那么它就不可以再继承Thread。因为java不允许类的多继承。

-方式二：将线程与运行的业务逻辑分离，可以让多个线程共享业务逻辑中的数据。

-方式二：可以让业务类不再继承Thread而专注于业务继承其他类，避免了单继承的局限性。

public class Demo01_Thread {public static void main(String[] args) {//创建线程对象MyThread mt = new MyThread();mt.setName("赵丽颖的线程");//开启线程，即调用线程的start方法的过程，之后会自动调用run方法mt.start();//返回正在执行的线程Thread currentThread = Thread.currentThread();//获取线程名称System.out.println(currentThread.getName());for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println(currentThread.getName()+"今天又敲代码了"+i);}}}

<pre name="code" class="java">public class MyThread extends Thread {//重写run方法，完成该线程的业务逻辑@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {//返回正在执行的线程Thread currentThread = Thread.currentThread();System.out.println(currentThread.getName()+"今天又敲代码了"+i);}}}

方式二代码

<pre name="code" class="java">public class Demo02_Runnable {public static void main(String[] args) {//创建线程执行目标类对象MyRunnable mr = new MyRunnable();Thread thread = new Thread(mr, "唐嫣");thread.start();for (int i = 0; i < 20; i++) {//获取当前执行的线程Thread thisThread = Thread.currentThread();System.out.println(thisThread.getName()+"又敲代码了"+i);}}}

public class MyRunnable implements Runnable {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 20; i++) {//获取当前执行的线程Thread thisThread = Thread.currentThread();System.out.println(thisThread.getName()+"又敲代码了"+i);}}}

一般普通方法

 <pre name="code" class="java">/* * Thread:线程优先级 * public final void setPriority(int newPriority)  设置调用方法线程的优先级 * public final int getPriority()  返回调用方法线程的优先级 *  * 默认优先级：5 * 最大优先级：10 * 最小优先级：1 */public class Demo01_Priority {public static void main(String[] args) {MyThread mt = new MyThread();mt.setName("唐嫣");MyThread mt2 = new MyThread();mt2.setName("杨幂");MyThread mt3 = new MyThread();mt3.setName("屠呦呦");System.out.println(mt.getPriority());System.out.println(mt2.getPriority());System.out.println(mt3.getPriority());mt.setPriority(10);mt2.setPriority(1);mt.start();mt2.start();mt3.start();}}

/* * Thread:线程休眠 * public static void sleep(long millis) throws InterruptedException  在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠 *  * 该方法为静态方法，不能直接使用线程对象调用。 * 如果想让某个线程休眠，则在该线程的代码中加入该休眠 */public class Demo01_Sleep {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {MyThread mt = new MyThread();mt.setName("唐嫣");MyThread mt2 = new MyThread();mt2.setName("杨幂");MyThread mt3 = new MyThread();mt3.setName("屠呦呦");mt.start();mt2.start();mt3.start();Thread.sleep(2000);for (int i = 0; i < 20; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"又敲代码了"+i);}}}<pre name="code" class="java">public class MyThread extends Thread {@Overridepublic void run() {try {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}for (int i = 0; i < 20; i++) {System.out.println(currentThread().getName()+"又敲代码了"+i);}}}

 

/* * Thread:加入线程 * public final void join()  throws InterruptedException  加入线程，等待该线程终止。  *  * 等待其他线程的线程：  join方法代码所在的线程 *  * 被等待执行完毕的线程： 调用join方法的线程 */public class Demo01_join {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {MyThread mt = new MyThread();mt.setName("唐嫣");mt.setPriority(1);MyThread mt2 = new MyThread();mt2.setName("杨幂");mt2.setPriority(10);mt.start();mt2.start();mt.join();for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"又敲代码了"+i);}}}

/* * Thread:线程礼让 *  * public static void yield() 暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。 */public class Demo01_yield {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {MyThread mt = new MyThread();mt.setName("唐嫣");MyThread mt2 = new MyThread();mt2.setName("杨幂");mt.start();mt2.start();}}<pre name="code" class="java">public class MyThread extends Thread {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 50; i++) {System.out.println(currentThread().getName()+"又敲代码了"+i);Thread.yield();}}}

