黑马程序员_Java面对对象——多线程(上)

本文详细介绍了Java多线程的基本概念、生命周期、创建方式(继承Thread类和实现Runnable接口)、同步机制(synchronized关键字)及其实现,以及如何避免多线程中的常见问题,如死锁现象。并通过实例代码展示了多线程在实际应用中的运用。

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多线程概述
    1.什么是多线程?
         在了解线程之前,我们先来了解一下什么是进程。在window系统中我们知道有任务管理器,在任务管理器可以操作系统中的进程。
            那什么是进程呢?
                进程:就是正在执行的程序,且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
            叫做一个执行单元。
            那这跟线程有什么关系呢?
                线程:就是进程中一个独立的控制单,线程控制着进程的执行。
        注意:
            1)在一个进程中线程却可以有多个,这也是Java支持多线程技术的原因。
        换句话说就是一个进程可以被多个控制单元(线程)操作。
            2)一个进程至少有1个线程在控制。
            3)java虚拟机启动时至少两个线程:一个是main主线程,一个是java.exe。
    2.线程的生命周期
        我们都知道程序运行都是有生命周期的,线程也不例外。
        线程的生命周期分一下几种状态:被创建初始化状态---运行状态--阻塞状态--冻结状态(休眠态和等待态)---消亡状态
        下面用图来表示一下这几种状态是如何转换的:
            
多线程的创建
    在代码中如定义多线程?
        通过查阅Java的API我们发现:
            在Java中有两种定义多线程的方式,一个是继承Thread类一个是实现Runnable接口。
    1.继承Thread类
        步骤:
            a.定义一个类继承Thread类
            b.复写Thread类中的run方法,将自定义的代码存放到run方法中。
            c.调用线程中的start方法,创建线程并执行run方法中的代码。
        代码功能实现:
               
/*
	创建两个线程  并同时运行
*/
class RunDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Demo d1 = new Demo("one");
		Demo d2 = new Demo("two");
		d2.start();
		//设置线程名字
		//d1.setName("110");
		d1.start();
		for(int x=0;x<60;x++)
			//currentThread方法返回当前正在执行线程对象的引用
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"。。。。"+"Hello World!..."+x);
	}
}
//创建一个类集成Thread类
class Demo extends Thread
{
	//private String name;
	Demo(String name)
	{
		//this.name=name;
		//构造函数设置线程名字
		super(name);
	}
	//重写run方法
	public void run()
	{
		for(int x=0;x<60;x++)
			//getName方法 是返回当前执行线程的对象名称
			System.out.println(this.getName()+"--"+"run test----"+x+this.getId());
	}
}


        1)在代码的运行时我们会发现
            线程的名字被我们打印出来了,这是因为我们调用了其中的Thread.currmentThread()方法,可以直接打印线程的
        名字。
            下面介绍一下我们常用的Thread类中的的几种方法:
                多线程的创建,为了对各个线程进行标识,他们有一个默认的名称,getName()方法
                    格式:Thread-从零角标开始编号
                currentThread()返回当前线程对象的引用
                那么想获取主函数的线程名怎么做呢?
                    Thread.currentThread.getName()获取线程的名字
                那么既然能获取到线程的名字,我们能否设置线程的名字呢?
                    Thread(String name):构造函数,线程对象一建立就可以指定名称                
        2)在多运行代码几次之后我们会发现
            每次打印的结果都不一样。这是为什么呢?
                这是因为多个线程同时执行,而cpu在同一时间只能执行一个程序(多核除外),
            线程想要运行就要抢夺cpu的执行权,谁抢到了谁就能执行。
                这也是多线程的一个特点:随机性。谁抢到了执行权谁就可以执行,但是执行
            多长时间cpu说了算。
        总结一下继承Thread类有什么特点呢?
            如果一个类明确了父类,那么就不能在在继承Thread类,继承了Thread类也不能在继承其他的类。这是Java继承中的            局限性,只能单继承。

