04-java学习笔记-多线程1

1.多线程概述

进程：是一个正在执行中的程序。

          每一个进程都有一个执行单元。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的控制单元。

          线程在控制着进程的执行。

一个进程中至少有一个线程。

Java VM  启动的时候会有一个进程 java.exe

该进程中至少一个线程负责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。

2.创建线程-继承Thread类

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。

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。

          目的：将自定义的代码存储在run方法，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。

//继承Thread类
class Demo extends Thread
{
     public void run()
     {
          for(int i=0; i < 100; i++)
          {
               System.out.println("demo   "+i);
          }
     }
}

public class ThreadDemo
{
     public static void main(String[] args)
     {
          Demo d = new Demo();//创建一个线程
          d.start();//开启线程并执行线程的run方法
          //d.run(); //仅仅是对象调用方法。而线程创建了，并没有运行。
          for(int i = 0; i < 100; i++)
          {
               System.out.println("hello   "+i);
          }

          //Thread t = new Thread();
          //t.start();
     }
}

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，在某一个时刻，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行为看做在互相抢夺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，cpu说的算。

3.创建线程-run和start特点

为什么要覆盖run方法？

Thread类同于描述线程。

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类中的run方法，用于存储线程要运行的代码。

d.start();//开启线程并执行该线程的run方法

d.run();  //仅仅是对象调用方法。而线程创建了，并没有运行。

4.多线程（线程练习）

创建两个线程，和主线程交替运行。

class Test  extends Thread
{
     private String id;
     Test(String id)
     {
          this.id = id;
     }
     public void run()
     {
          for(int i = 0; i < 50; i++)
               System.out.println("test   "+id+"   "+i);
     }
}

public class ThreadTest
{
     public static void main(String[] args)
     {
          Test t1 = new Test("111");
          Test t2 = new Test("222");

          t1.start();
          t2.start();

          for(int i = 0; i < 50; i++)
               System.out.println("main   "+i);     
     }
}

5.线程运行状态

6.获取线程对象以及名称

线程都有自己的默认的名称。

Thread-编号  该编号从0开始

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

getName();  //获取线程名称

设置线程名称：setName或者构造函数。

class Test extends Thread
{
     private String id;
     Test()
     {
    
     }
     Test(String name)
     {
          super(name); //设置线程名称    
     }
     public void run()
     {
          for(int i = 0; i < 50; i++)
          {
               System.out.println(this.getName()+"   "+i);
               //System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"   "+i);
          } 
     }
}

public class ThreadTest
{
     public static void main(String[] args)
     {
          Test t1 = new Test("hello111");
          Test t2 = new Test("hello222");

          t1.start();
          t2.start();

          for(int i = 0; i < 50; i++)
               System.out.println("main   "+i);
                   
     }
}

7.售票的例子

需求：简单的卖票程序。

          多个窗口

          卖票。

8.创建线程-实现Runnable接口

需求：简单的卖票程序。

多个窗口同时卖票。

创建线程的第二种方式：实现Runable接口

步骤：

1.定义类实现Runnable接口

2.覆盖Runnable接口中的run方法。

          将线程要运行的代码存在该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。

     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类的start方法开启线程并调用Runnable接口子类的run方法。

实现方式和继承方式有什么区别

实现方式的好处：避免了单继承的局限性

在定义线程时，建议使用实现方式。

两种方式区别：

继承Thread：线程代码存放Thread子类方法中。

实现Runnable,线程代码存在接口子类的run方法中。

class Ticket implements Runnable//extends Thread
{
     private  int tick = 100;
     public void run()
     {
          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();

          Thread t1 = new Thread(t);//创建了一个线程；
          Thread t2 = new Thread(t);//创建了一个线程；
          Thread t3 = new Thread(t);//创建了一个线程；
          Thread t4 = new Thread(t);//创建了一个线程；
          t1.start();
          t2.start();
          t3.start();
          t4.start();

          /*
          Ticket t1 = new Ticket();
          //Ticket t2 = new Ticket();
          //Ticket t3 = new Ticket();
          //Ticket t4 = new Ticket();

          t1.start();
          t1.start();
          t1.start();
          t1.start();
          */

     }
}

9.多线程的安全问题

多线程的运行出现了安全问题。

     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，只能让一个线程都执行完。在执行过程中，其他线程不可以参与执行。

