Java多线程基本使用

一、概念

1.进程

1.1进程：是一个正在进行中的程序，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。

1.2线程：就是进程中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。

1.3举例java VM：

Java VM启动的时候会有一个进程java.exe,该进程中至少有一个线程在负责java程序的运行，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

2.多线程存在的意义：提高执行效率

二、多线程的创建

1.多线程创建的第一种方式，继承Thread类

1.1定义类继承Thread，复写Thread类中的run方法是为了将自定义的代码存储到run方法中，让线程运行

1.2调用线程的start方法，该方法有两个作用：启动线程，调用run方法

1.3多线程运行的时候，运行结果每一次都不同，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)，cpu在做着快速的切换，以到达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抢cpu的执行权。这就是多线程的一个特性，随机性。谁抢到，谁执行，至于执行多久，cpu说了算。

public class Demo extends Thread{ 
    public void run(){ 
        for (int x = 0; x < 60; x++) { 
            System.out.println(this.getName()+"demo run---"+x); 
        } 
    } 
     
    public static void main(String[] args) { 
        Demo d=new Demo();//创建一个线程 
        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，而线程创建了但并没有运行 
        for (int x = 0; x < 60; x++) { 
            System.out.println("Hello World---"+x); 
        } 
    } 
 
}

2 创建多线程的第二种方式，步骤：

2.1定义类实现Runnable接口

2.2覆盖Runnable接口中的run方法：将线程要运行的代码存放到run方法中

2.3.通过Thread类建立线程对象

2.4.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

为什么要将Runnable接口的子类对象传递给Thread的构造函数：因为自定义的run方法所属的对象是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方法的所属对象

2.5.调用Thread类的start方法开启线程并调用Runnable接口子类的方法

/* 
 * 需求:简易买票程序,多个窗口同时卖票 
 */ 
public class Ticket implements Runnable { 
    private static int tick = 100; 
    Object obj = new Object(); 
    boolean flag=true; 
 
    public void run() { 
        if(flag){ 
            while (true) { 
                synchronized (Ticket.class) { 
                    if (tick > 0) { 
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
                                + "code:" + tick--); 
                    } 
                } 
            } 
        }else{ 
            while(true){ 
                show(); 
            } 
        } 
         
    } 
 
    public static synchronized void show() { 
        if (tick > 0) { 
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "show:" 
                    + tick--); 
        } 
    } 
 
} 
 
class ThisLockDemo { 
    public static void main(String[] args) { 
        Ticket t = new Ticket(); 
 
        Thread t1 = new Thread(t); 
        try { 
            Thread.sleep(10); 
        } catch (Exception e) { 
            // TODO: handle exception 
        } 
        t.flag=false; 
        Thread t2 = new Thread(t); 
        //Thread t3 = new Thread(t); 
        //Thread t4 = new Thread(t); 
 
        t1.start(); 
        t2.start(); 
        //t3.start(); 
        //t4.start(); 
    } 
}

3.实现方式和继承方式有什么区别

3.1.实现方式避免了单继承的局限性，在定义线程时建议使用实现方式

3.2.继承Thread类：线程代码存放在Thread子类run方法中

3.3.实现Runnable:线程代码存放在接口的子类run方法中

4.多线程-run和start的特点

4.1为什么要覆盖run方法呢:

Thread类用于描述线程，该类定义了一个功能，用于存储线程要运行的代码，该存储功能就是run方法，也就是说该Thread类中的run方法，用于存储线程要运行的代码

5.多线程运行状态

创建线程-运行---sleep()/wait()--冻结---notify()---唤醒

创建线程-运行---stop()—消亡

创建线程-运行---没抢到cpu执行权—临时冻结

6.获取线程对象及其名称

6.1.线程都有自己默认的名称，编号从0开始

6.2.static Thread currentThread():获取当前线程对象

6.3.getName():获取线程名称

6.4.设置线程名称:setName()或者使用构造函数

public class Test extends Thread{ 
     
    Test(String name){ 
        super(name); 
    } 
     
    public void run(){ 
        for (int x = 0; x < 60; x++) { 
            System.out.println((Thread.currentThread()==this)+"..."+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(); 
        t1.run(); 
        t2.run(); 
        for (int x = 0; x < 60; x++) { 
            System.out.println("main----"+x); 
        } 
    } 
}

