黑马程序员--多线程

最新推荐文章于 2023-08-31 18:09:45 发布

原创最新推荐文章于 2023-08-31 18:09:45 发布 · 547 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#黑马程序员 #多线程 #java

黑马程序专栏收录该内容

19 篇文章

订阅专栏

　 ------------android培训、java培训、期待与您交流！ --------------

大纲：

一：线程概念

二：线程四种状态

三：创建线程方法

四：线程安全问题

五：线程通信问题

六：线程停止问题

七：线程临时加入

一：线程的概念：

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。）

获取线程对象以及名称
(1)线程都有自己默认的名称：Thread-编号（从0开始）
(2)Thread的几个方法：
static Thread currentThread():获取当前线程对象。
getName():获取线程名称。
setName()或构造函数：设置线程名称。

二：线程的四种运行状态

(1)被创建；
(2)运行；
(3)冻结（临时状态）:具备执行资格，但没有执行权；
(4)消亡；

三、创建线程的方法：

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。

示例代码1：

class Demo extends Thread
{
	public void run()
	{
		for(int x=0; x<60; x++)
			System.out.println("demo run----"+x);
	}
}



class ThreadDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Demo d = new Demo();//创建好一个线程。
		//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。而线程创建了，并没有运行。
		
		for(int x=0; x<60; x++)
			System.out.println("Hello World!--"+x);
		
	
	}
}

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。
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。

示例代码2（卖票）：

class Ticket implements Runnable//extends Thread
{
	private  int tick = 100; //共享数据
	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();
	}
}

实现方式和继承方式有什么区别呢？

1、实现方式避免了单继承的局限性。

2、实现方式可实现数据共享

3、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。

四、线程安全问题：

线程操作中最大的问题就是线程安全问题，如果同时访问的数量不大的话，在程序测试期间可能都发现不出问题。

示例代码3（卖票--线程不安全）：

class Ticket implements Runnable
{
	private  int tick = 1000;
	public void run()
	{
		while(true)
		{
				if(tick>0)
				{
					try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){} //线程停一会
					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();
	}
}

结果会打印出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--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。

加锁的时候只需对有共享资源的代码进行加锁。

同步代码块：

示例代码4（卖票--线程安全）：

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();
	}
}

结果不会再出现0，-1，-2等错票
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。

同步函数：

示例代码5（银行存钱）

/*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; //共享资源
	//Object obj = new Object();
	public synchronized void add(int n)
	{
		//synchronized(obj)
		//{
			sum = sum + n; //操作共享数据
			try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
			System.out.println("sum="+sum);//操作共享数据
		//}
	}
}

class Cus implements Runnable
{
	private Bank b = new Bank();//共享资源
	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();
	}
}

同步函数使用的锁是this。

通过下列代码进行验证：

示例代码6（买票--线程安全）

class Ticket implements Runnable
{
	private  int tick = 100;
	Object obj = new Object();
	boolean flag = true;
	public  void run()
	{
		if(flag)
		{
			while(true)
			{
				synchronized(this)
				{
					if(tick>0)
					{
						try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
						System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....code : "+ tick--);
					}
				}
			}
		}
		else
			while(true)
				show();
	}
	public synchronized void show()//同步函数，锁为this
	{
		if(tick>0)
		{
			try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....show.... : "+ tick--);
		}
	}
}


class  ThisLockDemo
{
	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();

	}
}

线程t1运行的是同步块代码，锁是this，线程t2运行的是同步函数，结果实现同步，所以同步函数

用的锁和同步代码块是一样的，是this锁。

静态同步函数：

如果同步函数被静态修饰后，那么锁不会是this。因为静态方法中不可以定义this。
静态进内存时，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，所以锁是该类的字节码对象。

示例代码7（买票--线程安全）

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(Exception e){}
						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();

	}
}

线程t1和t2实现同步，所以静态函数用的锁是Ticket.class。

单例设计模式：

懒汉式单例存在线程安全问题，需要进行同步，可用同步函数或同步代码块，如果用

同步函数，每次调用都得判断锁，比较耗时间，因此用同步代码块，并进行双重判断，

只要产生了第一个实例对象，后面就不会再进行锁的判断，而直接返回实例对象。

示例代码8

//饿汉式。

class Single
{
	private static final Single s = new Single();
	private Single(){}
	public static Single getInstance()
	{
		return s;
	}
}


