黑马程序员——java的多线程

时间:2023-02-20 09:49:10

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前言:通过观看毕向东老师的java基础视频,查漏补缺,将一些自己掌握的还不牢固的知识写出来,希望和大家交流分享。

一、进程与线程

       进程:正在执行的程序。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:把进程中的功能分成各个部分,每个部分有一个线程控制。它是进程中的一个独立的控制单元。

       多线程:在一个进程中有多个线程执行的方式,就叫做多线程。如在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。

       多线程的意义: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。

二、创建线程的方式

       两种方法:继承Thread类和实现Runnable接口(建议使用,因为java是单继承,多实现,一旦继承Thread类后就不能继承其他类了)。

       1)继承方式步骤:

           1.定义类继承Thread。

           2.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。

           3.创建定义类的实例对象。相当于创建一个线程。

           4.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。

               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。

           代码示例:           

package thread;


/**
* 用继承的方式创建线程
* @author songwenju
*
*/
class Test extends Thread{

public Test(String name) {
super(name);
}

//覆写run方法
@Override
public void run() {
//打印线程内部信息,当执行输出20次后线程结束。
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---->"+i);
}
}
}

public class ThreadByExtend{
public static void main(String[] args) {
//开启一个线程
new Test("线程1").start();
//开启第二个线程
new Test("线程2").start();

//打印主线程的信息
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("主线程---->"+i);
}
}
}
运行结果:

黑马程序员——java的多线程

执行是随机、交替执行的,每一次运行的结果都会不同

2)实现方式步骤:

    1.定义类实现Runnable的接口。

    2.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。

    3.通过Thread类创建线程对象。

    4.将Runnable接口的子类对象作为实参传递给Thread类的构造方法。

    5.调用Thread类中start方法启动线程。start方法会自动调用Runnable接口子类的run方法。

    代码示例:
package thread;

/**
* 实现Runnable接口来创建线程类
* @author songwenju
*
*/
class Ticket implements Runnable{
private int num = 20;

//实现run方法
@Override
public void run() {
while (true) {
if (num > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出第————>"+num--+"张票");
}else {
break;
}
}
}
}

public class ThreadByImplement {
public static void main(String[] args) {
//定义一个线程对象。
Ticket ticket = new Ticket();
//开启三个线程:使用Thread(Runnable target, String name)这个构造方法分配新的 Thread 对象。
new Thread(ticket,"窗口一").start();
new Thread(ticket,"窗口二").start();
new Thread(ticket,"窗口三").start();
}
}
结果:

黑马程序员——java的多线程

三、线程的状态
        被创建:等待启动,调用start启动。
        运行状态:具有执行资格和执行权。
        临时状态(阻塞):有执行资格,但是没有执行权。
        冻结状态:遇到sleep(time)方法和wait()方法时,失去执行资格和执行权,sleep方法时间到或者调用notify()方法时,获得执行资格,变为临时状态。
        消忙状态:stop()方法,或者run方法结束。
注:当已经从创建状态到了运行状态,再次调用start()方法时,就失去意义了,java运行时会提示线程状态异常。

图示:

黑马程序员——java的多线程

四、线程的安全
      1.导致线程出现安全问题的原因:
         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。
         简单来说:a、多个线程访问出现延迟。b、线程随机性
      2.解决办法——线程同步: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。
        使用synchronized(同步)关键字
         同步有两种方式:同步代码块和同步函数
        a、同步代码块
            格式:
            synchronized(监听类对象){
                    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。
          代码示例:

package thread;

/**
* 为run方法加同步代码块
* @author songwenju
*
*/
class Ticket implements Runnable{
private int num = 50;

//实现run方法
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (Ticket.class) {
if (num > 0) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出第————>"+num--+"张票");
}else {
break;
}
}
}
}
}

public class ThreadByImplement {
public static void main(String[] args) {
//定义一个线程对象。
Ticket ticket = new Ticket();
//开启三个线程:使用Thread(Runnable target, String name)这个构造方法分配新的 Thread 对象。
new Thread(ticket,"窗口一").start();
new Thread(ticket,"窗口二").start();
new Thread(ticket,"窗口三").start();
}
}
b、同步函数

格式: 在函数上加上synchronized修饰符即可。

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。

代码示例:

package thread;

/**
* 为run方法加同步代码块
* @author songwenju
*
*/
class Ticket2 implements Runnable{
private int num = 50;