/* * Thread:守护线程 *  * public final void setDaemon(boolean on) 将线程设置为守护线程 * 将该线程标记为守护线程或用户线程。当正在运行的线程都是守护线程时，Java 虚拟机退出。  */public class Demo01_daemon {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {MyThread mt = new MyThread();mt.setName("唐嫣");MyThread mt2 = new MyThread();mt2.setName("杨幂");mt.setDaemon(true);mt2.setDaemon(true);mt.start();mt2.start();for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"又敲代码了"+i);Thread.yield();}}}<pre name="code" class="java">

/* * Thread:线程中断 *  * public final void stop()  停止线程,杀死线程 * public void interrupt() 中断线程 *  * 如果该线程处于某种等待状态时，需要中断，则调用该方法。 * 调用方法后，停止等待的线程会抛出一个异常对象，此时只需要捕获该异常，处理异常代码 */public class Demo01_interrupt {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {MyThread mt = new MyThread();mt.setName("唐嫣");MyThread mt2 = new MyThread();mt2.setName("杨幂");mt.start();mt2.start();Thread.sleep(1000);//mt.stop();//mt2.stop();mt.interrupt();mt2.interrupt();}}

（三）Java同步机制

lJava同步机制：为解决同步问题而提供的工具

•原子性操作：

-在执行操作时，我们把一个完整动作可以称为一个原子性操作，是一个不可切割的动作。即不可被线程打断的操作。

•synchronized 关键字：

-同步代码块格式：

-  synchronized（锁对象）{//该对象可以是任意对象

-  需要同步的代码；

-  }

-锁：几个线程需要使用相同的锁对象进行同步操作，使用不同的锁是无法完成同步操作的。

-Synchronized内需要同步的代码即为一个原子性操作。

-同步方法：方法上声明，将所在对象作为默认锁，即this。

-同步静态方法：将方法所在类作为默认所，即XX.class。

•优点：解决了多线程安全问题

•缺点：当线程相当多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中会降低程序的运行效率。对于一个简单操作，单线程速度更快。

lLock锁同样可以完成代码同步的任务。

•相较于synchronized方式，Lock锁的出现使同步操作更为灵活。无需使用限制性强的代码块。

•Lock同样为抽象类，需要使用其子类ReentrantLock的对象完成方法调用。

•主要方法：

-public voidlock()获取锁

-public void unlock() 释放锁

死锁：

l在多线程的代码编辑过程中，由于考虑得不够周全，会出现死锁的情况。

•线程死锁代码：备注

•原因分析：

-线程1将锁1锁住，线程2将锁2锁住，而线程1要继续执行锁2中的代码，线程2要继续执行锁1中的代码，但是此时，两个锁均处于锁死状态。最终导致两线程相互等待，进入无限等待状态。

-有同步代码块的嵌套动作。

•解决方法：

-不要写同步代码块嵌套。

public class DeadLockThread extends Thread {boolean flag;//定义标记，用来指定要执行的代码public DeadLockThread(boolean flag) {this.flag = flag;}@Overridepublic void run() {if(flag) {//flag赋值为true时，执行的代码synchronized (Demo01_deadlock.锁1) {System.out.println("if中锁1");//try {//sleep(20);//} catch (InterruptedException e) {//e.printStackTrace();//}synchronized (Demo01_deadlock.锁2) {System.out.println("if中锁2");}}} else {//flag赋值为false时，执行的代码synchronized (Demo01_deadlock.锁2) {System.out.println("else中锁2");synchronized (Demo01_deadlock.锁1) {System.out.println("else中锁1");}}}}}public class Demo01_deadlock {public static Object 锁1 = new Object();public static Object 锁2 = new Object();public static void main(String[] args) {Thread thread = new DeadLockThread(true);Thread thread2 = new DeadLockThread(false);thread.start();thread2.start();}}

（四）单例设计模式
(1)保证类在内存中只有一个对象。
(2)怎么保证：
A:构造私有
B:自己造一个对象
C:提供公共访问方式
(3)两种方式：
A:懒汉式

public class Student {private Student(){}private static Student s = null;public synchronized static Student getStudent() {if(s == null) {s = new Student();}return s;}}