//懒汉式(延迟加载)

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;
	}
}

class SingleDemo 
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Single s = Single.getInstance();
	}
}

死锁：

在同步中嵌套同步，且同步的锁不一样，两个线程中是你（锁）中有我（另一把锁），我中有你。

示例代码9：

class Ticket implements Runnable
{
	private  int tick = 1000;
	Object obj = new Object();
	boolean flag = true;
	public  void run()
	{
		if(flag)
		{
			while(true)
			{
				synchronized(obj)
				{
					show();
				}
			}
		}
		else
			while(true)
				show();
	}
	public synchronized void show()//this
	{
		synchronized(obj)
		{
			if(tick>0)
			{
				try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....code : "+ tick--);
			}
		}
	}
}

class  DeadLockDemo
{
	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();


	}
}

运行一段时间，程序就会卡住，不再运行。因为线程t1,t2都在等待对方把锁释放掉。

自定义死锁程序：

示例代码10：

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();
	}
}

五：线程间通讯
就是多个线程在操作同一个资源，但是操作的动作不同，需用两个run方法存放运行代码。

通过同步代码，wait和notify进行控制。

模拟线程通讯：

示例图：

示例代码11（模拟线程通信）：

class Res
{
	String name;
	String sex;
	boolean flag = false;
}

class Input implements Runnable
{
	private Res r ;
	Input(Res r)
	{
		this.r = r;
	}
	public void run()
	{
		int x = 0;
		while(true)
		{
			synchronized(r)
			{

				if(r.flag)
					try{r.wait();}catch(Exception e){}//把当前线程放在线程池中，处于等待状态
				if(x==0)
				{
					r.name="mike";
					r.sex="man";
				}
				else
				{
					r.name="丽丽";
					r.sex = "女女女女女";
				}
				x = (x+1)%2;
				r.flag = true;
				r.notify();
			}
		}
	}
}

class Output implements Runnable
{
	private Res r ;
	
	Output(Res r)
	{
		this.r = r;
	}
	public void run()
	{
		while(true)
		{
			synchronized(r)
			{
				if(!r.flag)
					try{r.wait();}catch(Exception e){}
				System.out.println(r.name+"...."+r.sex);
				r.flag = false;
				r.notify();
			}
		}
	}
}


class  InputOutputDemo
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Res r = new Res();

		Input in = new Input(r);
		Output out = new Output(r);

		Thread t1 = new Thread(in);
		Thread t2 = new Thread(out);

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

都使用在同步中，因为要对持有监视器(锁)的线程操作。
所以要使用在同步中，因为只有同步才具有锁。
为什么这些操作线程的方法要定义Object类中呢？
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只有的锁，
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个锁。

示例代码12（线程通信改进后）：

通过同步函数实现

class Res
{
	private String name;
	private String sex;
	private boolean flag = false;

	public synchronized void set(String name,String sex)
	{
		if(flag)
			try{this.wait();}catch(Exception e){}
		this.name = name;
		
		this.sex = sex;
		flag = true;
		this.notify();
	}
	public synchronized void out()
	{
		if(!flag)
			try{this.wait();}catch(Exception e){}
		System.out.println(name+"........"+sex);
		flag = false;
		this.notify();
	}
}

class Input implements Runnable
{
	private Res r ;
	Input(Res r)
	{
		this.r = r;
	}
	public void run()
	{
		int x = 0;
		while(true)
		{
			if(x==0)				
				r.set("mike","man");				
			else	
				r.set("丽丽","女女女女女");				
			x = (x+1)%2;
		}
	}
}

class Output implements Runnable
{
	private Res r ;
	