10.多线程同步代码块

卖票

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。

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，因为没有获取锁。

火车上的卫生间----经典。

同步的前提；

1.必须要有两个或者两个以上的线程。

2.必须是多个线程使用同一个锁。

必须保证同步中只能有一个线程在运行。

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。

class Ticket implements Runnable
{
     private  int tick = 1000;
     Object obj = new Object();
     public void run()
     {
          while(true)
          {
               synchronized(obj)
               {
                    if(tick>0)
                    {
                         //try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
                         System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....sale : "+ tick--);
                    }
               }
          }
     }
}

class  TicketDemo2
{
     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();
     }
}

11.同步函数

如何找问题

1.明确哪些代码时多线程运行代码

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。

/*
需求：
银行有一个金库。
有两个储户分别存300员，每次存100，存3次。

目的：该程序是否有安全问题，如果有，如何解决？

*/
class Bank
{
     private int sum;
     //Object obj = new Object();
     public synchronized void add(int n)
     {
          //synchronized(obj)
          //{
               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();
     }
}

12.多线程-同步函数的锁是this

函数需要被对象调用，那么函数都有一个所属对象引用。就是this

所以同步函数使用的锁是this。

通过该程序进行验证。

使用两个线程来买票。

一个线程在同步代码块中。

一个线程在同步函数中。

都在执行卖票动作。

代码：

class Ticket implements Runnable
{
     private  int tick = 100;
     Object obj = new Object();
     boolean flag = true;
     public  void run()
     {
          if(flag)
          {
               while(true)
               {
                    synchronized(this)
                    {
                         if(tick>0)
                         {
                              try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
                              System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....code : "+ tick--);
                         }
                    }
               }
          }
          else
               while(true)
                    show();
     }
     public synchronized void show()//this
     {
          if(tick>0)
          {
               try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....show.... : "+ tick--);
          }
     }
}

class  ThisLockDemo
{
     public static void main(String[] args)
     {
          Ticket t = new Ticket();

          Thread t1 = new Thread(t);
          Thread t2 = new Thread(t);
          t1.start();
          try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
          t.flag = false;
          t2.start();

     }
}

13.静态同步函数的锁是Class对象

如果同步函数被静态修饰后，使用的锁是什么？

通过验证，发现不再是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。

类名.class 该对象的类型是Class

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

示例代码：

class Ticket implements Runnable
{
     private static  int tick = 100;
     //Object obj = new Object();
     boolean flag = true;
     public  void run()
     {
          if(flag)
          {
               while(true)
               {
                    synchronized(Ticket.class)
                    {
                         if(tick>0)
                         {
                              try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
                              System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....code : "+ tick--);
                         }
                    }
               }
          }
          else
               while(true)
                    show();
     }
     public static synchronized void show()
     {
          if(tick>0)
          {
               try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
               System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....show.... : "+ tick--);
          }
     }
}

class  StaticMethodDemo
{
     public static void main(String[] args)
     {
          Ticket t = new Ticket();

          Thread t1 = new Thread(t);
          Thread t2 = new Thread(t);
          t1.start();
          try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
          t.flag = false;
          t2.start();
     }
}

14.单例设计模式-懒汉式

class Single
{
     public static void main(String[] args)
     {
          private static Single s = null;
          private Single(){}
          public static Single getInstance()
          {
               if(s == null)//优化速度 减少锁的判断
               {
                    synchronized(Single.class)//静态函数中
                    {
                        if(s == null)
                             s = new Single();
                    }
               }
               return s;
          }
     }
}

15.多线程-死锁

同步中嵌套同步，但是锁不同

示例代码：

class Ticket implements Runnable
{
     private  int tick = 1000;
     Object obj = new Object();
     boolean flag = true;
     public  void run()
     {
          if(flag)
          {
               while(true)
               {
                    synchronized(obj)
                    {
                         show();
                    }
               }
          }
          else
               while(true)
                    show();
     }
     public synchronized void show()//this
     {
          synchronized(obj)
          {
               if(tick>0)
               {
                    try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....code : "+ tick--);
               }
          }
     }
}

class  DeadLockDemo
{
     public static void main(String[] args)
     {
          Ticket t = new Ticket();

          Thread t1 = new Thread(t);
          Thread t2 = new Thread(t);
          t1.start();
          try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
          t.flag = false;
          t2.start();
     }
}