本文详细介绍了Java中多线程的基础概念、实现方式及其应用场景。包括进程与线程的区别、多线程的创建方法、线程间的通讯机制、同步代码块的使用、死锁现象的避免策略等内容。
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线程介绍
进程和线程的区分
进程：是一个正在执行的程序。每一个进程执行都有一个执行顺序，该顺序是一个执行路径，或者叫一个控制单元。
线程：是进程中的一个独立的控制单元。线程控制着进程的执行。
一个进程中至少有一个线程。
一个进程中可以有多执行路径，称之为多线程
多线程的利弊
利：可以同时运行多部分代码
弊：线程太多会导致效率降低
Java VM 启动时会有一个进程java.exe，该进程中至少有一个线程负责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：jvm启动时不止一个线程，还有负责垃圾回收机制的线程。
多线程的原理：
应用程序的执行都是cpu在做着快速的切换，这个切换时随机的。
线程的四种状态
1.被创建 2.运行 3.冻结 4.消亡。
还有一种特殊的状态：临时状态。具备了执行资格，但不具备执行权。
冻结特点：放弃了执行资格。
创建线程
两种方式：继承Thread类和实现Runnable接口
第一种：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
该方法两个作用：启动线程，调用run方法。
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，线程创建了却并没有运行。
static Thread currentThread():获取当前线程对象
getName():获取线程名称
setName():设置线程名称(或者构造函数)
需求：创建两个线程和主线程交替运行
package test; class Test extends Thread { //private String name;//在Thread类中定义了变量，可以不用定义 Test(String name) { super(name); } public void run() { for(int x=0; x<60; x++) { System.out.println((Thread.currentThread()==this)+"..."+this.getName()+"run..."+x); } } } class ThreadTest { public static void main(String[] args) { Test t1 = new Test("one---"); Test t2 = new Test("two+++"); t1.start(); t2.start(); for(int x=0; x<60; x++) { System.out.println("main....."+x); } } }
第二种：实现Runnable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放在该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给Thread类的构造函数，因为自定义的run方法所属的对象是Runnable接口的子类对象，所以要让线程去指定对象的run方法，就必须明确该run方法所属对象。
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的区别：
1：实现方式避免了单继承的局限性，在定义线程时建议使用实现方式。
2：继承Thread：线程代码存放在Thread子类的run方法中。
为什么要覆盖run方法呢？实现Runnable：线程代码存放在接口的子类run方法中。
Thread类用于描述线程。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，线程都有自己默认的名称，Thread-编号，该编号从0开始
需求：简单的买票窗口，可以多个窗口同时买票
class Ticket implements Runnable{ private int tick = 100; public void run() { while(true) { if(tick>0) { //显示哪个窗口买票以及余票数 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； t1.start(); t2.start(); } }发现线程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。我们可以形象把多线程的运行形容为在互相抢夺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。
对上述结果进行分析发现：
使用Runnable类两个线程总共卖出100张票，但打印出0、-1、-2等错票
使用Thread类则两个线程共卖出200张，每个线程100张。虽然可以把tick定义为static来解决这个问题，但由于static生命周期太长，一般不建议用static
通过分析发现，打印出0、-1、-2等错票，即多线程出现安全问题
多线程安全问题
问题原因：
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
java对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式 即同步代码块
同步代码块格式：
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。
同步的前提：
1、必须要有两个或两个以上的线程
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。
同步的利弊
利：解决了多线程的安全问题。
弊：多个线程需要判断锁，较为消耗资源。
需求：对买票程序修正
class Ticket implements Runnable { private int tick = 1000; Object obj = new Object(); public void run() { while(true) { //给共享数据加锁 synchronized(obj) { if(tick>0) { //使用线程中的sleep方法，暴露线程的不安全问题，由于sleep方法有异常，需要try try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){} System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....sale"+tick--); } } } } }
同步函数
格式：在函数上加上synchronized修饰符
与同步代码块的区别：
重点：如果函数中的全部代码都是共享数据，则用同步函数，如果是部分，则用同步代码块。
同步代码块使用的锁是任意对象。
同步函数所使用的锁是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。
当同步函数被静态修饰后，使用的锁是类名.class。即该方法所在类的字节码文件对象。因为静态方法中不可以定义this。
静态进内存是，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。即类名.class 该对象的类型是Class
需求：验证静态同步函数锁
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(Exceptione){} 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(); } }
多线程安全问题解决办法：
1、明确哪些代码是多线程运行代码。
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。
死锁
同步中嵌套同步，锁却不同，容易造成死锁
需求：建立两个锁对象，在嵌套循环中使用两把锁，
