黑马程序员——多线程

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一、概述

 

多线程就是一个应用程序有多条执行路径

 

1.进程与线程

1）进程：

正在运行的程序，是系统进行资源分配和调用的独立单位。

每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源。

2）线程：

是进程中的单个顺序控制流，是一条执行路径。

一个进程如果只有一条执行路径，则称为单线程程序。

，则称为多线程程序。

 

2.多进程和多线程

1）意义：

单线程：一个应用程序只有一条执行路径

多线程：一个应用程序有多条执行路径

 

2）作用

多进程：提高CPU的使用率

多线程：提高应用程序的使用率

 

3.Java程序的运行原理

1）Java命令去启动JVM，JVM会启动一个进程，该进程会启动一个主线程。

2）JVM的启动是多线程的，因为它最低有两个线程启动了，主线程和垃圾回收线程。

 

4.线程Thread

构造方法：

public Thread()

public Thread(Runnable target)

public Thread(Runnable target, Stringname)

 

二、Thread详解

1.多线程的实现方案

1）继承Thread类

A：自定义类MyThread继承Thread类。

B：MyThread类里面重写run()

C：:创建对象

D：启动线程：调用start();方法

run():仅仅是封装被线程执行的代码，直接调用是普通方法

start():首先启动了线程，然后再由jvm去调用该线程的run()方法。

 

2）实现Runnable接口

A：自定义类MyRunnable实现Runnable接口

B：重写run()方法

C：创建MyRunnable类的对象

D：创建Thread类的对象，并把C步骤的对象作为构造参数传递

 

3）案例

继承Thread类：

class MyThread extends Thread { 

 

   @Override 

   public void run() { 

       // 自己写代码 

       for (int x = 0; x < 200; x++) { 

           System.out.println(x); 

       } 

   } 

 

} 

 

public class MyThreadDemo { 

   public static void main(String[] args) { 

       // 创建线程对象 

       // MyThread my = new MyThread(); 

       // // 启动线程 

       // my.run(); 

       // my.run(); 

       // 调用run()方法为什么是单线程的呢? 

       // 因为run()方法直接调用其实就相当于普通的方法调用,所以你看到的是单线程的效果 

       // 要想看到多线程的效果，就必须说说另一个方法：start() 

       // 面试题：run()和start()的区别? 

       // run():仅仅是封装被线程执行的代码，直接调用是普通方法 

       // start():首先启动了线程，然后再由jvm去调用该线程的run()方法。 

       // MyThread my = new MyThread(); 

       // my.start(); 

       // // IllegalThreadStateException:非法的线程状态异常 

       // // 为什么呢?因为这个相当于是my线程被调用了两次。而不是两个线程启动。 

       // my.start(); 

 

       // 创建两个线程对象 

       MyThread my1 = new MyThread(); 

       MyThread my2 = new MyThread(); 

 

       my1.start(); 

       my2.start(); 

   } 

} 

 

实现Runnable接口：

class MyRunnable implements Runnable { 

 

   @Override 

   public void run() { 

       for (int x = 0; x < 100; x++) { 

           // 由于实现接口的方式就不能直接使用Thread类的方法了,但是可以间接的使用 

           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" +x); 

       } 

   } 

 

} 

 

public class MyRunnableDemo { 

   public static void main(String[] args) { 

       // 创建MyRunnable类的对象 

       MyRunnable my = new MyRunnable(); 

 

       // 创建Thread类的对象，并把C步骤的对象作为构造参数传递 

       // Thread(Runnable target) 

       // Thread t1 = new Thread(my); 

       // Thread t2 = new Thread(my); 

       // t1.setName("林青霞"); 

       // t2.setName("刘意"); 

 

       // Thread(Runnable target, String name) 

       Thread t1 = new Thread(my, "林青霞"); 

       Thread t2 = new Thread(my, "刘意"); 

 

       t1.start(); 

       t2.start(); 

    } 

} 

 

2.线程的调度和优先级问题

1）线程的调度

A：分时调度：每个线程都被单独的分配一段时间进行执行

B：抢占式调度：线程随机的获取时间片段进行执行，Java采用的是该调度方式

2）获取和设置线程优先级

A：获取

public final int getPriority():返回线程对象的优先级

默认是5

B：设置

public final void setPriority(intnewPriority)：更改线程的优先级。 

范围是1-10

 

3.线程的控制(常见方法)

1）休眠线程

public static void sleep(long millis)：线程休眠millis毫秒

2）加入线程

public final void join():等待该线程终止。

3）礼让线程

public static void yield():暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。 