	Output(Res r)
	{
		this.r = r;
	}
	public void run()
	{
		while(true)
		{
			r.out();
		}
	}
}


class  InputOutputDemo2
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Res r = new Res();

		new Thread(new Input(r)).start();
		new Thread(new Output(r)).start();
	}
}

线程通讯经典例子

1、示例代码13 旧版synchronized（线程通信--多个生产者、多个消费者）：

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;
			//  t1    t2
	public synchronized void set(String name)
	{
		while(flag)
			try{this.wait();}catch(Exception e){}//t1(放弃资格)  t2(获取资格)
		this.name = name+"--"+count++;

		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者.."+this.name);
		flag = true;
		this.notifyAll();
	}


	//  t3   t4  
	public synchronized void out()
	{
		while(!flag)
			try{wait();}catch(Exception e){}//t3(放弃资格) t4(放弃资格)
		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();
		}
	}
}

对于多个生产者和消费者。

为什么要定义while判断标记。
原因：让被唤醒的线程再一次判断标记。
为什么定义notifyAll，
因为需要唤醒对方线程。
因为只用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。

2、示例代码14 新版lock（线程通信--多个生产者、多个消费者）：

import java.util.concurrent.locks.*;

class ProducerConsumerDemo2 
{
	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;
			//  t1    t2
	private Lock lock = new ReentrantLock();

	private Condition condition_pro = lock.newCondition();
	private Condition condition_con = lock.newCondition();



	public  void set(String name)throws InterruptedException
	{
		lock.lock();
		try
		{
			while(flag)
				condition_pro.await();//t1,t2
			this.name = name+"--"+count++;

			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者.."+this.name);
			flag = true;
			condition_con.signal();
		}
		finally
		{
			lock.unlock();//释放锁的动作一定要执行。
		}
	}


	//  t3   t4  
	public  void out()throws InterruptedException
	{
		lock.lock();
		try
		{
			while(!flag)
				condition_con.await();
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...消费者........."+this.name);
			flag = false;
			condition_pro.signal();
		}
		finally
		{
			lock.unlock();
		}
		
	}
}

class Producer implements Runnable
{
	private Resource res;

	Producer(Resource res)
	{
		this.res = res;
	}
	public void run()
	{
		while(true)
		{
			try
			{
				res.set("+商品+");
			}
			catch (InterruptedException e)
			{
			}
			
		}
	}
}

class Consumer implements Runnable
{
	private Resource res;

	Consumer(Resource res)
	{
		this.res = res;
	}
	public void run()
	{
		while(true)
		{
			try
			{
				res.out();
			}
			catch (InterruptedException e)
			{
			}
		}
	}
}

JDK1.5中提供了多线程升级解决方案

将同步Synchronized替换成现实Lock操作。
将Object中的wait，notify notifyAll，替换了Condition对象。
该对象可以Lock锁进行获取。
该示例中，实现了本方只唤醒对方操作。
Lock:替代了Synchronized
lock
unlock
newCondition()
Condition：替代了Object wait notify notifyAll
await();
signal();
signalAll();

六、线程停止

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();

通过setDaemon(true)可将线程标记为后台线程，当前台线程结束之后，

后台线程跟着结束。

示例代码15

class StopThread implements Runnable {
	private boolean flag = true;

	public void run() {
		while (flag) {
			try {
				wait();
			} catch (InterruptedException e) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()
						+ "....Exception");
				flag = false;
			}
		}
		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);//设置后台线程
		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");
	}
}

七、线程临时加入

当A线程执行到了B线程的.join()方法时，A就会等待。等B线程都执行完，A才会执行。
join可以用来临时加入线程执行。

Demo implements Runnable
{
	public void run()
	{
		for(int x=0; x<70; x++)
		{
			System.out.println(Thread.currentThread().toString()+"....."+x);
			Thread.yield();
		}
	}
}


class  JoinDemo
{
	public static void main(String[] args) throws Exception
	{
		Demo d = new Demo();
		Thread t1 = new Thread(d);
		Thread t2 = new Thread(d);
		t1.start();
		
		//t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);

		t2.start();

		//t1.join();

		for(int x=0; x<80; x++)
		{
			//System.out.println("main....."+x);
		}
		System.out.println("over");
	}
}

------- android培训、 java培训、期待与您交流！ ----------