java基础--多线程

最新推荐文章于 2024-05-17 17:03:04 发布

light_sky

最新推荐文章于 2024-05-17 17:03:04 发布

阅读量842

点赞数

CC 4.0 BY-SA版权

分类专栏： java基础文章标签： java 多线程 thread object 存储

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/xushuaic/article/details/7770655

java基础专栏收录该内容

23 篇文章

订阅专栏

一、基本概念：

1. 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。

2. 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。

3. 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。

4. 线程运行的5种状态：

被创建

运行（既有运行资格，又有执行权）

阻塞\临时状态（具备运行资格，但没有执行权，等待cpu执行权）

冻结（sleep、wait等待notify，没有执行资格）

消亡（采取stop( ) 强行结束或者run方法运行结束）

二、创建线程的第一种方式：继承Thread类

1 、创建步骤：

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。

2、线程的执行：

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。

3.、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。

4、获取线程

static ThreadcurrentThread():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。

继承方式创建线程示例代码：

class Test extends Thread {
		// private String name;	
Test(String name) {
		// this.name = name;
		super(name);//调用父类的构造方法去初始化名称
	}

	//覆盖run方法，定义要运行的代码
	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---");//创建线程，并初始化线程名称
		Test t2 = new Test("two+++");
		t1.start();	//开启线程并执行线程的run方法
		t2.start();
		// t1.run();	//仅仅是对象调用方法，虽然线程创建了，但并没有开启线程，
		// t2.run();

		for (int x = 0; x < 60; x++) {
			System.out.println("main....." + x);
		}
	}
}

多线程示例代码：简单的卖票程序

说明：这个示例从另一方面说明了继承方式实现多线程的局限性，

因为不能够实现多个线程共享一份数据。

如果使用静态，可以解决，但由于生存周期太长，也不能从根本上解决问题，所以这种方式产生的多线程不能满足要求

class Ticket extends Thread{
	private  int tick = 100;
	
//使用静态，生存周期太长，也不能从根本上解决问题
	//private  static 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();//创建了一个线程；
		//Thread t2 = new Thread();//创建了一个线程；
		//Thread t3 = new Thread();//创建了一个线程；
		//Thread t4 = new Thread();//创建了一个线程；

		t1.start();//已经启动的线程再次启动，出现线程状态异常
		t2.start();
		t3.start();
		t4.start();


		/*每个线程拥有自己的tick变量，不是同一份数据
		Ticket t1 = new Ticket();
		//Ticket t2 = new Ticket();
		//Ticket t3 = new Ticket();
		//Ticket t4 = new Ticket();

		t1.start();
		t1.start();
		t1.start();
		t1.start();
		*/
	}
}

三、第二种方式：实现Runable接口

由来：如果自定义的类中有多线程要运行的代码。但是该类有自己的父类。

那么就不可以再继承Thread，因为java中不支持多继承。

1. 创建步骤：

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。

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。

2. 实现方式和继承方式的区别

1>实现方式好处：避免了单继承的局限性。

如果自定义的类中有多线程要运行的代码，但是该类有自己的父类。

那么就不可以再继承Thread，因为java中不支持多继承。

2> 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、多线程的安全问题

1、问题的原因：

1> 多线程代码中有操作共享数据。

2> 多条语句操作该共享数据。

当具备两个关键点时，有一个线程对多条操作共享数据的代码执行的一部分。还没有执行完，

另一个线程开始参与执行，就会发生数据错误。

2、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。

3、同步的表现形式：

1> 同步代码块。

2> 同步函数。

两者有什么不同：

同步代码块使用的锁是任意对象。

同步函数使用的锁是this。

4.、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。

5、同步的利弊：

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，

6.、如何找线程安全问题：

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。

实现Runnable方式的安全多线程售票演示代码：

class Ticket implements Runnable{
	private  int tick = 1000;
	Object obj = new Object();

	public void run(){
		while(true){
			synchronized(obj){
				if(tick>0){
					//只能try，因为run是复写了Runnable接口的run,接口的run没有抛
					//try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....sale : "+ tick--);
				}
			}
		}
	}
}


class  TicketDemo2
{
	public static void main(String[] args) {
		
		//只建立了一个Ticket对象，内存中只有一个tick成员变量，所以是共享数据
		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();