class MyLock { static Objectlocka = new Object(); static Objectlockb = new Object(); } class Test implements Runnable { privateboolean flag; Test(booleanflag) { this.flag= flag; } public voidrun() { if(flag) { while(true) { synchronized(MyLock.locka) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...iflocka "); synchronized(MyLock.lockb) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..iflockb"); } } } } else { while(true) { synchronized(MyLock.lockb) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..elselockb"); synchronized(MyLock.locka) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".....elselocka"); } } } } } } class DeadLockTest { public staticvoid main(String[] args) { Thread t1= new Thread(new Test(true)); Thread t2= new Thread(new Test(false)); t1.start(); t2.start(); } }
线程间通讯
其实就是多个线程在操作同一个资源，但是操作的动作不同。
需求：通过生产者消费者实例模拟线程间通讯
public class ProducerConsumerDemo { public static void main(String[] args) { Resource r =new Resource(); Producer pro= new Producer(r); Consumer con= new Consumer(r); Thread t1 =new Thread(pro); Thread t2 =new Thread(pro); Thread t3 =new Thread(con); Thread t4 =new Thread(con); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); } } class Resource { private String name; private int count = 1; private boolean flag = false; public synchronized void set(String name) { while(flag) try{this.wait();}catch(Exception e){} this.name = name+"--"+count++; System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"生产者"+this.name); flag = true; this.notifyAll(); } public synchronized void out() { while(!flag) try{wait();}catch(Exception e){} System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"消费者"+this.name); flag =false; this.notifyAll(); } } class Producer implements Runnable { private Resource res; Producer(Resource res) { this.res =res; } public void run() { while(true) { res.set("+商品+"); } } } class Consumer implements Runnable { private Resource res; Consumer(Resource res) { this.res =res; } public void run() { while(true) { res.out(); } } }
定义while判断标记：让被唤醒的线程再一次判断标记
定义notifyAll：因为需要唤醒对方线程
当只用notify，容易出现只唤醒本方线程的情况。导致程序中的所有线程都等待。
等待换新机制
wait() notify() notifyAll()
这三者都使用在同步中，因为要对持有监视器(锁)的线程操作。只有同步具有锁。
为什么这些操作线程的方法要定义object类中？
因为这些方法在操作同步中线程时，都必须要标识它们所操作线程持有的锁，只有同一个锁上的被等待线程，可以被同一个锁上notify唤醒。不可以对不同锁中的线程进行唤醒。也就是说，等待和唤醒必须是同一把锁。而锁可以是任意对象，可以被任意对象调用的方法定义在object方法中。
wait和sleep的区别：
wait:释放cpu执行权，释放同步中锁。
sleep:释放cpu执行权，不释放同步中锁。
JDK1.5关于多线程同步特性
用锁Lock 替换Synchronized，将隐式锁升级成了显示锁。
将Object中的wait，notify，notifyAll，替换了Condition对象。
await();--------wait
signal();------notify
signalAll();---notifyAll
lock();获取锁
unlock(); 释放锁 注意：释放的动作一定要执行，所以通常定义在finally中。
new Condition();获取Condition对象
1.5以前一个同步代码块具备一个锁，所以具备自己的独立wait和notify方法。
1.5是将wait，notify等方法，封装进一个特有的对象Condition，而一个Lock锁上可以有多个Condition对象。该对象可以Lock锁 进行获取。
停止线程
stop方法已经过时。
如何停止线程，只有一种，run方法结束。
开启多线程运行，运行代码通常是循环结构。
只要控制住循环，就可以让run方法结束，也就是线程结束。
特殊情况：
当线程处于了冻结状态。就不会读取到标记。那么线程就不会结束。
当没有指定的方式让冻结的线程恢复到运行状态是，这时需要对冻结进行清除。
强制让线程恢复到运行状态中来。这样就可以操作标记让线程结束。
Thread类提供该方法interrupt();
class StopThread implements Runnable { private boolean flag =true; public void run() { while(flag) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....run"); } } public void changeFlag() { flag = false; } } class StopThreadDemo { public static void main(String[] args) { StopThread st = new StopThread(); Thread t1 = new Thread(st); Thread t2 = new Thread(st); t1.setDaemon(true); t2.setDaemon(true); t1.start(); t2.start(); int num = 0; while(true) { if(num++ == 60) { //st.changeFlag(); //t1.interrupt(); //t2.interrupt(); break; } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"......."+num); } System.out.println("over"); } }
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