多线程

多线程
一、多线程的概述

要理解多线程，就必须理解线程。而要理解线程，就必须知道进程。

1、 进程

是一个正在执行的程序。

2、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。只要进程中有一个线程在执行，进程就不会结束。

一个进程中至少有一个线程。

3、多线程

在java虚拟机启动的时候会有一个java.exe的执行程序，也就是一个进程。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。JVM启动除了执行一个主线程，还有负责垃圾回收机制的线程。像种在一个进程中有多个线程执行的方式，就叫做多线程。

4、多线程存在的意义

多线程的出现能让程序产生同时运行效果。可以提高程序执行效率。

5、计算机CPU的运行原理

我们电脑上有很多的程序在同时进行，就好像cpu在同时处理这所以程序一样。但是，在一个时刻，单核的cpu只能运行一个程序。而我们看到的同时运行效果，只是cpu在多个进程间做着快速切换动作。

二、创建线程的方式

创建线程共有两种方式：继承方式和实现方式（简单的说）。

1、 继承方式

通过查找java的帮助文档API，我们发现java中已经提供了对线程这类事物的描述的类——Thread类。这第一种方式就是通过继
承Thread类，然后复写其run方法的方式来创建线程。

创建步骤：

a，定义类继承Thread。

b，复写Thread中的run方法。

目的：将自定义代码存储在run方法中，让线程运行。

c，创建定义类的实例对象。相当于创建一个线程。

d，用该对象调用线程的start方法。该方法的作用是：启动线程，调用run方法。

注：如果对象直接调用run方法，等同于只有一个线程在执行，自定义的线程并没有启动。

覆盖run方法的原因：

Thread类用于描述线程。该类就定义了一个功能，用于存储线程要执行的代码。该存储功能就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。

继承方式代码：

[java] view
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/*

创建两线程，和主线程交替运行。

*/

//创建线程Test

class Test extends Thread

{

private String name;

Test(String name)

{

super(name);

}

//复写run方法

public void run()

{

for(int x=0;x<60;x++)

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..run..."+x);

}

}

class ThreadTest

{

public static void main(String[] args)

{

new Test("one+++").start();//开启一个线程

new Test("tow———").start();//开启第二线程

//主线程执行的代码

for(int x=0;x<170;x++)

System.out.println("Hello World!");

}

}

2、 实现方式

使用继承方式有一个弊端，那就是如果该类本来就继承了其他父类，那么就无法通过Thread类来创建线程了。这样就有了第二种创建线程的方式：实现Runnable接口，并复习其中run方法的方式。

创建步骤：

a，定义类实现Runnable的接口。

b，覆盖Runnable接口中的run方法。目的也是为了将线程要运行的代码存放在该run方法中。

c，通过Thread类创建线程对象。

d，将Runnable接口的子类对象作为实参传递给Thread类的构造方法。
实现方式代码：

[java] view
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/*

需求：简单的卖票程序。

多个窗口卖票。

*/

class Ticket implements Runnable//extends Thread

{

private int tick = 100;

public void run()

{

while(true)

{

if(tick>0)

{

//显示线程名及余票数

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....sale : "+ tick--);

}

}

}

}

class TicketDemo

{

public static void main(String[] args)

{

//创建Runnable接口子类的实例对象

Ticket t = new Ticket();

//有多个窗口在同时卖票，这里用四个线程表示

Thread t1 = new Thread(t);//创建了一个线程

Thread t2 = new Thread(t);

Thread t3 = new Thread(t);

Thread t4 = new Thread(t);

t1.start();//启动线程

t2.start();

t3.start();

t4.start();

}

}

三、线程安全问题

1、导致安全问题的出现的原因：

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只执行了一部分，还没用执行完，另一个线程参与进来执行。导致共享数据的错误。

2、解决办法——同步

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。

在java中对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式——synchronized（同步）

这里也有两种解决方式，一种是同步代码块，还有就是同步函数。都是利用关键字synchronized来实现。

a、同步代码块

用法：

synchronized（对象）

{需要被同步的代码}

同步可以解决安全问题的根本原因就在那个对象上。其中对象如同锁。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。
同步代码块的代码如下：

[java] view
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/*

给卖票程序示例加上同步代码块。

*/

class Ticket implements Runnable

{

private int tick=100;

Object obj = new Object();

public void run()

{

while(true)

{

//给程序加同步，即锁

synchronized(obj)

{

if(tick>0)

