Java 多线程

Java多线程
进程

线程（例：FlashGet）

多线程存在的意义（提高程序效率）

多线程的创建方式

多线程的特性

 

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。

 

在自定义代码中，自定义一个线程：

通过api的查找，java已经提供了对线程这类事物的描述，就Thread类

一、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。

3.      
调用线程的start方法，该方法两个作用：①启用线程；②调用run方法。

eg：

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();		//可启用线程并执行该线程的run方法。
//d.run();		//仅仅是对象调用，而线程创建了，并没有运行。
for(int x=0;x<60;x++)
{
System.out.println(“hello world!!....”+x);
}
}
}

发现每次运行结果都不同。

因为多个线程都在获取cpu的执行权，cpu执行到谁，谁就运行。

明确一点，在某一个时候，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。

我们可以形象的把多线程的运行行为看作在互相争夺cpu的执行权。

这就是多线程的一个特征：随机性，谁抢到谁执行，至于执行多长时间，cpu说了算。

为什么要覆盖run方法呢？

Thread类用于描述线程。

该类就是定义了一个功能，用于存储线程要运行的代码。该存储功能就是run方法。

主函数的运行代码就在main方法中。

 

eg:创建两个线程，和主线程交替运行。

class Test extends Thread
{
private String name;
Test(String name)
{
this.name=name;
}
/*以上代码可以换成：
Test(String name)
{
super(name);
}
*/
public void run()
{
for(int x=0;x<60;x++)
{
System.out.println(this.getName()+”run…”+x);
}
}
}
class ThreadTest
{
public static void main(String() args)
{
Test t1=new Test(“one”);
Test t2=new Test(“two”);
t1.start();
t2.start();
for(int x=0;x<60;x++)
{
System.out.println(“main….”+x);
}
}
}

 

原来线程都有自己默认的名称。Thread-编号（0开始），通过getName()获取。

注：Thread.currentThread()=this;

         static的Thread.currentThread();是获取当前线程对象。

         getName():获取线程名称。

         设置线程名称：setName或者构造函数（super()）。

二、创建线程的第二种方法，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。

5.      
调用Thread类的start方法，开启线程并调用Runnable接口
4000
子类的run方法。

以上4是因为自定义run方法所述的对象是Runnable接口的子类对象，所以要让线程去执行指定对象的run方法。就必须明确该run方法所属的对象。

实现方式和继承方式有什么区别？

实现方式好处：避免了但继承的局限性。

在定义线程是，建议使用实现方式。

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，线程代码存放在接口的子类的run方法。

 

多线程的安全性问题

问题原因：

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，其它线程不可以参与执行。

java对于多线程安全问题提供了专业的解决方式。

同步：①就是同步代码块。

synchronized(对象)

{

         需要被同步的代码;

}

对象：可以随便声明一个Object类，如：Object obj=new Object();

对象如同锁，尺有所得线程可以在同步中执行。没有尺有所得线程即使获取CPU的执行权，也进不去，因为没有获取锁。

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。

eg:

class Test extends Thread
{
private String name;
Test(String name)
{
this.name=name;
}
/*以上代码可以换成：
Test(String name)
{
super(name);
}
*/
public void run()
{
for(int x=0;x<60;x++)
{
System.out.println(this.getName()+”run…”+x);
}
}
}
class ThreadTest
{
public static void main(String() args)
{
Test t1=new Test(“one”);
Test t2=new Test(“two”);
t1.start();
t2.start();
for(int x=0;x<60;x++)
{
System.out.println(“main….”+x);
}
}
}

 

原来线程都有自己默认的名称。Thread-编号（0开始），通过getName()获取。

注：Thread.currentThread()=this;

         static的Thread.currentThread();是获取当前线程对象。

         getName():获取线程名称。

         设置线程名称：setName或者构造函数（super()）。

二、创建线程的第二种方法，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。

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。

以上4是因为自定义run方法所述的对象是Runnable接口的子类对象，所以要让线程去执行指定对象的run方法。就必须明确该run方法所属的对象。

实现方式和继承方式有什么区别？

实现方式好处：避免了但继承的局限性。

在定义线程是，建议使用实现方式。

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，线程代码存放在接口的子类的run方法。

 

多线程的安全性问题

问题原因：

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，其它线程不可以参与执行。

java对于多线程安全问题提供了专业的解决方式。

同步：①就是同步代码块。

synchronized(对象)

{

        
需要被同步的代码;

}

对象：可以随便声明一个Object类，如：Object obj=new Object();

对象如同锁，尺有所得线程可以在同步中执行。没有尺有所得线程即使获取CPU的执行权，也进不去，因为没有获取锁。

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。

eg:

/*
卖票
*/
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 Ticker();
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();
}
}

明确哪些代码该同步？（不可全部同步，那样失去了多线程的意义）
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。
同步②：
同步函数，把函数用”synchronized”修饰

eg:

public synchronized void add(int n)
{
……;
}

 
1>    
同步函数的锁是“this”；

2>    
如果同步函数被static修饰后，使用的锁是什么呢？

因静态方法中也可以不定义this，所以，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，锁即使它。

为了提高单例中，懒汉式的效率：

eg:

class Single
{
private static Single s=null;
private Single(){}
public static Single getInstance()
{
if(s==null)
{
synchronized(Single.class)
{
if(s==null)
s=new Single();
}
}
}
return s;
}

