黑马程序员--java基础--多线程问题

最新推荐文章于 2024-11-21 18:06:13 发布

seven_tiger

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分类专栏：个人集文章标签：黑马程序员编程语言 java

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本文详细介绍了Java中多线程的基本概念、创建方式及其状态转换等内容，并深入探讨了线程安全问题及解决方法。

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多线程概述

进程：正在进行中的程序(直译).

线程：就是进程中一个负责程序执行的控制单元(执行路径)
一个进程中可以多执行路径，称之为多线程。

一个进程中至少要有一个线程。

开启多个线程是为了同时运行多部分代码。

每一个线程都有自己运行的内容。这个内容可以称为线程要执行的任务。

多线程好处：解决了多部分同时运行的问题。

多线程的弊端：线程太多回到效率的降低。

cpu与线程：其实应用程序的执行都是cpu在做着快速的切换完成的。这个切换是随机的。

JVM启动时就启动了多个线程，至少有两个线程可以分析的出来。

1，执行main函数的线程，
该线程的任务代码都定义在main函数中。

2，负责垃圾回收的线程。

创建线程方式一：继承Thread类。

步骤：
1，定义一个类继承Thread类。
2，覆盖Thread类中的run方法。
3，直接创建Thread的子类对象创建线程。
4，调用start方法开启线程并调用线程的任务run方法执行。

可以通过Thread的getName获取线程的名称 Thread-编号(从0开始)
主线程的名字就是main。

应用例子

class Demo extends Thread//继承了Thread
{
	private String name;
	Demo(String name)
	{
		super(name);
	}
	public void run()//覆盖run方法
	{
		for(int x=0; x<10; x++)
		{
			System.out.println(name+"....x="+x+".....name="+Thread.currentThread().getName());
		}
	}
}




class ThreadDemo2 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Demo d1 = new Demo(" 线程1");//创建线程
		Demo d2 = new Demo("线程2");//创建线程
		d1.start();//开启线程，调用run方法。
		
		d2.start();
		System.out.println("over...."+Thread.currentThread().getName());
	}
}

创建线程的目的是为了开启一条执行路径，去运行指定的代码和其他代码实现同时运行。
而运行的指定代码就是这个执行路径的任务。
jvm创建的主线程的任务都定义在了主函数中。

而自定义的线程它的任务在哪儿呢？
Thread类用于描述线程，线程是需要任务的。所以Thread类也对任务的描述。
这个任务就通过Thread类中的run方法来体现。也就是说，run方法就是封装自定义线程运行任务的函数。

run方法中定义就是线程要运行的任务代码。
开启线程是为了运行指定代码，所以只有继承Thread类，并复写run方法。
将运行的代码定义在run方法中即可。

创建线程的第二种方式：实现Runnable接口。

1,定义类实现Runnable接口。
2，覆盖接口中的run方法，将线程的任务代码封装到run方法中。
3，通过Thread类创建线程对象，并将Runnable接口的子类对象作为Thread类的构造函数的参数进行传递。
为什么？因为线程的任务都封装在Runnable接口子类对象的run方法中。
所以要在线程对象创建时就必须明确要运行的任务。
4，调用线程对象的start方法开启线程。

实现Runnable接口的好处：
1，将线程的任务从线程的子类中分离出来，进行了单独的封装。
按照面向对象的思想将任务的封装成对象。
2，避免了java单继承的局限性。

所以，创建线程的第二种方式较为常用。

应用实例

class Demo implements Runnable//extends Fu //准备扩展Demo类的功能，让其中的内容可以作为线程的任务执行。
					//通过接口的形式完成。
{
	public void run()//覆盖run方法
	{
		show();
	}
	public void show()
	{
		for(int x=0; x<20; x++)
		{
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....."+x);
		}
	}
}
class  ThreadDemo
{
	public static void main(String[] args) 
	{	
		Demo d = new Demo();      //创建任务
		Thread t1 = new Thread(d);//创建线程，执行任务d
		Thread t2 = new Thread(d);//创建线程，执行任务d
		t1.start();               //开启线程并运行run方法
		t2.start();               //开启线程并运行run方法
	}
}

两种方式的区别

继承Thread：线程代码存放在Thread子类run方法中。
实现Runnable：线程代码存放在接口子类run方法中。
几种状态

图片说明：

创建调用start启动。

运行状态：具有执行资格和执行权。
临时状态（阻塞）：有执行资格，但是没有执行权。
冻结状态：遇到sleep（time）方法和wait（）方法时，失去执行资格和执行权，sleep方法时间到或者调用notify（）方法时，获得执行资格，变为临时状态。
消忙状态：run方法结束，stop已经停用。

线程安全问题
线程安全问题产生的原因：
1，多个线程在操作共享的数据。
2，操作共享数据的线程代码有多条。

当一个线程在执行操作共享数据的多条代码过程中，其他线程参与了运算。
就会导致线程安全问题的产生。

解决思路：
就是将多条操作共享数据的线程代码封装起来，当有线程在执行这些代码的时候，
其他线程时不可以参与运算的。
必须要当前线程把这些代码都执行完毕后，其他线程才可以参与运算。