{

try

{

//使用线程中的sleep方法，模拟线程出现的安全问题

//因为sleep方法有异常声明，所以这里要对其进行处理

Thread.sleep(10);

}

catch (Exception e)

{

}

//显示线程名及余票数

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..tick="+tick--);

}

}

}

}

}

b，同步函数

格式：

在函数上加上synchronized修饰符即可。

那么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。

同步函数代码如下：

[java] view
plaincopy

class Ticket implements Runnable

{

private int tick=100;

Object obj = new Object();

public void run()

{

while(true)

{

show();

}

}

//直接在函数上用synchronized修饰即可实现同步

public synchronized void show()

{

if(tick>0)

{

try

{

//使用线程中的sleep方法，模拟线程出现的安全问题

//因为sleep方法有异常声明，所以这里要对其进行处理

Thread.sleep(10);

}

catch (Exception e)

{

}

//显示线程名及余票数

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..tick="+tick--);

}

}

}

3、同步的前提

a，必须要有两个或者两个以上的线程。

b，必须是多个线程使用同一个锁。

4、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。

四、静态函数的同步方式

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。如：

类名.class 该对象的类型是Class

这就是静态函数所使用的锁。而静态的同步方法，使用的锁是该方法所在类的字节码文件对象。类名.class
静态函数同步方式代码如下：

[java] view
plaincopy

/*

加同步的单例设计模式————懒汉式

*/

class Single

{

private static Single s = null;

private Single(){}

public static void getInstance()

{

if(s==null)

{

synchronized(Single.class)

{

if(s==null)

s = new Single();

}

}

return s;

}

}

五、死锁

当同步中嵌套同步时，就有可能出现死锁现象。
死锁的代码如下：

[java] view
plaincopy

/*

写一个死锁程序

*/

//定义一个类来实现Runnable，并复写run方法

class LockTest implements Runnable

{

private boolean flag;

LockTest(boolean flag)

{

this.flag=flag;

}

public void run()

{

if(flag)

{

while(true)

{

synchronized(LockClass.locka)//a锁

{

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"------if_locka");

synchronized(LockClass.lockb)//b锁

{

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"------if_lockb");

}

}

}

}

else

{

while(true)

{

synchronized(LockClass.lockb)//b锁

{

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"------else_lockb");

synchronized(LockClass.locka)//a锁

{

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"------else_locka");

}

}

}

}

}

}

//定义两个锁

class LockClass

{

static Object locka = new Object();

static Object lockb = new Object();

}

class DeadLock

{

public static void main(String[] args)

{

//创建2个进程，并启动

new Thread(new LockTest(true)).start();

new Thread(new LockTest(false)).start();

}

}

六、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。
使用同步操作同一资源的代码：

[java] view
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/*

有一个资源

一个线程往里存东西，如果里边没有的话

一个线程往里取东西，如果里面有得话

*/

//资源

class Resource

{

private String name;

private String sex;

private boolean flag=false;

public synchronized void setInput(String name,String sex)

{

if(flag)

{

try{wait();}catch(Exception e){}//如果有资源时，等待资源取出

}

this.name=name;

this.sex=sex;

flag=true;//表示有资源

notify();//唤醒等待

}

public synchronized void getOutput()

{

if(!flag)

{

try{wait();}catch(Exception e){}//如果木有资源，等待存入资源

}

System.out.println("name="+name+"---sex="+sex);//这里用打印表示取出

flag=false;//资源已取出

notify();//唤醒等待

}

}

//存线程

class Input implements Runnable

{

private Resource r;

Input(Resource r)

{

this.r=r;

}

public void run()//复写run方法

{

int x=0;

while(true)

{

if(x==0)//交替打印张三和王羲之

{

r.setInput("张三",".....man");

}

else

{

r.setInput("王羲之","..woman");

}

x=(x+1)%2;//控制交替打印

}

}

}

//取线程

class Output implements Runnable

{

private Resource r;

Output(Resource r)

{

this.r=r;

}

public void run()//复写run方法

{

while(true)

{

r.getOutput();

}

}

}

class ResourceDemo2

{

public static void main(String[] args)

{

Resource r = new Resource();//表示操作的是同一个资源

new Thread(new Input(r)).start();//开启存线程

new Thread(new Output(r)).start();//开启取线程

}

}

七、停止线程

只有一种办法，那就是让run方法结束。

那怎么样让run方法结束呢

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。

停止线程，要设置一个flag标记，代码如下：

[java] view
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public void run()

{

while(flag)

{

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....run");

}

}