//实现run方法
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
sale();
}
}
public synchronized void sale(){
if (num > 0) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出第————>"+num--+"张票");
}
}
}

public class ThreadDemo2 {
public static void main(String[] args) {
//定义一个线程对象。
Ticket2 ticket = new Ticket2();
//开启三个线程:使用Thread(Runnable target, String name)这个构造方法分配新的 Thread 对象。
new Thread(ticket,"窗口一").start();
new Thread(ticket,"窗口二").start();
new Thread(ticket,"窗口三").start();
}
}
3.注意事项:

     a.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。

    b.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。

    c.如何寻找多线程中的安全问题

       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。

五、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

经典示例:  

package thread;

/**
* 加同步的单例模式——懒汉式
* @author songwenju
*
*/
public 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;
}
}
六、死锁

当同步中嵌套同步时,就有可能出现死锁现象。

代码示例:

package thread;

/**
* 一个死锁程序
* @author songwenju
*
*/

//定义一个类来实现Runnable,并覆写run方法。
class LockTest implements Runnable{
private boolean flag;
public LockTest(boolean flag) {
this.flag = flag;
}

@Override
public void run() {
if (flag) {
while (true) {
synchronized (LockClass.locka) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->if_locka");
synchronized (LockClass.lockb) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->if_lockb");
}

}
}
}else {
while (true) {
synchronized (LockClass.lockb) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"--->else_lockb");
synchronized (LockClass.locka) {
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();
}
public class DeadLock {
public static void main(String[] args) {
//创建2个进程,并启动
new Thread(new LockTest(true),"线程1").start();
new Thread(new LockTest(false),"线程2").start();
}
}

运行结果:程序卡住,不能继续执行

黑马程序员——java的多线程

七、线程间通信

       多个线程在操作同一个资源,但是操作的动作不同。

      使用wait(),notify(),notifyAll()这几个方法来实现线程的通信。

代码示例:生产者与消费者问题

package thread;

/**
* 生产者与消费者问题
* 假设有一个容器
* 如果里面为空时,一个线程负责生产资源
* 如果不为空,一个线程负责消费资源
* @author songwenju
*
*/

//资源
class Resource{
private String name;
private String weight;
//为true时表示有值可取,为false时表示需要新值放入。
 private boolean flag = false;

public synchronized void setInput(String name, String weight){
if (flag) {
try {
wait();//如果有资源,等待被消费
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
this.name = name;
this.weight = weight;
System.out.println("生产者生产了"+name + ",重量为:"+weight);
flag = true;//表示有资源
notify();//唤醒等待
}

public synchronized void getOutput(){
if (!flag) {
try {
wait();//如果没有资源,等待被生产
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("消费者消费了 "+name +",重量 为:"+weight);
flag = false;//表示资源被消费
notify();//唤醒等待
}

}
//控制生产者的线程
class Input implements Runnable{
private Resource r;
public Input(Resource r) {
this.r = r;
}

@Override
public void run() {
int x = 0;
for (int i = 0; i < 100; i++) {
if (x == 0) {
r.setInput("牛奶", "10kg");
}else {
r.setInput("面板", "20kg");
}
x = (x+1)%2; //控制交替打印

}
}
}
//控制消费者的线程
class Output implements Runnable{
private Resource r;
public Output(Resource r) {
this.r = r;
}

@Override
public void run() {
while (true) {
r.getOutput();
}
}
}

public class ResourceDemo {
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();//开启生产者线程
new Thread(new Output(r)).start();//开启消费者线程
}
}
执行结果:
黑马程序员——java的多线程

几个问题:

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

                a,这些方法存在与同步中。

                b,使用这些方法时必须要标识所属的同步的锁。同一个锁上wait的线程,只可以被同一个锁上的notify唤醒。

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

        2)wait(),sleep()有什么区别?

              wait():释放cpu执行权,释放锁。

              sleep():释放cpu执行权,不释放锁。

        3)为甚么要定义notifyAll?

        因为在需要唤醒对方线程时。如果只用notify,容易出现只唤醒本方线程的情况。导致程序中的所以线程都等待。

八、join方法

        当A线程执行到了b线程的.join()方法时,A线程就会等待,等B线程都执行完,A线程才会执行。(此时B和其他线程交替运行。)join可以用来临时加入线程执行。

九、setPriority()方法用来设置优先级

        MAX_PRIORITY 最高优先级10

        MIN_PRIORITY   最低优先级1

        NORM_PRIORITY 分配给线程的默认优先级

十、yield()方法可以暂停当前线程,让其他线程执行。

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