java多线程-线程基础

1、进程

程序运行起来就是进程（程序就是指放在磁盘上的代码、进程是指程序运行起来，动态的概念）

2、进程间数据是独立的，线程间是有可能共享的

3、main方法产生主线程

4、进程间也是可以通信的（代价比较昂贵），线程通信当然就比较低了

实现方式：

1、实现方式分两种

（1）继承Thread

重写run方法，但不要直接调用run()方法，而是调用start()方法才能启动线程

（2）实现Runnable接口

实现run方法

例子：

public class MyThreadTest {

public static void main(String[] args) {

Thread thread = new TestThread();

thread.start();

Thread runnable = new Thread(new TestRun());

runnable.start();

}

}

class TestRun implements Runnable {

public void run() {

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

System.out.println("runnable is " + i);

}

}

}

class TestThread extends Thread {

@Override

public void run() {

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

System.out.println("thread is " + i);

}

}

}

为什么会出现这样的结果，这之间是什么关系（有必要研究Thread类）：

（1）Thread类实现了Runnable接口，因此Thread也会实现run()方法

（2）

Thread结构

Thread{

start(){

start0();//start0是一个native方法，但实质就是调用run()方法

}

public void run() {

if (target != null) {

target.run(); //target实质就是runnable对象

}

}

}

Runnable结构

public interface Runnable {

public abstract void run();

}

若我们直接调用new Thread()；则必须重写Thread，所以我们调用start之后，最后会调用我们自己重写的run()方法；

若我们调用new Thread(Runnable target);那么我们必须实现Runnable 接口的run()方法，我们接着调用Thread的start()方法，然后会调用Thread类的run()方法，然后在run()方法中判断，此时target不为null，则会调用target的run方法（即我们自己重写的run方法）。

这就是实现线程的两种方法的机制。

（3）至于用哪种方式起一个线程，视情况而定，但一个类若已经继承了另一个类，此时只能使用实现runnable接口的方式来实现一个线程类了。

有一个例子可以对上述过程进行一个验证：

public class MyThreadTest {

public static void main(String[] args) {

Runnable run = new TestAsy();

Thread threadA = new TestA();

Thread threadB = new TestA();

Thread threadC = new Thread(run);

Thread threadD = new Thread(run);

threadA.start();

threadB.start();

threadC.start();

threadD.start();

}

}

class TestAsy implements Runnable{

int i;

public void run() {

while (true) {

System.out.println("i am " + i++);

try {

Thread.sleep((long)Math.random() * 1000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

if (i == 10) {

break;

}

}

}

}

class TestA extends Thread {

private int i;

public void run() {

while (true) {

System.out.println("i am " + i++);

try {

Thread.sleep((long)Math.random() * 1000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

if (i == 10) {

break;

}

}

}

}

6、线程对象，即：是一个对象，这个对象继承Thread或实现了Runnable接口。

线程类同样理解。

7、若直接调用线程类里的run方法，则此时会将线程类当做普通的类对象，不再具有线程的性质

8、总的来说，无论通过Thread还是Runnable，最后都是通过new Thread方式来获得线程的，只不过是Thread通过无参构造函数，而Runnable是通过Thread（Runnbale target）方式。

线程生命周期：

1、声明周期

（1）创建状态

（2）可运行时状态

（3）不可运行状态

（4）消亡状态

（1）首先需要创建一个线程对象，即new Thread；

（2）启动线程的start()方法，进入可运行状态（此时线程还没执行，没执行的原因有可能是因为没有抢占到cpu）

（3）若线程抢占到cpu，则进入到running状态

（4）若线程正常执行完，则进入dead状态；

（5）若正在执行的线程（running状态）若此时碰到有一些事情要处理，如IO，则会退让cpu，进入Blocked状态来处理IO，当IO处理完成之后，再次进入可运行状态（runnable），等待cpu的分配。

（6）也有可能直接从运行状态到可运行状态，cpu将其权利剥夺（如有更高优先级的线程出现等等）

2、不可运行状态：

（1）调用sleep(long millions)

（2）调用wait()