三、多线程的安全问题

1.多线程出现安全问题的原因：

1.1.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

1.2.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

1.3.java对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式，就是同步代码块：

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执行权，也进不去，因为没有获取锁

2.同步的前提：

2.1.必须要有2个或者2个以上线程

2.2.必须是多个线程使用同一个锁

2.3.好处是解决了多线程的安全问题

2.4.弊端是多个线程需要判断锁，较消耗资源

2.5.同步函数

定义同步函数,在方法钱用synchronized修饰即可

/* 
 * 需求: 
 * 银行有一个金库，有两个储户分别存300元,每次存100元,存3次 
 * 目的:该程序是否有安全问题,如果有,如何解决 
 * 如何找问题: 
 * 1.明确哪些代码是多线程代码 
 * 2.明确共享数据 
 * 3.明确多线程代码中哪些语句是操作共享数据的 
 */ 
 
public class Bank { 
 
    private int sum; 
 
    Object obj = new Object(); 
 
    //定义同步函数,在方法钱用synchronized修饰即可 
    public synchronized void add(int n) { 
        //synchronized (obj) { 
            sumsum = sum + n; 
            try { 
                Thread.sleep(10); 
            } catch (InterruptedException e) { 
                // TODO Auto-generated catch block 
                e.printStackTrace(); 
            } 
            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(); 
    } 
}

6.同步的锁

6.1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

6.2.静态函数的锁是class对象

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

6.3.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

/* 
 * 需求:简��买票程序,多个窗口同时卖票 
 */ 
public class Ticket implements Runnable { 
    private static int tick = 100; 
    Object obj = new Object(); 
    boolean flag=true; 
 
    public void run() { 
        if(flag){ 
            while (true) { 
                synchronized (Ticket.class) { 
                    if (tick > 0) { 
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() 
                                + "code:" + tick--); 
                    } 
                } 
            } 
        }else{ 
            while(true){ 
                show(); 
            } 
        } 
         
    } 
 
    public static synchronized void show() { 
        if (tick > 0) { 
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "show:" 
                    + tick--); 
        } 
    } 
 
} 
 
class ThisLockDemo { 
    public static void main(String[] args) { 
        Ticket t = new Ticket(); 
 
        Thread t1 = new Thread(t); 
        try { 
            Thread.sleep(10); 
        } catch (Exception e) { 
            // TODO: handle exception 
        } 
        t.flag=false; 
        Thread t2 = new Thread(t); 
        //Thread t3 = new Thread(t); 
        //Thread t4 = new Thread(t); 
 
        t1.start(); 
        t2.start(); 
        //t3.start(); 
        //t4.start(); 
    } 
}

7.多线程，单例模式-懒汉式

懒汉式与饿汉式的区别：懒汉式能延迟实例的加载，如果多线程访问时，懒汉式会出现安全问题，可以使用同步来解决，用同步函数和同步代码都可以，但是比较低效，用双重判断的形式能解决低效的问题，加同步的时候使用的锁是该类锁属的字节码文件对象

/* 
 * 单例模式 
 */ 
//饿汉式 
public class Single { 
    private static final Single s=new Single(); 
    private Single(){} 
    public static Single getInstance(){ 
        return s; 
    } 
 
} 
 
//懒汉式 
class Single2{ 
    private static Single2 s2=null; 
    private Single2(){} 
    public static Single2 getInstance(){ 
        if(s2==null){ 
            synchronized(Single2.class){ 
                if(s2==null){ 
                    s2=new Single2();     
                } 
            } 
        } 
        return s2; 
    } 
} 
 
class SingleDemo{ 
    public static void main(String[] args) { 
        System.out.println("Hello World"); 
    } 
}

8.多线程-死锁

同步中嵌套同步会出现死锁

/* 
 * 需求:简易买票程序,多个窗口同时卖票 
 */ 
public class DeadTest implements Runnable { 
    private boolean flag; 
 
    DeadTest(boolean flag) { 
        this.flag = flag; 
    } 
 
    public void run() { 
        if (flag) { 
            synchronized(MyLock.locka){ 
                System.out.println("if locka"); 
                synchronized(MyLock.lockb){ 
                    System.out.println("if lockb"); 
                } 
            } 
        } else { 
            synchronized(MyLock.lockb){ 
                System.out.println("else lockb"); 
                synchronized(MyLock.locka){ 
                    System.out.println("else locka"); 
                } 
            } 
        } 
    } 
} 
 
class MyLock{ 
    static Object locka=new Object(); 
    static Object lockb=new Object(); 
} 
 
class DeadLockDemo { 
    public static void main(String[] args) { 
        Thread t1 = new Thread(new DeadTest(true)); 
        Thread t2 = new Thread(new DeadTest(false)); 
 
        t1.start(); 
        t2.start(); 
    } 
}