黑马程序员--Java基础之多线程

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Java之多线程整理（还好学过操作系统，还不至于太晕）

概述：

进程：是一个正在执行中的程序。
     每一个进程都有一个执行顺序，该顺序是一个执行路径，或者叫一个控制单元。
QQ或者迅雷，一启动就会在内存中分配一个空间，有个地址，进程就是用来标志这个空间的，用于封装里边的控制单元

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
该进程中至少有一个线程负责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。

一、Thread
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是Thread类。

java.lang.Thread

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执行权，cpu执行到谁，谁就运行。
明确一点：在某一个时刻，只能由一个程序在运行（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。可以形象把多线程的运行行为在互相抢夺cpu的执行权。

主线程运行main方法中的代码，自己开启的线程执行的是run方法

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说了算

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

class Demo extends Thread
{
pubilc void run()
{
for (int x=0;x<60;x++)
System.out.pringln("Demo run"+x);
}
}

class ThreadDemo
{
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。

}

二、创建线程两种方式
创建线程两种方式：继承方式和实现方式
创建线程的两种方式.png

实现方式和继承方式的区别：
实现方式好处：避免了单继承的局限性。在定义线程时，建议使用实现方式
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run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

创建线程的第二种方式：实现Runnable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

  三、同步代码块
售票问题出现打印0，-1，-2等错票，多线程的运行出现了安全问题。
原因：当多条语句在操作同一线程共享数据时，一个线程对多条语句执行了一部分，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的解决方式是同步代码块

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得cpu的执行权也进不去。经典例子：火车上的卫生间

同步的前提：
1.必须要有两个或者两个以上线程
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

四、同步函数的锁是this
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

Demo:
/*
同步函数的锁是this

卖票程序
通过该程序进行验证
使用两个线程来卖票：一个线程在同步代码块中，一个在同步函数中，都执行卖票动作

*/

class Ticket implements Runnable
{
private int ticket = 100;
Object obj = new Object();
boolean flag = true;

public void run()
{
if (flag)
{
while (true)
{
synchronized(this)
{
if (ticket > 0)
{
try {Thread.sleep(10);}catch (Exception e){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"........run......"+ticket--);
}
}
}
}
else 
while(true)
show();

}

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

}

class  ThisIsLock
{
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();
}
}

五、静态同步函数的锁是Class对象
如果同步函数被静态修饰后，使用的锁是什么呢？
不是this，因为静态方法中也不可以定义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

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

Demo：
/*
静态同步函数
*/

class Ticket implements Runnable
{
private static int ticket = 100;
//Object obj = new Object();
boolean flag = true;

public void run()
{
if (flag)
{
while (true)
{
synchronized(Ticket.class)
{
if (ticket > 0)
{
try {Thread.sleep(10);}catch (Exception e){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"........run......"+ticket--);
}
}
}
}
else 
while(true)
show();

}

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

}

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();
}
}

六、生产者消费者
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，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;

public synchronized void set(String name)
{
while(flag)
try
{
wait();
}
catch (Exception e)
{
}
this.name = name+"---"+count++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者........"+this.name);
flag = true;
this.notifyAll();//this.notify();只是用于两个线程，不适用于多线程。而且要用while循环多次判断flag
}

public synchronized void out()
{
while(!flag)
try
{
wait();
}
catch (Exception e)
{
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"........消费者......."+this.name);
flag = false;
this.notifyAll();
}

}

class Producer implements Runnable
{
private Resource r;
Producer(Resource r)
{
this.r = r;
}

public void run()
{
while (true)
{
r.set("商品");
}
}
}

class Consumer implements Runnable
{
private Resource r;
Consumer(Resource r)
{
this.r = r;
}

public void run()
{
while (true)
{
r.out();
}
}
}

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

Producer p = new Producer(r);
Consumer c = new Consumer(r);

Thread t1 = new Thread(p);
Thread t2 = new Thread(c);

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

JDK1.5中提供了多线程升级解决方案：
将同步synchronized替换成lock操作
将Object中的wait,notify,notifyAll替换了Condition对象。该对象可用lock锁进行获取

/*
JDK5.0升级版的生产者消费者问题

显式的lock
只唤醒对方线程
*/

import java.util.concurrent.locks.*;

class Resource
{
private String name;
private int count = 1;
private boolean flag = false;

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();
this.name = name+"---"+count++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者........"+this.name);
flag = true;
condition_con.signal();

}
finally
{
lock.unlock();
}

}

public synchronized 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 r;
Producer(Resource r)
{
this.r = r;
}

public void run()
{

while (true)
{
try
{
r.set("商品");
}
catch (InterruptedException e)
{
}
}
}
}

class Consumer implements Runnable
{
private Resource r;
Consumer(Resource r)
{
this.r = r;
}

public void run()
{
while (true)
{
try
{
r.out();
}
catch (InterruptedException e)
{
}

}
}
}

class ProducerConsumerDemo2
{
public static void main(String[] args) 
{
Resource r =new Resource();

Producer p = new Producer(r);
Consumer c = new Consumer(r);

Thread t1 = new Thread(p);
Thread t2 = new Thread(c);

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