（3）调用IO

3、返回可运行状态可能性

（1）sleep睡眠时间完成

（2）wait状态通过notify或者notifyAll给唤醒

（3）如果线程是因为IO阻塞进入不可运行状态，此时IO完成

4、线程优先级

（1）1~10之间

（2）子线程继承父线程的优先级

（3）默认：5

说明：一个线程是否执行，并不完全依赖其优先级大小。（程序不应该由约定优先级大小来控制线程优先执行顺序）。

可以从这两方面理解：

首先，比如一个线程优先级比较小，但它等待时间可能比较长，也有可能会执行。

其次，可以认为线程优先级会随着时间而动态变化（张龙培训课程中所说）。

总结：具体执行顺序视具体情况、操作系统等而定。

5、有可能终止线程执行的几种可能（即从running到blocked或runnable状态）

（1）线程调用yield方法让出cpu使用权（进入runnable）

（2）调用sleep方法（进入blocked）

（3）IO阻塞（进入blocked）

（4）另一高优先级的线程出现（进入runnable）

（5）在支持时间分片的操作系统中，时间片用完了（进入runnable）

线程同步

1、线程同步的作用就是能够合理的利用资源，例如有多个线程同时访问某一个资源，此时若有必要对这个资源进行合理的控制，此时则要引入线程的同步机制。

2、这里有一个例子，导致最后出现问题：

public class FecthMoney {

public static void main(String[] args) {

Account account = new Account(1000);

GetMoneyThread getMoneyThread = new GetMoneyThread(account, 800);

GetMoneyThread getMoneyThread1 = new GetMoneyThread(account, 800);

getMoneyThread.start();

getMoneyThread1.start();

try {

Thread.sleep(3000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println("账户剩余钱：" + account.money);

}

}

class GetMoneyThread extends Thread {

private Account account;

private int money;

public GetMoneyThread(Account account, int money) {

this.account = account;

this.money = money;

}

@Override

public void run() {

account.fetchMoney(money);

}

}

class Account{

public int money;

public Account(int money) {

this.money = money;

}

public void fetchMoney(int money) {

if (this.money < money) { //进行判断，若钱不够，则不能取出钱

System.out.println("钱不够");

return;

}

//这里不考虑异常情况，如money为负

//并假设取钱是一个很长的操作，如需要查数据库等

try {

Thread.sleep(1000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

this.money = this.money - money;

}

}

运行结果：账户剩余钱：-600

分析：实质在取钱之前已经判断过当前用户取钱数量是否小于账户余额，但最后还是出现问题了。这就需要对资源进行加锁处理。

以下代码是解决方案（synchronized）

synchronized方法

public class FecthMoney {

public static void main(String[] args) {

Account account = new Account(1000);

GetMoneyThread getMoneyThread = new GetMoneyThread(account, 800);

GetMoneyThread getMoneyThread1 = new GetMoneyThread(account, 800);

getMoneyThread.start();

getMoneyThread1.start();

try {

Thread.sleep(3000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println("账户剩余钱：" + account.money);

}

}

class GetMoneyThread extends Thread {

private Account account;

private int money;

public GetMoneyThread(Account account, int money) {

this.account = account;

this.money = money;

}

@Override

public void run() {

account.fetchMoney(money);

}

}

class Account{

public int money;

public Account(int money) {

this.money = money;

}

public synchronized void fetchMoney(int money) {

if (this.money < money) { //进行判断，若钱不够，则不能取出钱

System.out.println("钱不够");

return;

}

//这里不考虑异常情况，如money为负

//并假设取钱是一个很长的操作，如需要查数据库等

try {

Thread.sleep(1000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

this.money = this.money - money;

}

}

这里需要说明的是：

（1）上锁是给对象上锁，更清楚一点是给堆中的对象上锁（而不是引用）

（2）上锁之后，对象的所用的synchronized方法都会被锁住（非synchronized方法不会被锁）

（3）若，synchronized 所修饰的方法是static 静态方法，如：public synchronized static void fun()，则当前锁的是当前对象所对应的class<?>对象（同一个类的所有对象只有一个class<?>对象）。

synchronized（object）

代码如下

public class FecthMoney {

public static void main(String[] args) {

Account account = new Account(1000);

GetMoneyThread getMoneyThread = new GetMoneyThread(account, 800);

GetMoneyThread getMoneyThread1 = new GetMoneyThread(account, 800);

getMoneyThread.start();

getMoneyThread1.start();

try {

Thread.sleep(3000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

System.out.println("账户剩余钱：" + account.money);