 
原写法（效率低）：

public static synchronized Single getInstance()	//这样每个对象都要访问判断锁
{
if(s=null)
s=new Single();
return s;
}

死锁

         A持有一个锁，B持有一个锁；A不放自己的锁要进B，B不放自己的锁要进A。结果：导致死锁（程序挂住不动了）。

通常出现在：同步中嵌套同步，而锁却不同。

eg:

class Test implements Runnable
{
private Boolean flag;
Test(Boolean flag)
{
this.flag=flag;
}
public void run()
{
if(flag)
{
synchronized(MyLock.locka)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+”……if locka”);
synchronized(MyLock.lockb)
{
Sytem.out.println(Thread.currentThread().getName()+”……if lockb”);
}
}
}
else
{
synchronize(MyLock.lockb)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+”…else lockb”);
synchronized(MyLock.locka)
{
System.out.pr
d332
intln(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();
}
}

 
多线程间通信

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。

eg:

Input→资源→Output

思考1：wait(),notify(),notifyAll(),用来操作线程为什么定义在了Object类中？

1>    
这些方法存在于同步中。

2>    
使用这些方法时必须要标识所属的同步的锁。

3>    
锁可以是任意对象，所以任意对象调用的方法一定定义在Object类中。

思考2：wait(),sleep()有什么区别？

                   wait():释放资源，释放锁。

                   sleep():释放资源，不释放锁。

wait():

notify():    //只能唤醒一个

notifyAll():         //可全部唤醒

都是用在同步中，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在Object类中。

 

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替换成了Condition对象。

该对象可以Lock锁进行获取，可以实现本方只唤醒对方的操作。

API帮助文档中Lock处的例子：

final Lock lock=new ReentrantLock();              
//多态

final Condition notFull=lock.newCondition();  //被实例化

final Condition notEmpty=lock.newCondition();

注：Condition，Lock都是接口。ReentrantLock为一个Lock的实现类；Lock中有一个方法newCondition(),返回绑定到此Lock市里的新Condition实例。

以上说明：接口不可以用new实例化对象，接口可以作为返回对象。

eg:

/*
假定有一个绑定的缓冲区，它支持 put 和 take 方法。如果试图在空的缓冲区上执行 take 操作，则在某一个项变得可用之前，线程将一直阻塞；如果试图在满的缓冲区上执行 put 操作，则在有空间变得可用之前，线程将一直阻塞。我们喜欢在单独的等待 set 中保存 put 线程和 take 线程，这样就可以在缓冲区中的项或空间变得可用时利用最佳规划，一次只通知一个线程。可以使用两个Condition实例来做到这一点。
*/
class BoundedBuffer {
final Lock lock = new ReentrantLock();
final Condition notFull  = lock.newCondition();
final Condition notEmpty = lock.newCondition();

final Object[] items = new Object[100];
int putptr, takeptr, count;

public void put(Object x) throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (count == items.length)
notFull.await();
items[putptr] = x;
if (++putptr == items.length) putptr = 0;
++count;
notEmpty.signal();
} finally {
lock.unlock();
}
}

public Object take() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (count == 0)
notEmpty.await();
Object x = items[takeptr];
if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;
--count;
notFull.signal();
return x;
} finally {
lock.unlock();
}
}
}

 
Lock:替代了synchronized。有lock()、unlock()、new
Condition()等方法。

Condition：替代了Object中的wait()、notify()、notifyAll()方法；有await()、signal()、signalAll()方法。

停止线程

1.      
定义循环结束标记

因为线程运行代码一般都是循环，只要控制了循环即可。

2.      
使用interrupt【中断】方法

该方法是结束线程的冻结状态，使线程回到运行状态中来。

注：stop方法已经过时不再使用。

         所以只有一种，run方法结束，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时，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类中提供该方法interrupt();

 

守护线程/用户线程

eg:

StopThread st=new StopThread();
Thread t1=new Thead(st);
Thread t2=new Thead(st);
t1.setDaemon(true);	//转成守护线程
t2.setDaemon(true);	//转成守护线程
t1.start();
t2.start();

 
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（即后台程序）时，Java虚拟机退出。该方法必须在启动线程前调用。(即前台程序，如：main中)

 

join方法

抢夺cpu执行权。主线程会等待该线程结束，才会继续执行。

用处：临时加入一个线程，让该线程运行完。

eg:

t1.start();
t1.join();
t2.start();

 
即：当A线程执行到了B线程的join()方法时，A就会等待。等B线程都执行完了，A才会执行。

 

优先级&；amp；yield方法

Thread.currentThread().toString();

toString()方法可显示出当前线程的：优先级、线程组、线程名称。

ThreadGroup线程组方法。

优先级越高、cpu执行会越多。

所有线程包括主线程的默认优先级为5【一共10级，1（MIN_PRIORITY）、5（NORM_PRIORITY）、10（MAX_PRIORITY）】

setPriority(int newPriority),更改线程优先级。

eg:

t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY)

yield()方法

暂停当前正在执行的程序对象，并执行其他线程。

eg:

Thread.yield();