在java中，用同步代码块就可以解决这个问题。
同步代码块的格式：
synchronized(对象)
{
需要被同步的代码；
}

同步的好处：解决了线程的安全问题。
同步的弊端：相对降低了效率，因为同步外的线程的都会判断同步锁。
同步的前提：同步中必须有多个线程并使用同一个锁。

卖票经典实例

class Ticket implements Runnable//实现了Runnable接口
{
	private  int num = 100;

	Object obj = new Object();//创建对象作为同步代码块的锁
	public void run()//覆盖了run方法
	{
		while(true)
		{
			synchronized(obj)//同步代码块的建立，同步共享数据。
			{
				if(num>0)
				{
					try{Thread.sleep(10);}catch (InterruptedException e){}
					
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".....sale...."+num--);
				}
			}
		}
	}
}


class  TicketDemo
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Ticket t = new Ticket();//创建一个线程任务对象。

		Thread t1 = new Thread(t);//创建了4条线程执行任务t
		Thread t2 = new Thread(t);
		Thread t3 = new Thread(t);
		Thread t4 = new Thread(t);

		t1.start();//开启了4条线程任务并且运行run方法。
		t2.start();
		t3.start();
		t4.start();
	}
}

同步函数
用法：
在函数上加上synchronized修饰符即可。

同步函数和同步代码块的区别：

同步函数的锁是固定的this。

同步代码块的锁是任意的对象。

建议使用同步代码块。

同步函数与同步代码块对比应用

class Ticket implements Runnable
{
	private  int num = 100;
	boolean flag = true;
	public void run()
	{

		if(flag)
			while(true)
			{
				synchronized(this)
				{
					if(num>0)
					{
						try{Thread.sleep(10);}catch (InterruptedException e){}						
						System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".....obj...."+num--);
					}
				}
			}
		else
			while(true)
				this.show();
	}

	public synchronized void show()
	{
		if(num>0)
		{
			try{Thread.sleep(10);}catch (InterruptedException e){}
			
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".....function...."+num--);
		}
	}
}

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

		Thread t1 = new Thread(t);
		Thread t2 = new Thread(t);

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

建议使用同步代码块，因为同步代码块的锁是任意的。

静态函数的同步方式

使用的锁是该方法所在类的字节码文件对象。类名.class。

示例：同步代码块验证静态同步函数的锁

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

	public static synchronized void show()
	{
		if(num>0)
		{
			try{Thread.sleep(10);}catch (InterruptedException e){}
			
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".....function...."+num--);
		}
	}
}

class StaticSynFunctionLockDemo 
{
	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(InterruptedException e){}
		t.flag = false;
		t2.start();
	}
}

线程间通信
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。

思考：

1）wait(),notify(),notifyAll(),用来操作线程为什么定义在了Object类中？
a，这些方法存在与同步中。
b，使用这些方法时必须要标识所属的同步的锁。同一个锁上wait的线程，只可以被同一个锁上的notify唤醒。
c，锁可以是任意对象，所以任意对象调用的方法一定定义Object类中。
2）wait(),sleep()有什么区别？
wait():释放cpu执行权，释放锁。
sleep():释放cpu执行权，不释放锁。
3）为甚么要定义notifyAll？
因为在需要唤醒对方线程时。如果只用notify，容易出现只唤醒本方线程的情况。导致程序中的所以线程都等待。

单例碰到多线程

因为单例模式中的饿汉中执行语句只有一条所以说饿汉式不涉及到安全问题

下面解决懒汉式的安全问题

class Single
{
        private static Single s1= null;
        private Single(){}
        public static Single insTance()
        {
                synchronized(Single.class)//因为多线程同时操作数据是两条所以不安全，要加同步代码块
                {
                        if(s1==null)
                        {
                                Single s1 = new Single();
                                
                        }
                        return s1;
                }
        }
}

是懒汉多线程更高效

class Single
{
    private static Single s1= null;
    private Single(){}
    public static Single insTance()
    {
                if(s1==null)//为了提高效率所以在这里就判断一下，不然每次都要判断锁。因此提高了效率
               {
                            synchronized(Single.class)
                            
                            {
                                    if(s1==null)
                                    {
                                            Single s1 = new Single();
                                            
                                    }
                                    
                            }
                 }
                 return s1;
     }
}

停止线程

1.5之后只有一种办法，那就是让run方法结束。
1、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。

2、当线程处于冻结状态，就不会读取到标记。那么线程就不会结束。
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();

其他线程方法
1、join方法
当A线程执行到了b线程的.join（）方法时，A线程就会等待，等B线程都执行完，A线程才会执行。（此时B和其他线程交替运行。）join可以用来临时加入线程执行。
2、setPriority（）方法用来设置优先级
MAX_PRIORITY 最高优先级10
MIN_PRIORITY 最低优先级1
NORM_PRIORITY 分配给线程的默认优先级
3、yield（）方法可以暂停当前线程，让其他线程执行。