}

}

class GetMoneyThread extends Thread {

private Account account;

private int money;

public GetMoneyThread(Account account, int money) {

this.account = account;

this.money = money;

}

@Override

public void run() {

account.fetchMoney(money);

}

}

class Account{

private Object object = new Object();

public int money;

public Account(int money) {

this.money = money;

}

public void fetchMoney(int money) {

synchronized(object){

if (this.money < money) { //进行判断，若钱不够，则不能取出钱

System.out.println("钱不够");

return;

}

//这里不考虑异常情况，如money为负

//并假设取钱是一个很长的操作，如需要查数据库等

try {

Thread.sleep(1000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

this.money = this.money - money;

}

}

}

说明：

（1）这里的object没有其他作用，就是一个作为锁的标志作用。

（2）有时，我们也将object换成this，那么锁的就是当前对象了。

（3）用 synchronized(this)之后，就和synchronized方法一模一样了，通过混合加锁可以验证，如下例子：

public void fetchMoney(int money) {

synchronized(this){

if (this.money < money) { //进行判断，若钱不够，则不能取出钱

System.out.println("钱不够");

return;

}

//这里不考虑异常情况，如money为负

//并假设取钱是一个很长的操作，如需要查数据库等

try {

Thread.sleep(1000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

this.money = this.money - money;

}

}

public synchronized void fetchMoney1(int money) {

if (this.money < money) { //进行判断，若钱不够，则不能取出钱

System.out.println("钱不够");

return;

}

//这里不考虑异常情况，如money为负

//并假设取钱是一个很长的操作，如需要查数据库等

try {

Thread.sleep(1000);

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

}

this.money = this.money - money;

}

比较：

（1）synchronized（object）相对来说，更细腻，仅是同步块内的代码，块之外的代码是不会被同步的。

（2）能用synchronized（object）尽量用synchronized（object）

增加了同步之后的状态图：

相比于没有增加synchronized状态图，主要是增加了上图中框框的部分。

说明：增加的一部分主要是，一个线程获得cpu资源后，进入running状态，若此时发现需要执行同步代码，且此时同步代码被锁住了，则会进入锁池（lock pool），只有获得锁池，则再次进入runnable状态。

wati()和notify()方法：

1、基本方法：

（1）wait(); 释放当前对象锁，并暂停执行

（2）notify();唤醒wait()等待队列中的第一个线程，并将它移至锁申请队列中，即lock pool中，去竞争对象锁

（3）notifyAll();唤醒wait()等待队列中的所有线程，并将所有移至锁申请队列中，即lock pool中，去竞争对象锁

（4）yield();放弃当前cpu使用权，进入runnable状态，让优先级相同或更高的线程去竞争cpu；

（5）sleep()；线程停止，但并不会放弃cpu使用权。

2、引入目的：

方便进程间的通信

3、基本方法的总结

（1）wait() 和notify一般成对出现，且在一个类中成对出现。

（2）ait() 和notify 在object类中已经定义

（3）ait() 和notify都是final类型，不能被重写

（4）调用时，线程必须获得了当前对象的锁（必须放在synchronized方法或块中）

（5）当线程执行了wait()方法时，会释放对象的锁

4、sleep()和wait()比较

（1）sleep()和wait()同样会使线程暂停；

（2）但sleep()继承Thread而wait()继承Object类；

（3）同时，sleep()不会释放线程锁，而wait()是会释放对象锁的。

5、 添加wait()和notify()方法之后的状态图（最完整的图）：

说明：

在运行状态，当遇到wait()函数时，会进入wait()池，同时，释放对象锁；若有notify()或notifyAll()时，则会将这个线程唤醒，并将这个线程移至对象锁池中，并去竞争对象锁。

线程总结：

1、线程概念，线程与进程的区别等；

2、如何定义实现线程（两种方式）；

3、synchronized关键字（synchronized方法和synchronized块），这一部分要明白锁到底锁的是什么（是对象呢还是class<？>对象还是其他）；

4、wait()和notify()两个方法，以及这两个方法的运用，以及wait()和sleep()之间的区别。

5、线程三种形式的转换图（最基本的、添加synchronized的、添加wait()方法的）