让多个线程的执行更和谐，但是不能靠它保证一人一次。

4）后台线程

public final void setDaemon(boolean on):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。该方法必须在启动线程前调用。 

5）终止线程

public final void stop():让线程停止，过时了，但是还可以使用。

public void interrupt():中断线程。 把线程的状态终止，并抛出一个InterruptedException。

 

4.线程的生命周期

1）新建——2）就绪——3）运行——4）阻塞——5）死亡

 

5.运行问题

多线程共享资源时会发生问题。

public class SellTicket implements Runnable{ 

   // 定义100张票 

   private int tickets = 100; 

 

   @Override 

   public void run() { 

       while (true) { 

           if (tickets > 0) { 

               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "正在出售第" 

                        + (tickets--) + "张票"); 

           } 

       } 

   } 

} 

 

public class SellTicketDemo { 

   public static void main(String[] args) { 

       // 创建资源对象 

       SellTicket st = new SellTicket(); 

 

       // 创建三个线程对象 

       Thread t1 = new Thread(st, "窗口1"); 

       Thread t2 = new Thread(st, "窗口2"); 

       Thread t3 = new Thread(st, "窗口3"); 

 

       // 启动线程 

       t1.start(); 

       t2.start(); 

       t3.start(); 

   } 

}  

 

程序会产生小于0的票数等问题。

 

三、多线程安全问题

 

1.产生的原因

也是我们以后判断一个程序是否有线程安全问题的依据

1）是否有多线程环境

2）是否有共享数据

3）是否有多条语句操作共享数据

1）和2）的问题改变不了，所以只能想办法去把3）改变一下

 

2.同步解决线程安全问题

 

把多条语句操作共享数据的代码给包成一个整体，让某个线程在执行的时候，别人不能来执行。

问题是我们不知道怎么包啊?其实我也不知道，但是Java给我们提供了：同步机制。

 

1）同步代码块

synchronized(对象) {

需要被同步的代码;

}

这里的锁对象可以是任意对象。

 

2）同步方法

把同步加在方法上。

这里的锁对象是this

 

3）静态同步方法

把同步加在方法上。

这里的锁对象是当前类的字节码文件对象

 

4）注意：
同步可以解决安全问题的根本原因就在那个对象上。该对象如同锁的功能。
多个线程必须是同一把锁。

 

3.线程安全的一些类

StringBuffer,Vector,Hashtable

查看原码之后，发现这些类都加了线程锁

把一个线程不安全的集合类变成一个线程安全的集合类的方法：

用Collections工具类的方法：public static <T> List<T> synchronizedList(List<T>list)

 

4.同步的弊端：

1）效率低，线程经常处于等待状态
2）容易产生死锁

 

5.解决了线程同步问题的案例

public class SellTicket implements Runnable{ 

 

   // 定义100张票 

   private static int tickets = 100; 

 

   // 定义同一把锁 

   private Object obj = new Object(); 

   private Demo d = new Demo(); 

 

   private int x = 0; 

     

   //同步代码块用obj做锁 

// @Override 

// public void run() { 

//     while (true) { 

//         synchronized (obj) { 

//              if (tickets > 0) { 

//                  try { 

//                      Thread.sleep(100); 

//                  } catch (InterruptedExceptione) { 

//                      e.printStackTrace(); 

//                  } 

//                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() 

//                         + "正在出售第" +(tickets--) + "张票 "); 

//              } 

//         } 

//     } 

// } 

     

   //同步代码块用任意对象做锁 

// @Override 

// public void run() { 

//     while (true) { 

//         synchronized (d) { 

//              if (tickets > 0) { 

//                  try { 

//                      Thread.sleep(100); 

//                  } catch (InterruptedExceptione) { 

//                      e.printStackTrace(); 

//                  } 

//                 System.out.println(Thread.currentThread().getName() 

//                          + "正在出售第" +(tickets--) + "张票 "); 

//              } 

//         } 

//     } 

// } 

     

   @Override 

   public void run() { 

       while (true) { 

           if(x%2==0){ 

                synchronized (SellTicket.class){ 

                    if (tickets > 0) { 

                        try { 

                           Thread.sleep(100); 

                        } catch (InterruptedExceptione) { 

                           e.printStackTrace(); 

                        } 

                       System.out.println(Thread.currentThread().getName() 

                                + "正在出售第" +(tickets--) + "张票 "); 

                    } 

                } 

           }else { 

//              synchronized (d) { 

//                  if (tickets > 0) { 

//                      try { 

//                         Thread.sleep(100); 

//                      } catch(InterruptedException e) { 

//                         e.printStackTrace(); 

//                      } 

//                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() 

