多线程和线程安全

1   多线程介绍

1.进程：进程指正在运行的程序。确切的来说，当一个程序进入内存运行，即变成一个进程，进程是处于运行过程中的程序，并且具有一定独立功能。

2.线程：线程是进程中的一个执行单元，负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的，这个应用程序也可以称之为多线程程序。

简而言之：一个程序运行后至少有一个进程，一个进程中可以包含多个线程。

3.分时调度

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。

4. 抢占式调度

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使用的为抢占式调度。

多线程程序并不能提高程序的运行速度，但能够提高程序运行效率，让CPU的使用率更高。

jvm启动后，必然有一个执行路径(线程)从main方法开始的，一直执行到main方法结束，这个线程在java中称之为主线程。

2   创建线程

2.1     创建线程方式一继承Thread类

将类声明为 Thread 的子类。该子类应重写 Thread 类的 run 方法。创建对象，开启线程。run方法相当于其他线程的main方法。

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


public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程
        MyThread mt=new MyThread();
        //开启线程
        mt.start();
        for(int i=0;i<100;i++){
            System.out.println("main...."+i);
        }
        //静态方法Thread.currentThread()返回当前正在运行的线程对象，getName（）获得线程名
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for(int i=0;i<50;i++){
            System.out.println(i);
    //休眠5000毫秒
            Thread.sleep(5000);
        }
    }
}

2.2     创建线程方式—实现Runnable接口

该类然后实现 run 方法。然后创建Runnable的子类对象，传入到某个线程的构造方法中，开启线程。

public class MyRunnable implements Runnable{    
    public void run() {
        for(int i=0;i<50;i++){
            System.out.println("run..."+i);
        }
    }
}

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程任务对象
        MyRunnable mr=new MyRunnable();
        //创建线程对象
        Thread thread=new Thread(mr);
        //开启线程
        thread.start();
        for(int i=0;i<50;i++){
            System.out.println("main..."+i);
        }
    }
}

3  匿名内部类创建线程

public class Demo02 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程子类对象
        Thread th=new Thread(){
            public void run(){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName());
            };
        };
        //开启线程
        th.start();
        //创建线程任务对象
        Runnable r=new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                // TODO Auto-generated method stub
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"run");
            }
        };
        //创建线程对象
        Thread th1=new Thread(r);
        //开启线程
        th1.start();
    }
}

4    线程池

线程池，其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作，无需反复创建线程而消耗过多资源。

l  使用线程池中线程对象的步骤：

n  创建线程池对象

n  创建Runnable接口子类对象

n  提交Runnable接口子类对象

n  关闭线程池

public class Demo03 {
    public static void main(String[] args) {
        //Executors 线程池工厂类
        //ExecutorService  线程池
        //获取线程池对象
        ExecutorService es=Executors.newFixedThreadPool(2);
        //创建线程任务对象
        MyRunnable mr=new MyRunnable();
        //执行线程任务
        es.submit(mr);
        es.submit(mr);
        es.submit(mr);
        //释放资源
        es.shutdown();
    }
}

l  Callable接口：与Runnable接口功能相似，用来指定线程的任务。其中的call()方法，用来返回线程任务执行完毕后的结果，call方法可抛出异常。

public class MyCallable implements Callable<String>{

    @Override
    public String call() throws Exception {
        // TODO Auto-generated method stub
        return "abc";
    }    
}

public class Demo04 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        //创建线程任务
        MyCallable mc=new MyCallable();
        //获取线程池工厂
        ExecutorService es=Executors.newFixedThreadPool(2);
        //执行线程任务
        Future<String>f=es.submit(mc);
        //获取返回值r
        String str=f.get();
        System.out.println(str);
        //关闭线程池
        es.shutdown();
    }
}

5    线程池练习：返回两个数相加的结果

public class MyCallable implements Callable<Integer>{
    private int num;
    public MyCallable(int num){
        this.num=num;
    }
    public Integer call() throws Exception {
        int sum=0;
        for(int i=0;i<=num;i++){
            sum+=i;
        }
        return sum;
    }
}

public class Demo01 {
    //用两个线程分别计算1..100的和
    //1...200的和
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        //创建两个线程任务
        MyCallable mc1=new MyCallable(100);
        MyCallable mc2=new MyCallable(200);
        ExecutorService es=Executors.newFixedThreadPool(2);
        //执行线程任务
        Future<Integer>sum1=es.submit(mc1);
        Future<Integer>sum2=es.submit(mc2);
        //获取返回值
        int s1=sum1.get();
        int s2=sum2.get();
        System.out.println(s1);
        System.out.println(s2);
        //释放资源
        es.shutdown();
    }
}

6   线程安全

如果有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。程序每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。

练习：多线程模拟电影院卖票

6.1    同步代码块

同步代码块: 在代码块声明上 加上synchronized

6.2    同步方法

l  同步方法：在方法声明上加上synchronized

同步代码块中的锁对象可以是任意的对象；但多个线程时，要使用同一个锁对象才能够保证线程安全。

public class MyRunnable implements Runnable{
    //卖电影票
    private int ticket=100;
    private Object obj=new Object();
    private Lock lock=new ReentrantLock();
    public void run(){
        while(true){
            synchronized (obj) {
                if(ticket>0){
                    try {
                        Thread.sleep(500);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        // TODO Auto-generated catch block
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"出售地"+ticket--+"张票");
                }
            }
            
        }
    }
    public synchronized void sale(){
        if(ticket>0){
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"出售地"+ticket--+"张票");
        }
    }
}


public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        MyRunnable mr=new MyRunnable();
        Thread t0=new Thread(mr);
        Thread t1=new Thread(mr);
        Thread t2=new Thread(mr);
        //开启线程
        t0.start();
        t1.start();
        t2.start();
    }
}