    2.实现Runnable接口
        步骤:
            1)创建一个类继承Runnable接口
            2)复写run方法,将自定义的代码存放到run方法中。
            3)创建继承Runnable接口的子类对象。
            4)创建Thread类对象,然后将子类对象传递给Thread的构造方法。
            5)start方法启动线程。
        代码实现:
/*
	需求:窗口卖票 多个窗口同时卖
	思路:窗口买票是多个窗口同时买票
              多个窗口就是多个线程
*/
class RunnableDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		//创建售票窗口对象
		Ticket t = new Ticket();
		//创建Thread对象
		Thread t1 = new Thread(t);
		Thread t2 = new Thread(t);
		Thread t3 = new Thread(t);
		Thread t4 = new Thread(t);
		//启动线程
		t1.start();
		t2.start();
		t3.start();
		t4.start();
	}
}
//定义一个类描述窗口买票 并实现Runnable接口
class Ticket implements Runnable
{
	//定义票的数量
	private int tic= 100;
	//重写run方法
	public void run()
	{
		while(true)
		{
			if(tic>0)
			{
				try
				{
					Thread.sleep(10);//让线程休眠10毫秒
				}
				catch(Exception e)
				{
					
				}
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---tic----"+tic--);
			}
		
		}
	}
}
      
        两种创建线程的方法我们都学完了,那么他们有什么区别呢?
            1)继承Thread:线程代码存放Thread子类run方法中。
               实现Runnable,线程代码存在接口的子类的run方法。
            2)继承Thread:只能单继承
               实现Runnable:可以多实现,即使类已经声明了父类也可以直接实现,因此建议大家使用Runnable实现。
    
同步(synchronized)代码块    
    在实现卖票的的功能中,如果细心的话我们会发现票是共享数据,这时候可能会想到用static修饰,这是一种实现方式。但是我们在前面有讲到,static修饰的声明周期过长,不建议大家使用。
    在多运行售票程序几次后,我们会发现出现问题了:
        冒出了0,-1,-1票的问题,
    这是怎么回事呢?
        这正是由于多线程的随机性造成的,因为线程有一个阻塞态,可能cpu执行线程到一半就切换到别的线程,一同来操控共享        数据,从而导致了共享数据的访问错误。这也是多线程的一个安全问题。
    那该怎么解决呢?
        如果我们一个数据被多条线程访问,那我们就干脆让这个数据在被一个线程访问时,不被其他线程访问即可。鉴于这种情        况的发生,Java提供的专业的解决方案,就是同步代码块。
    1.定义同步(synchronized)代码块
        定义格式:
            synchronized(对象)
            {
                需要被同步的语句(看是哪些语句在操控共享数据)
            }
        其中对象就是如同一个锁,只有拿到锁的线程才可以执行同步代码块中的语句,因此必须保证锁的唯一性。
        锁可以一个任意对象:
           1)可以自己创建一个对象
            2)可以是本类对象的引用this(同步函数)
            3)可以是类被加载时的字节码对象(静态同步函数)
     2.定义同步(synchronized)代码块的前提
        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。
     3.定义同步(synchronized)代码块的好处
        好处:解决了多线程的安全问题
        弊端:线程每次执行都要判断一下锁,比较消耗资源。

     4.售票系统代码优化示例

/*
	需求:售票系统验证synchronized代码块
*/
class Ticket implements Runnable
{
	private int tic=100;
	//重写run方法
	Object  o = new Object(); 
	public void run()
	{
		while(true)
		{
			synchronized(o)
			{
				if(tic>0)
				//	try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---票---"+tic--);
			}
		}
	}
}
class TicketDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Ticket tic = new Ticket();
		new Thread(tic).start();
		new Thread(tic).start();
		new Thread(tic).start();
		new Thread(tic).start();
	}
}
5.同步函数
            同步函数和同步代码块拥有相同的功能,定义同步函数的也很简单,在函数声明时加上aynchroized关键字修饰即可,在同步函数中包含需要被同步的代码,需要注意的是同步函数默认的锁是this.
        