//                              + "正在出售第" +(tickets--) + "张票 "); 

//                  } 

//              } 

                 

                sellTicket(); 

                 

           } 

           x++; 

       } 

   } 

 

// private void sellTicket() { 

//     synchronized (d) { 

//         if (tickets > 0) { 

//         try { 

//                  Thread.sleep(100); 

//         } catch (InterruptedException e) { 

//                  e.printStackTrace(); 

//         } 

//         System.out.println(Thread.currentThread().getName() 

//                      + "正在出售第" +(tickets--) + "张票 "); 

//         } 

//     } 

// } 

     

   //如果一个方法一进去就看到了代码被同步了，那么我就再想能不能把这个同步加在方法上呢? 

//  private synchronized void sellTicket() { 

//         if (tickets > 0) { 

//         try { 

//                  Thread.sleep(100); 

//         } catch (InterruptedException e) { 

//                  e.printStackTrace(); 

//         } 

//         System.out.println(Thread.currentThread().getName() 

//                      + "正在出售第" +(tickets--) + "张票 "); 

//         } 

// } 

     

   private static synchronized void sellTicket() { 

       if (tickets > 0) { 

       try { 

                Thread.sleep(100); 

       } catch (InterruptedException e) { 

                e.printStackTrace(); 

       } 

       System.out.println(Thread.currentThread().getName() 

                    + "正在出售第" +(tickets--) + "张票 "); 

       } 

} 

} 

 

public class SellTicketDemo { 

   public static void main(String[] args) { 

       // 创建资源对象 

       SellTicket st = new SellTicket(); 

 

       // 创建三个线程对象 

       Thread t1 = new Thread(st, "窗口1"); 

       Thread t2 = new Thread(st, "窗口2"); 

       Thread t3 = new Thread(st, "窗口3"); 

 

       // 启动线程 

       t1.start(); 

       t2.start(); 

       t3.start(); 

   } 

} 

 

四、死锁问题

 

1.死锁问题的描述和代码体现

两个或两个以上的线程在争夺资源的过程中，发生的一种相互等待的现象。

public class MyLock { 

   // 创建两把锁对象 

   public static final Object objA = new Object(); 

   public static final Object objB = new Object(); 

} 

 

public class DieLock extends Thread { 

 

   private boolean flag; 

 

   public DieLock(boolean flag) { 

       this.flag = flag; 

   } 

 

   @Override 

   public void run() { 

       if (flag) { 

           synchronized (MyLock.objA) { 

                System.out.println("ifobjA"); 

                synchronized (MyLock.objB){ 

                    System.out.println("ifobjB"); 

                } 

           } 

       } else { 

           synchronized (MyLock.objB) { 

               System.out.println("elseobjB"); 

                synchronized (MyLock.objA){ 

                   System.out.println("else objA"); 

                } 

           } 

       } 

   } 

} 

 

public class DieLockDemo { 

    public static void main(String[] args){ 

       DieLock dl1 = new DieLock(true); 

       DieLock dl2 = new DieLock(false); 

 

       dl1.start(); 

       dl2.start(); 

   } 

}

 

2.等待唤醒：

Object类中提供了三个方法：

wait():等待

notify():唤醒单个线程

notifyAll():唤醒所有线程

 

3.生产者和消费者多线程体现(线程间通信问题)

以学生作为资源来实现

资源类：Student

设置数据类：SetThread(生产者)

获取数据类：GetThread(消费者)

测试类：StudentDemo

 

wait()

notify()

notifyAll() (多生产多消费)

class Student { 

   String name; 

   int age; 

   boolean flag; // 默认情况是没有数据，如果是true，说明有数据 

} 

 

class SetThread implements Runnable { 

 

   private Student s; 

   private int x = 0; 

 

   public SetThread(Student s) { 

       this.s = s; 

   } 

 

   @Override 

   public void run() { 

       while (true) { 

           synchronized (s) { 

                //判断有没有 

                if(s.flag){ 

                    try { 

                        s.wait(); //t1等着，释放锁 

                    } catch(InterruptedException e) { 

                        e.printStackTrace(); 

                    } 

                } 

                 

                if (x % 2 == 0) { 

                    s.name = "林青霞"; 

                    s.age = 27; 

                } else { 

                    s.name = "冯佳"; 

                    s.age = 30; 

                } 

                x++; //x=1 

                 

                //修改标记 

                s.flag = true; 

                //唤醒线程 

                s.notify(); //唤醒t2,唤醒并不表示你立马可以执行，必须还得抢CPU的执行权。 

           } 

           //t1有，或者t2有 

       } 

   } 

} 

 

class GetThread implements Runnable { 

   private Student s; 

