自学 java 笔记 day11（多线程）

知识点：多线程概述、创建线程-继承Thread类、-run和start特点、获取线程对象及名称、实现Runnable接口、多线程安全问题、多线程同步代码块、多线程同步函数、同步函数的锁是this、静态同步函数的锁是Class对象、多线程单例设计懒汉式、多线程死锁

进程：正在进行中的程序

*进程是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有自己独立的一块内存空间，一个进程中可以有多个线程。比如在Windows系统中，一个运行的xx.exe就是一个进程。

*Java程序的进程里有几个线程:主线程, 垃圾回收线程(后台线程)

线程：就是进程中的一个负责程序执行的控制单元（执行路径）一个进程可以多执行路径，成为多线程。

*线程是指进程中的一个执行任务(控制单元)，一个进程中可以运行多个线程,多个线程可共享数据。

*一个进程中至少要有一个线程。为了提高效率，可以在一个进程中开启多个控制单元。 并发运行。如：多线程下载软件。

每一个线程都有自己运行的内容，这个内容成为多线程要执行的任务

多线程是为了同步完成多项任务,不是为了提供运行效率,通过提高资源使用效率来提高系统的效率.

多线程的利弊

*完成同时运行，但是通过程序运行的结果发现，虽然同时运行，但是每一次结果都不一致。

*因为多线程存在一个特性：随机性。

*造成的原因：CPU在瞬间不断切换去处理各个线程而导致的。 可以理解成多个线程在抢cpu资源

线程与进程的比较

*线程具有许多传统进程所具有的特征，故又称为轻型进程(Light—Weight Process)或进程元；而把传统的进程称为重型进程(Heavy—Weight Process)，它相当于只有一个线程的任务。在引入了线程的操作系统中，通常一个进程都有若干个线程，至少需要一个线程。

*进程与线程的区别：

1.进程有独立的进程空间，进程中的数据存放空间（堆空间和栈空间）是独立的。

2.线程的堆空间是共享的，栈空间是独立的，线程消耗的资源也比进程小，相互之间可以影响的。

/*
进程：正在进行中的程序(直译).

线程：就是进程中一个负责程序执行的控制单元(执行路径)
一个进程中可以多执行路径，称之为多线程。

一个进程中至少要有一个线程。

开启多个线程是为了同时运行多部分代码。

每一个线程都有自己运行的内容。这个内容可以称为线程要执行的任务。

多线程好处：解决了多部分同时运行的问题。

多线程的弊端：线程太多回到效率的降低。

其实应用程序的执行都是cpu在做着快速的切换完成的。这个切换是随机的。

JVM启动时就启动了多个线程，至少有两个线程可以分析的出来。

1，执行main函数的线程，
该线程的任务代码都定义在main函数中。

2，负责垃圾回收的线程。

*/

创建线程

1、继承Thread类

子类覆写父类中的run方法，将线程运行的代码存放在run中。

建立子类对象的同时线程也被创建。

通过调用start方法开启线程。

2、实现Runnable接口

子类覆盖接口中的run方法。

通过Thread类创建线程，并将实现了Runnable接口的子类对象作为参数传递给Thread类的构造函数。

Thread类对象调用start方法开启线程。

可使用匿名内部类来写

Thread类中run()和start()方法的区别如下：

run()方法:在本线程内调用该Runnable对象的run()方法，可以重复多次调用；

start()方法:启动一个线程，调用该Runnable对象的run()方法，不能多次启动一个线程；

获取线程对象及名称

Thread.currentThread().getName()

/*
如何创建一个线程呢？

创建线程方式一：继承Thread类。

步骤：
1，定义一个类继承Thread类。
2，覆盖Thread类中的run方法。
3，直接创建Thread的子类对象创建线程。
4，调用start方法开启线程并调用线程的任务run方法执行。

可以通过Thread的getName获取线程的名称 Thread-编号(从0开始)

主线程的名字就是main。
*/

class Demo extends Thread
{
private String name;
Demo(String name)
{
super(name);
//this.name = name;
}
public void run()
{
for(int x=0; x<10; x++)
{
//for(int y=-9999999; y<999999999; y++){}
System.out.println(name+"....x="+x+".....name="+Thread.currentThread().getName());
}
}
}

class ThreadDemo2
{
public static void main(String[] args)
{

/*
创建线程的目的是为了开启一条执行路径，去运行指定的代码和其他代码实现同时运行。

而运行的指定代码就是这个执行路径的任务。

jvm创建的主线程的任务都定义在了主函数中。

而自定义的线程它的任务在哪儿呢？
Thread类用于描述线程，线程是需要任务的。所以Thread类也对任务的描述。
这个任务就通过Thread类中的run方法来体现。也就是说，run方法就是封装自定义线程运行任务的函数。

run方法中定义就是线程要运行的任务代码。

开启线程是为了运行指定代码，所以只有继承Thread类，并复写run方法。
将运行的代码定义在run方法中即可。

*/
//
//		Thread t1 = new Thread();

