黑马程序员，Java基础知识六：多线程

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。

主线程

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。另外，JVM启动了不止一个线程，还有负责垃圾回收机制的线程。

定义线程

Thread类是JAVA对线程这类事物描述的类。该类中定义了创建线程对象的方法(构造函数)，提供了要被线程执行的代码存储的位置（run方法），还定义了开启线程运行的方法(start方法)。以及其他的一些操作线程的方法：currentThead，getName，sleep，setDaemon等。

创建线程的第一种方式，继承Thread类：

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，作用：启动线程，调用run方法。

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。

}
}

在这个程序中，我们发现每一次的运行结果都不一样。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)

而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。这也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。
而为什么要覆盖run方法呢？因为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Runnable接口

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。

为什么要将Runnable接口的子类对象传递给Thread的构造函数呢？因为，自定义的run方法所属的对象是Runnable接口的子类对象，我们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。

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();
｝
｝

这是一个简单的卖票程序，让多个窗口同时卖票。然而通过分析，我们发现，在结果中会打印出0，-1，-2等错票。这说明多线程的运行出现了安全问题。

多线程的安全问题。

问题的原因：

由于cpu不断的快速切换，多线程具备随机性，也存在了安全问题，问题产生需要两个关键点：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。当两个关键点都具备时，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。 

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为多线程的安全问题提供了专业的解决方式：同步。同步有两种表现形式：同步代码块和同步函数，他们的区别是同步函数使用的锁是this，而同步代码块使用的锁可以是任意对象。同步函数是在函数上权限修饰符之后添加synchronized，而同步代码块则是如下：

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。就好像我们去上厕所时，发现卫生间里面已经有人时，就不能再进去了，里面的那个人占有了卫生间（锁），只有等他出来别人才能进去，这意味着一次只允许一个线程执行这段代码，这保证了程序有条不紊的进行，而不出现死锁（因为资源矛盾而停止运行）的情况。

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。

3，必须保证同步中只能有一个线程在运行。

同步的优弊：

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，无形中降低了程序的运行效率。

注意：

对于static的同步函数，使用的锁不是this，而是类名.class，它是该类的字节码文件对象，这涉及到了单例设计模式的懒汉式。

死锁

死锁就是在同步中嵌套同步，当出现双方都持有锁但又在请求对方的锁时，线程就无法运行下去，死锁是多线程出现的一种安全问题，应该尽量避免。

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();

}
}

线程间通讯

当多个线程在操作同一个资源，但是操作的动作不同时，需要让它们的线程之间进行通讯，它里面涉及到一种等待/唤醒的机制，是常见的生产者消费者问题。

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){}
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();
}
}

wait，notify，notifyAll，这些方法都使用在同步中，因为要对持有监视器(锁)的线程操作，也只有同步才具有锁。

为什么这些操作线程的方法要定义在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。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。

wait和sleep同样是让线程进入block状态的方法，那它们有什么区别呢？

wait：释放CPU执行权，释放锁。

sleep：释放CPU执行权，不释放锁。

另外，还有一个yield方法，是临时暂停的功能，它其实是让线程释放执行权。

临时加入执行join（）

当A线程执行到了B线程的.join()方法时，A就会等待，直到B线程都执行完了，A才会执行。使用join方法可以临时加入线程执行。

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.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);

t2.start();

t1.join();
System.out.println("over");
}
}

停止线程

如何停止线程？

stop方法已经过时了，现在停止线程的方法只有一种，run方法结束。

一般开启多线程运行，运行代码都是循环结构。只要定义循环结束的标记，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时，我们需要对冻结进行清除，强制让线程恢复到运行状态中来，然后就可以操作标记让线程结束。而java的Thread类提供了该方法interrupt()，它可以强制让线程从冻结状态恢复到运行状态，不过使用interrupt方法会抛出InterruptedException异常。

class StopThread implements Runnable
{
private boolean flag =true;
public void run()
{
while(flag)
{

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");
}
}