 

   public GetThread(Student s) { 

       this.s = s; 

   } 

 

   @Override 

    public void run() { 

       while (true) { 

           synchronized (s) { 

                if(!s.flag){ 

                    try { 

                        s.wait(); //t2就等待了。立即释放锁。将来醒过来的时候，是从这里醒过来的时候 

                    } catch(InterruptedException e) { 

                       e.printStackTrace(); 

                    } 

                } 

                 

                System.out.println(s.name +"---" + s.age); 

                //林青霞---27  

                //冯佳---30 

                 

                //修改标记 

                s.flag = false; 

                //唤醒线程 

                s.notify(); //唤醒t1 

           } 

       } 

   } 

} 

 

public class StudentDemo { 

   public static void main(String[] args) { 

       //创建资源 

       Student s = new Student(); 

         

       //设置和获取的类 

       SetThread st = new SetThread(s); 

       GetThread gt = new GetThread(s); 

 

       //线程类 

       Thread t1 = new Thread(st); 

       Thread t2 = new Thread(gt); 

 

       //启动线程 

       t1.start(); 

       t2.start(); 

   } 

} 

 

 

4.线程组

把多个线程组合到一起。

它可以对一批线程进行分类管理，Java允许程序直接对线程组进行控制。

具体实现代码如下

public class ThreadGroupDemo { 

   public static void main(String[] args) { 

       // method1(); 

 

       // 我们如何修改线程所在的组呢? 

       // 创建一个线程组 

       // 创建其他线程的时候，把其他线程的组指定为我们自己新建线程组 

       method2(); 

 

       // t1.start(); 

       // t2.start(); 

   } 

 

   private static void method2() { 

       // ThreadGroup(String name) 

       ThreadGroup tg = new ThreadGroup("这是一个新的组"); 

 

       MyRunnable my = new MyRunnable(); 

       // Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name) 

       Thread t1 = new Thread(tg, my, "林青霞"); 

       Thread t2 = new Thread(tg, my, "冯佳"); 

         

       System.out.println(t1.getThreadGroup().getName()); 

       System.out.println(t2.getThreadGroup().getName()); 

         

       //通过组名称设置后台线程，表示该组的线程都是后台线程 

       tg.setDaemon(true); 

   } 

 

   private static void method1() { 

       MyRunnable my = new MyRunnable(); 

       Thread t1 = new Thread(my, "林青霞"); 

       Thread t2 = new Thread(my, "冯佳"); 

       // 我不知道他们属于那个线程组,我想知道，怎么办 

       // 线程类里面的方法：public final ThreadGroup getThreadGroup() 

       ThreadGroup tg1 = t1.getThreadGroup(); 

       ThreadGroup tg2 = t2.getThreadGroup(); 

       // 线程组里面的方法：public final String getName() 

       String name1 =tg1.getName(); 

       String name2 = tg2.getName(); 

       System.out.println(name1); 

       System.out.println(name2); 

       // 通过结果我们知道了：线程默认情况下属于main线程组 

       // 通过下面的测试，你应该能够看到，默任情况下，所有的线程都属于同一个组 

       System.out.println(Thread.currentThread().getThreadGroup().getName()); 

   } 

} 

 

5.线程池（实现多线程的第三种方案）

线程池里的每一个线程代码结束后，并不会死亡，而是再次回到线程池中成为空闲状态，等待下一个对象来使用。

1）线程池的实现

A：创建一个线程池对象，控制要创建几个线程对象。

public static ExecutorServicenewFixedThreadPool(int nThreads)

B：可以执行线程池的线程：

可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程

做一个类实现Runnable接口。

C：调用如下方法即可实现线程的执行

Future<?> submit(Runnable task)

<T> Future<T>submit(Callable<T> task)

D：线程池也可以结束。

shutdown()

2）案例

 //Callable:是带泛型的接口。 

//这里指定的泛型其实是call()方法的返回值类型。 

public class MyCallable implements Callable{ 

 

   @Override 

   public Object call() throws Exception { 

       for (int x = 0; x < 100; x++) { 

           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" +x); 

       } 

       return null; 

   } 

 

} 

 

public class ExecutorsDemo { 

   public static void main(String[] args) { 

       // 创建一个线程池对象，控制要创建几个线程对象。 

       // public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) 

       ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2); 

 

       // 可以执行Runnable对象或者Callable对象代表的线程 

       pool.submit(new MyCallable()); 

       pool.submit(new MyCallable()); 

 

       //结束线程池 

       pool.shutdown(); 

   } 

}