Demo d1 = new Demo("旺财");
Demo d2 = new Demo("xiaoqiang");
d1.start();//开启线程，调用run方法。

d2.start();
System.out.println("over...."+Thread.currentThread().getName());
}
}
//调用run和调用start有什么区别？

方式一示例

class Demo extends Thread
{
private String name;
Demo(String name)
{
//		super(name);
this.name = name;
}
public void run()
{
int[] arr = new int[3];
System.out.println(arr[3]);
for(int x=0; x<10; x++)
{
System.out.println("....x="+x+".....name="+Thread.currentThread().getName());
}
}
}

class ThreadDemo3
{
public static void main(String[] args)
{
Demo d1 = new Demo("旺财");
Demo d2 = new Demo("xiaoqiang");
d1.start();

d2.start();

System.out.println(4/0);//throw new ArithmeticException();

for(int x=0; x<20; x++)
{
System.out.println(x+"...."+Thread.currentThread().getName());
}
}
}

多线程运行图示



创建线程的第二种方式：实现Runnable接口。

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。

/*
创建线程的第一种方式:继承Thread类。

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，覆盖接口中的run方法，将线程的任务代码封装到run方法中。
3，通过Thread类创建线程对象，并将Runnable接口的子类对象作为Thread类的构造函数的参数进行传递。
为什么？因为线程的任务都封装在Runnable接口子类对象的run方法中。
所以要在线程对象创建时就必须明确要运行的任务。

4，调用线程对象的start方法开启线程。

实现Runnable接口的好处：
1，将线程的任务从线程的子类中分离出来，进行了单独的封装。
按照面向对象的思想将任务的封装成对象。
2，避免了java单继承的局限性。

所以，创建线程的第二种方式较为常用。

*/

class Demo implements Runnable//extends Fu //准备扩展Demo类的功能，让其中的内容可以作为线程的任务执行。
//通过接口的形式完成。
{
public void run()
{
show();
}
public void show()
{
for(int x=0; x<20; x++)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....."+x);
}
}
}

class  ThreadDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Demo d = new Demo();
Thread t1 = new Thread(d);
Thread t2 = new Thread(d);
t1.start();
t2.start();

//		Demo d1 = new Demo();
//		Demo d2 = new Demo();
//		d1.start();
//		d2.start();
}
}

多线程状态视图



多线程安全问题

*导致安全问题的出现的原因：

多个线程访问出现延迟。

线程随机性。

注：线程安全问题在理想状态下，不容易出现，但一旦出现对软件的影响是非常大的。

我们可以通过Thread.sleep(longtime)方法来简单模拟延迟情况。

总结：

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，其他线程不可以参与执行。

多线程安全问题的解决方法

*三种方法：

同步代码块：

格式：

synchronized(obj)

{

//obj表示同步监视器,是同一个同步对象

/**.....

TODOSOMETHING

*/

}

同步方法：

格式：

在方法上加上synchronized修饰符即可。（一般不直接在run方法上加！）

synchronized 返回值类型方法名(参数列表)

{

/**.....

TODO SOMETHING

*/

}

同步方法的同步监听器其实的是this

静态方法的同步

*static不能和 this连用

*静态方法的默认同步锁是当前方法所在类的.class对象

*静态的同步函数使用的锁是 该函数所属字节码文件对象

*可以用 getClass方法获取，也可以用当前 类名.class 表示。

同步锁：

jkd1.5后的另一种同步机制：

通过显示定义同步锁对象来实现同步，这种机制，同步锁应该使用Lock对象充当。

在实现线程安全控制中，通常使用ReentrantLock(可重入锁)。使用该对象可以显示地加锁和解锁。

具有与使用synchronized 方法和语句所访问的隐式监视器锁相同的一些基本行为和语义，但功能更强大。

public class X {

privatefinal ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

//定义需要保证线程安全的方法

publicvoid m(){

//加锁

lock.lock();

try{

//...method body

}finally{

//在finally释放锁

lock.unlock();