B:饿汉式

public class Student {private Student(){}private static Student s = new Student();public static Student getStudent() {return s;}}

(4)JDK的一个类本身也是单例模式的。
Runtime

（五）等待唤醒机制

l当出现对同一资源的生产与消费时，可以使用多线程完成对同一资源的操作。而消费者需要等待生产者生产后才能消费，生产者也需要等待消费者消费后才能生产。于是出现了生产者消费者问题。这时可以使用等待唤醒机制完成相关需求。

•等待唤醒机制涉及到的方法并非是Thread类的方法，而是Object类的两个方法：因为锁可以为共享数据本身可以是任意的对象，在runnable中进行等待唤醒当前所在线程。

•等待：

-public final void wait() throws InterruptedException

-让当前线程进入等待状态，如果线程进入该状态，不唤醒或打断，不会解除等待状态。

-进入等待状态时会释放锁。

•唤醒：

-public final void notify()

-唤醒正在等待的线程。

-继续等待之后的代码执行。

•sleep与wait的区别：

-sleep指定时间，wait可指定可不指定。

-sleep释放执行权，不释放锁。因为一定可以醒来。

-wait释放执行权与锁。

（六）生产者消费者练习：

/* * 共享数据：一个Person对象 * 生产： 为这个Person对象的属性赋值 * 消费：取这个Person对象的属性值并打印 *  * 当生产者已经生产数据而没有被消费掉时：生产者等待消费者线程消费 * 反之亦然 * Object类的线程等待： * public final void wait() throws InterruptedException  让其共享数据所在的线程等待 * 该方法会释放掉锁。从哪里等待，唤醒后从哪里继续执行 * sleep方法不会释放锁，因为sleep方法是根据时间判定，是一定会醒的。 *  * Object类的线程唤醒： * public final void notify() 唤醒已经在共享数据上等待的线程 */public class Demo01 {public static void main(String[] args) {//创建共享数据Person p = new Person();//创建生产者线程执行目标类对象Runnable scr = new ShenChanRunnable(p);//创建消费者线程执行目标类对象Runnable xfr = new XiaoFeiRunnable(p);//通过线程执行目标类对象创建生产与消费线程对象Thread shengchan = new Thread(scr);Thread xiaofei = new Thread(xfr);//开启线程xiaofei.start();shengchan.start();}}public class Person {private String name;private int age;//定义成员变量，记录数据的生产消费状态：true代表有数据   false代表没有数据boolean flag;public Person() {super();}public Person(String name, int age) {super();this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";}}//定义生产线程线程执行目标类public class ShenChanRunnable implements Runnable {//定义Person类型的成员变量，用于接收共享数据private Person p;//接收共享数据的构造方法public ShenChanRunnable(Person p) {this.p = p;}//定义一个标志位，用来标志生产内容int x = 0;//重写run方法，完成生产逻辑@Overridepublic void run() {//循环生产while(true) {//使用共享数据Person对象p作为锁synchronized (p) {//判断是否有数据if(p.flag) {//如果有数据，生产者线程就等待try {p.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//为共享数据的属性生产值if(x%2==0) {p.setName("汤圆");p.setAge(800);}else {p.setName("唐嫣");p.setAge(18);}x++;//重置共享数据状态p.flag = true;//唤醒其他线程p.notify();}}}}//定义消费线程线程执行目标类public class XiaoFeiRunnable implements Runnable {//定义Person类型的成员变量，用于接收共享数据private Person p;//接收共享数据的构造方法public XiaoFeiRunnable(Person p) {this.p = p;}//重写run方法，完成消费逻辑@Overridepublic void run() {//循环消费while(true) {//使用共享数据Person对象p作为锁synchronized (p) {//判断是否有数据if(!p.flag) {//如果没有数据，消费者线程就等待try {p.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}//取共享数据的属性值，作为消费System.out.println(p.getName()+":"+p.getAge());//重置共享数据状态p.flag = false;//唤醒其他线程p.notify();}}}}