黑马程序员,Java基础知识六:多线程

时间:2021-09-27 00:47:41

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。

黑马程序员,Java基础知识六:多线程

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");
	}
}