    代码示例:
    6.静态同步函数
            静态同步函数就是给同步函数加了个static修饰符。需要注意的是静态同步函数的对象为类被加载时的字节码对象。
        格式为 类名.class  这里就不做代码演示了。
死锁(必须掌握)
    死锁就是就同步中嵌套同步,而同步用的却不是一个锁,这时就会出现这个问题。

        死锁说的简单点就是有两把锁,你想要我的,我也想要你的,谁给你不给谁,就在哪待着不懂抢锁玩了,这就是死锁。

        代码示例:

class Test 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Thread t1 = new Thread(new Demo(true));
		Thread t2 = new Thread(new Demo(false));
		t1.start();
		t2.start();

	}
}
class Demo implements Runnable
{
	private boolean flag;
	Demo(boolean flag)
	{
		this.flag=flag;
	}
	public void run()
	{
		if(flag)
	{
		while(flag==true)
		{
		synchronized(Demo2.obja)//它的锁是obja
		{
			System.out.println("if-----obja");
			synchronized(Demo2.objb)//它的锁是objb
			{
				System.out.println("if-----obja");
			}
		}
		}
	}
	else
	{
		while(flag==false)
		{
		synchronized(Demo2.objb)//它的锁是objb
		{
			System.out.println("else-----obja");
			synchronized(Demo2.obja)//它的锁是obja
			{
				System.out.println("else-----objb");
			
			}
		}
		}
	}
	}
	
}
class Demo2
{
	//定义两个锁
	static Object obja = new Object();
	static Object objb = new Object();
}


单例设计模式
    在讲对象的时候我们提到过这个设计模式,是一道面试题,而且一般会考懒汉式。
        懒汉式的考点:
            1.懒汉式的延时加载可以节省资源。
            2.懒汉式多线程时有安全隐患,可以用同步锁解决,但每次判断锁效率会比较低下。
            3.在同步锁之前在加上一个判断,双重判断可解决效率问题。

//饿汉式
class Single
{
	private final Single s = new Single();//加final更加严谨  因为s只能有一个字 干脆给值锁死
	private Single(){}
	public static Single getInstance()
	{
		return s;
	}
}
//懒汉式  延迟加载
class Single implements Runnable//多线程的问题
{
	private Single s = null;
	private Single(){}
	public static Single getInstance()
	{
		if(s==null)//多重判断提高效率 如果不为空不用再去判断锁
		{
			synchronized ()//同步代码块
			{
				if(s==null)
					s= new Single();
			}
			
		}
		return s;
	}
}
	
	


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标题Python网络课程在线学习平台研究AI更换标题第1章引言介绍Python网络课程在线学习平台的研究背景、意义、国内外现状和研究方法。1.1研究背景与意义阐述Python在线学习平台的重要性和研究意义。1.2国内外研究现状概述国内外Python在线学习平台的发展现状。1.3研究方法与论文结构介绍本文的研究方法和整体论文结构。第2章相关理论总结在线学习平台及Python教育的相关理论。2.1在线学习平台概述介绍在线学习平台的基本概念、特点和发展趋势。2.2Python教育理论阐述Python语言教学的理论和方法。2.3技术支持理论讨论构建在线学习平台所需的技术支持理论。第3章Python网络课程在线学习平台设计详细介绍Python网络课程在线学习平台的设计方案。3.1平台功能设计阐述平台的核心功能,如课程管理、用户管理、学习跟踪等。3.2平台架构设计给出平台的整体架构,包括前后端设计、数据库设计等。3.3平台界面设计介绍平台的用户界面设计,强调用户体验和易用性。第4章平台实现与测试详细阐述Python网络课程在线学习平台的实现过程和测试方法。4.1平台实现介绍平台的开发环境、技术栈和实现细节。4.2平台测试对平台进行功能测试、性能测试和安全测试,确保平台稳定可靠。第5章平台应用与效果分析分析Python网络课程在线学习平台在实际应用中的效果。5.1平台应用案例介绍平台在实际教学或培训中的应用案例。5.2效果评估与分析通过数据分析和用户反馈,评估平台的应用效果。第6章结论与展望总结Python网络课程在线学习平台的研究成果,并展望未来发展方向。6.1研究结论概括本文关于Python在线学习平台的研究结论。6.2研究展望提出未来Python在线学习平台的研究方向和发展建议。
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