	}

五、函数对应的锁

1、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。

2、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

六单列模式：懒汉式的线程安全问题

//懒汉式：多线程访问时，会出现安全问题（重点）

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


	public  static  Single getInstance(){
		if(s==null) {		/ /使用双重判断，提高效率
		
			synchronized(Single.class)//每次都判断锁，比较低效
			{
				if(s==null)	//会出现线程安全问题
					//--->A;
					s = new Single();
			}
		}
		return s;
	}
}

七、死锁

出现原因：同步中嵌套同步，锁却不同

死锁示例演示代码：

class DeadLockTest implements Runnable {
	private boolean flag;

	DeadLockTest(boolean flag) {
		this.flag = flag;
	}

	@Override
	public void run() {
		// TODO Auto-generated method stub
		if (flag) {
			while (true) {
				synchronized (Lock.locka) {
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()
							+ "  if locka");

					synchronized (Lock.lockb) {
						System.out.println(Thread.currentThread().getName()
								+ "  if lockb");
					}
				}
			}
		}

		else {
			while (true) {
				synchronized (Lock.lockb) {
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()
							+ "  else lockb");

					synchronized (Lock.locka) {
						System.out.println(Thread.currentThread().getName()
								+ "  else locka");
					}
				}
			}

		}
	}
}

class Lock {

	public static Object locka = new Object();
	public static Object lockb = new Object();
}

public class DeadLock {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		DeadLockTest t1 = new DeadLockTest(true);
		DeadLockTest t2 = new DeadLockTest(false);

		Thread a = new Thread(t1);
		Thread b = new Thread(t2);
		a.start();
		b.start();

	}

}

八、线程间通讯

多个线程在操作同一个资源，但是操作的动作不同

线程唤醒机制中操作线程的方法：wait；notify(); notifyAll();

1、操作线程的方法使用在哪里？

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。

2、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个锁。

而锁可以是任意对象，所以可以被任意对象调用的方法定义Object类中。

多个生产者和消费者示例代码：

说明：
对于多个生产者和消费者，要使用while循环和notifyAll()

1、为什么要使用while判断标记？

原因：让被唤醒的线程再一次判断标记，避免直接向下执行，多次生产，却消费一次

2。、为什么要要使用notifyAll？

因为需要唤醒对方线程，如果只用notify，容易出现只唤醒本方线程的情况。导致程序中的所有线程都等待。

class Resource{
	private String name;
	private int count = 1;
	private boolean flag = false;
			//  t1    t2
	public synchronized void set(String name){
		
		while(flag)	//这里使用while，使线程每次被唤醒都判断标记，以免唤醒本方时，
				   //由于没有判断标记，而多次生产
			
			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();	//为了避免唤醒时，只唤醒了本方，在返回去判断时导致死锁，所以采用全部唤醒，
						 //又因为要循环判断标记，所以不会出现生产多次消费一次的情况
	}


	//  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();
		}
	}
}

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();

	}
}

九、 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

方法：

lock

unlock

newCondition()

Condition：替代了Object 、wait、 notify、 notifyAll

方法：

await();

signal();

signalAll();importjava.util.concurrent.locks.*;

使用Lock与Condition的多个生产者与消费者示例代码：

该示例中，实现了本方只唤醒对方操作

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

class Resource {
	private String name;
	private int count = 1;
	private boolean flag = false;
	// t1 t2
	private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

	// 创建两个condition对象，以便控制只唤醒对方
	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) {
			}
		}
	}
}

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();

	}
}

八如何停止线程？

1、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，

也就是线程结束。

2、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。

3、解决方法

Thread类提供该方法 interrupt(); 需处理异常。在catch语句中对循环条件进行修改，使循环终止。

守护线程:

setDaemon(boolean true)

将该线程标记为守护线程或用户线程。当正在运行的线程都是守护线程时，Java 虚拟机退出。

该方法必须在启动线程前调用。

在本例中，主线程结束后，剩下的都是守护线程，所以JVM退出，程序结束

停止线程示例演示代码：

public synchronized 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);
		//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");
	}
}

join方法

join可以用来临时加入线程执行。

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。

如果A执行到了B线程的join方法之前就有线程C在运行时，这时C和B会去争夺CPU执行权，A只有等到B执行完时，才开始执行，和C的状态不相关。

join方法示例代码：

class 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.join();	//主线程放弃执行权，等到t1执行完才能继续执行
		
		//Thread.sleep(10)；让t1获取执行权

		t2.start();

		//t1.join();	//哪个线程执行这个方法，那个线程就等待t1执行完才执行。

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