}

}

}

Ticket卖票示例

/*
需求：卖票。
*/
/*
线程安全问题产生的原因：

1，多个线程在操作共享的数据。
2，操作共享数据的线程代码有多条。

当一个线程在执行操作共享数据的多条代码过程中，其他线程参与了运算。
就会导致线程安全问题的产生。

解决思路；
就是将多条操作共享数据的线程代码封装起来，当有线程在执行这些代码的时候，
其他线程时不可以参与运算的。
必须要当前线程把这些代码都执行完毕后，其他线程才可以参与运算。

在java中，用同步代码块就可以解决这个问题。

同步代码块的格式：
synchronized(对象)
{
需要被同步的代码 ；
}

同步的好处：解决了线程的安全问题。

同步的弊端：相对降低了效率，因为同步外的线程的都会判断同步锁。

同步的前提：同步中必须有多个线程并使用同一个锁。

class Ticket implements Runnable
{
private static  int num = 100;
//	Object obj = new Object();
boolean flag = true;
public void run()
{
//		System.out.println("this:"+this.getClass());

if(flag)
while(true)
{
synchronized(Ticket.class)//(this.getClass())
{
if(num>0)
{
try{Thread.sleep(10);}catch (InterruptedException e){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".....obj...."+num--);
}
}
}
else
while(true)
this.show();
}

public static synchronized void show()
{
if(num>0)
{
try{Thread.sleep(10);}catch (InterruptedException e){}

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".....function...."+num--);
}
}
}

class StaticSynFunctionLockDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Ticket t = new Ticket();

//		Class clazz = t.getClass();
//
//		Class clazz = Ticket.class;
//		System.out.println("t:"+t.getClass());

Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);

t1.start();
try{Thread.sleep(10);}catch(InterruptedException e){}
t.flag = false;
t2.start();
}
}

储户存钱示例

/*
需求:储户，两个，每个都到银行存钱每次存100，，共存三次。
*/

class Bank
{
private	int	sum;
//	private	Object obj = new Object();
public synchronized	void add(int num)//同步函数
{
//		synchronized(obj)
//		{
sum	= sum +	num;
//			-->
try{Thread.sleep(10);}catch(InterruptedException e){}
System.out.println("sum="+sum);
//		}
}
}

class Cus implements Runnable
{
private	Bank b = new Bank();
public void	run()
{
for(int	x=0; x<3; x++)
{
b.add(100);
}
}
}

class BankDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Cus	c =	new	Cus();
Thread t1 =	new	Thread(c);
Thread t2 =	new	Thread(c);
t1.start();
t2.start();
}
}

多线程下的单例

/*
多线程下的单例

*/

//饿汉式
class Single
{
private static final Single s = new Single();
private Single(){}
public static Single getInstance()
{
return s;
}
}

//懒汉式

加入同步为了解决多线程安全问题。

加入双重判断是为了解决效率问题。

class Single
{
private static Single s = null;

private Single(){}

public static Single getInstance()
{
if(s==null)
{
synchronized(Single.class)
{
if(s==null)
//				-->0 -->1
s = new Single();
}
}
return s;
}
}
class  SingleDemo
{
public static void main(String[] args)
{
System.out.println("Hello World!");
}
}

死锁 示例1

/*
死锁：常见情景之一：同步的嵌套。

*/
class Ticket implements Runnable
{
private  int num = 100;
Object obj = new Object();
boolean flag = true;
public void run()
{
if(flag)
while(true)
{
synchronized(obj)
{
show();
}
}
else
while(true)
this.show();
}

public synchronized void show()
{

synchronized(obj)
{
if(num>0)
{
try{Thread.sleep(10);}catch (InterruptedException e){}

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".....sale...."+num--);
}
}
}
}

class DeadLockDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Ticket t = new Ticket();
//		System.out.println("t:"+t);

Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);

t1.start();
try{Thread.sleep(10);}catch(InterruptedException e){}
t.flag = false;
t2.start();
}
}

死锁示例2

class Test implements Runnable
{
private boolean flag;
Test(boolean flag)
{
this.flag = flag;
}

public void run()
{

if(flag)
{
while(true)
synchronized(MyLock.locka)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..if   locka....");
synchronized(MyLock.lockb)				{

System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..if   lockb....");
}
}
}
else
{
while(true)
synchronized(MyLock.lockb)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..else  lockb....");
synchronized(MyLock.locka)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..else   locka....");
}
}
}

}

}

class MyLock
{
public static final Object locka = new Object();
public static final Object lockb = new Object();
}

class DeadLockTest
{
public static void main(String[] args)
{
Test a = new Test(true);
Test b = new Test(false);

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