黑马程序员-多线程1

最新推荐文章于 2022-10-17 17:18:37 发布

原创最新推荐文章于 2022-10-17 17:18:37 发布 · 105 阅读

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多线程1

理解多线程

多线程是这样一种机制，它允许在程序中并发执行多个指令流，每个指令流都称为一个线程，彼此间互相独立。线程又称为轻量级进程，它和进程一样拥有独立的执行控制，由操作系统负责调度，区别在于线程没有独立的存储空间，而是和所属进程中的其它线程共享一个存储空间，这使得线程间的通信远较进程简单。

具体到java内存模型，由于Java被设计为跨平台的语言，在内存管理上，显然也要有一个统一的模型。系统存在一个主内存（Main Memory）， Java中所有变量都储存在主存中，对于所有线程都是共享的。每条线程都有自己的工作内存（Working Memory），工作内存中保存的是主存中某些变量的拷贝，线程对所有变量的操作都是在工作内存中进行，线程之间无法相互直接访问，变量传递均需要通过主存完成。

多个线程的执行是并发的，也就是在逻辑上“同时”，而不管是否是物理上的“同时”。如果系统只有一个CPU，那么真正的“同时”是不可能的。多线程和传统的单线程在程序设计上最大的区别在于，由于各个线程的控制流彼此独立，使得各个线程之间的代码是乱序执行的，将会带来线程调度，同步等问题。

多线程:

进程：是一个正在执行中的程序。

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：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。

1,如何在自定义的代码中，自定义一个线程呢？

通过对api的查找，java已经提供了对线程这类事物的描述。就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。

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。

我们可以形象把多线程的运行行为在互相抢夺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。

为什么要覆盖run方法呢？

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。

创建线程方式一

继承Thread类

子类覆盖父类中的run方法，将线程运行的代码存放在run中。

建立子类对象的同时线程也被创建。

通过调用start方法开启线程。

例程

创建线程方式二

实现Runnable接口

子类覆盖接口中的run方法

通过Thread类创建线程，并将实现了Runnable接口的子类对象作为参数传递给Thread类的构造函数。

Thread类对象调用start方法开启线程。

思考：为什么要给Thread类的构造函数传递Runnable的子类对象？

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指定对象的run方法。就必须明确该run方法所属对象。

线程的状态：

运行：通过start运行

冻结：sleep（00）或者wait（）；

消亡：stop()或者结束

临时：有执行权，在等待执行

线程的四种状态

1、新状态：线程已被创建但尚未执行（start（）尚未被调用）。

2、可执行状态：线程可以执行，虽然不一定正在执行。CPU 时间随时可能被分配给该线程，从而使得它执行。

3、阻塞状态：线程不会被分配 CPU 时间，无法执行；可能阻塞于I/O，或者阻塞于同步锁。

4、死亡状态：正常情况下run（）返回使得线程死亡。调用 stop（）或 destroy（）亦有同样效果，但是不被推荐，前者会产生异常，后者是强制终止，不会释放锁。

原来线程都有自己默认的名称。

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 name;
	Test(String name)
	{
		//this.name = name;
		super(name);//在创建线程对象时候，使用父类的构造方法接收线程名称。
	}
	public void run()
	{
		for(int x=0; x<60; x++)
		{
			System.out.println((Thread.currentThread()==this)+"..."+this.getName()+" run..."+x);
		}
	}

}

多线程售票；

需求：简单的卖票程序。

多个窗口同时买票。

如果使用继承Thread类的方式创建多个线程，那么如果要共享一个数据，那个数据必须是静态的，因为多个对象共同操作同一个数据。

因为静态的变量声明周期过长，所以一般都使用实现Runnable的方式来进行共享数据。

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。

所以要让线程去指定指定对象的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有什么区别呢？

实现方式好处：避免了单继承的局限性。

在定义线程时，建立使用实现方式。

两种方式区别：

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。

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();

	}
}

通过分析，发现，打印出0，-1，-2等错票。

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。

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();


	}
}

线程安全问题实例：

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？

如何找问题：

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。

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();
	}
}

同步函数用的是哪一个锁呢？

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。

如果同步函数被静态修饰后，使用的锁是什么呢？

通过验证，发现不在是this。因为静态方法中也不可以定义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。

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

//懒汉式

class Single
{
	private static Single s = null;
	private Single(){}


	public static  Single getInstance()
	{
		if(s==null)
		{
			synchronized(Single.class)
			{
				if(s==null)
					//--->A;
					s = new Single();
			}
		}
		return s;
	}
}

在懒汉式的单利设计模式中，会出现安全问题，为了解决这个问题，可以有两种方式：

1.使用同步函数：

特点：在函数上面添加同步，那么每一次获取该单利对象都会进行一次锁的判断，效率较低。

2.在同步函数内使用同步代码块：

特点：可以解决安全问题，在同步代码块外面还要加一次判断，如果不加判断效果同同步函数一样。

注意：因为单利模式中getInstance()方法是静态的，所以该同步代码块的锁是Single.class，即本类的字节码文件对象。

多线程死锁：

死锁实现方式：同步中嵌套同步，但是锁不是同一个。

遇到死锁程序就停了，所以在实际开发中应该尽量避免死锁；

死锁在只有面试中经常会遇到。

死锁的一个细节问题：在执行过程中需要改变标记，由一个嵌套锁转换为另一个嵌套锁。

以下是代码示例：

class Test implements Runnable
{
	private boolean flag;
	Test(boolean flag)
	{
		this.flag = flag;
	}

	public void run()
	{
		if(flag)
		{
			while(true)
			{
				synchronized(MyLock.locka)
				{
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...if locka ");
					synchronized(MyLock.lockb)
					{
						System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..if lockb");					
					}
				}
			}
		}
		else
		{
			while(true)
			{
				synchronized(MyLock.lockb)
				{
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..else lockb");
					synchronized(MyLock.locka)
					{
						System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".....else locka");
					}
				}
			}
		}
	}
}


class MyLock
{
	static Object locka = new Object();
	static Object lockb = new Object();
}

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

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