黑马程序员_Java_多线程

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一、多线程概述

1、进程、线程与多线程

进程是一个正在执行的程序，每一个进程都有一个执行顺序，该顺序是一个执行路径，或者叫一个控制单元。比如虚拟机启动时有一个java.exe的执行程序就是一个进程。

线程属于某个进程，不能自动运行，要由进程启动执行，进行控制。线程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。每个独立线程代表一个独立操作。

一个进程中有多个线程，称为多线程。虚拟机启动的时候就是多线程，JVM 启动不止一个线程，至少有：一个主线程和一个负责垃圾回收的线程。多线程提高了程序的运行效率，但线程太多会导致效率的降低，因为线程的执行依靠的是CPU的来回切换。

二、线程的创建方式

线程有两种创建方式，分别是继承Thread类和实现Runnable接口。

2.1 继承Thread类的创建步骤：

⑴定义类继承Thread类；

⑵复写Thread中的run方法，用于存储线程要执行的代码；

⑶调用线程的start方法启动线程。

代码示例：

<span style="font-size:12px;">package demo.thread;

public class ThreadDemo {

 public static void main(String[] args) {
  Demo demo=new Demo();
  demo.start();//3,调用线程的start方法启动线程
 }

}

class Demo extends Thread{//1,定义类继承Thread 

 public void run() {//2,复写Thread中的run方法,用于存储线程要执行的代码
  System.out.println("demo run");
  System.out.println(this.getName());
  return;
 }
 

}</span>

2.2 实现Runnable接口的创建步骤：

⑴定义类实现Runnable接口；

⑵复写Runnable接口中的run方法，用于存储线程要执行的代码；

⑶创建自定义的Runnable的子类对象；

⑷将Runnable接口的子类对象作为参数传给Thread类的构造函数；

⑸调用Thread类的start方法开启线程。

代码示例：

<span style="font-size:12px;">package demo.thread;

public class ThreadDemo {

 public static void main(String[] args) {
  Demo demo=new Demo();//3,创建自定义的Runnable的子类对象；
  Thread t=new Thread(demo);//4,将Runnable接口的子类对象作为参数传给Thread类的构造函数；
  t.start();//5,调用Thread类的start方法开启线程。
 }

}

class Demo implements Runnable{//1,定义类实现Runnable接口；

 public void run() {//2,复写Runnable接口中的run方法，用于存储线程要执行的代码；
  System.out.println("demo run");
  return;
 }
 

}</span>

2.3 用匿名内部类实现两种线程：

用匿名内部类继承Thread类和实现Runnable接口，方便代码的书写。

代码示例：

<span style="font-size:12px;">package demo.thread;

public class ThreadTestDemo {

 public static void main(String[] args) {
  new Thread(){//匿名内部类继承Thread类
   public void run(){//复写Thread中的run方法，用于存储线程要执行的代码；
    for(int x=0;x<100;x++){
     System.out.print(Thread.currentThread().getName()+",..."+x);
     
    }
   }
  }.start();//调用线程的start方法启动线程。
  
  //定义类实现Runnable接口；
  new Thread(/*创建自定义的Runnable的子类对象；将Runnable接口的子类对象作为参数传给Thread类的构造函数*/
    new Runnable(){

   public void run() {//复写Runnable接口中的run方法，用于存储线程要执行的代码；
    for(int x=0;x<100;x++){
     System.out.print(Thread.currentThread().getName()+",..."+x);
     
    }
   }
  }).start();//调用Thread类的start方法开启线程。
  
  for(int x=0;x<100;x++){
   System.out.print(Thread.currentThread().getName()+",..."+x);
   
  }
 }

}
</span>

两种创建方式的区别：

继承Thread类：线程代码存放于Thread子类的run方法中，无法继承其他类。

实现Runnable接口：线程代码存放于Runnable子类的run方法中，避免了单继承的局限性，定义线程时，推荐使用实现的方法。

三、 Thread类常用方法

⑴获取当前线程对象，通过currentThread()方法获取当前线程对象

<span style="font-size:12px;">    System.out.print(Thread.currentThread());</span>

⑵获取线程名字，通过getName()方法获取线程对象的名字

<span style="font-size:12px;">    System.out.print(Thread.currentThread().getName());
</span>

⑶设置线程名字，通过setName()方法获取线程对象的名字

<span style="font-size:12px;">    Thread.currentThread().setName("Java多线程");</span>

⑷休眠，sleep()方法

<span style="font-size:12px;">    Thread.sleep(10);//休眠10毫秒</span>

⑸守护setDaemon()，设置一个线程为守护线程，该线程不会单独执行，当其他非守护线程都结束后自动退出

<span style="font-size:12px;">    Thread.setDaemon(true);//设置为守护线程</span>

⑹加入join()，当前线程暂停，等待指定的线程执行结束后，当前线程再继续

<span style="font-size:12px;">    Thread.join();//等待该线程结束后，当前线程继续执行</span>

⑺yield()让出CPU，暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。

<span style="font-size:12px;">    Thread.yield();//<span style="white-space: pre;">暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程</span></span>

⑻setPriority()设置线程的优先级，加大线程CPU运行几率。

<span style="font-size:12px;">    Thread.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);//设置最高优先级</span>

四、多线程的安全问题

多线程的运行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余军，只能让一个线程执行完。在执行过程中，其他线程不可以参与执行。java提供了专业的解决方法：同步代码块和同步函数。

同步代码块使用的锁是对象，其结构为：

<span style="font-size:12px;">    synchronized(对象){
    //被同步的代码
    }</span>

非静态同步函数使用的锁是this，静态函数使用的锁是类.class，其结构为：

<span style="font-size:12px;">    public （static） synchronized  void 函数(){
 //被同步的代码
    }</span>

同步的前提：必须要有两个或两个以上的线程；必须是多个线程使用同一个锁；必须保证同步中只能有一个线程在运行。

同步解决了多线程的安全问题，但多个线程需要判断锁，较为消耗资源。

以下为同步代码块和同步函数嵌套的代码示例：

<span style="font-size:12px;">package demo.thread;

public class TicketDemo {

 public static void main(String[] args) {
  // TODO Auto-generated method stub
  TickedThread p=new TickedThread();
  
  Thread t1=new Thread(p);//两个线程购票
  Thread t2=new Thread(p);
  t1.start();
  try {
   Thread.sleep(10);
  } catch (InterruptedException e) {
   // TODO Auto-generated catch block
   e.printStackTrace();
  }
  
  p.flag=false;
  t2.start();
  
  
 }

}
//购票实例
class TickedThread implements Runnable{//extends Thread{
 private static int tick=300;//300张票
 boolean flag=true;
 Object mutex=new Object();
 public  void run() {
  
  if(flag)
  while(true)
   synchronized (mutex) {//同步代码块
    buy();//同步函数
   }
  else 
   while(true)
    buy();

  
 }
 
 public  synchronized void buy(){//同步函数
  
  synchronized (mutex) {//同步代码快
   if(tick>0)
    System.out.println(Thread.currentThread()+"code :"+tick--);
  }
 }
 
 
}</span>

五、死锁
同步中嵌套同步，使用了互斥锁，造成互相等待，应避免使用不同锁。

代码示例：

<span style="font-size:12px;">package demo.thread;
//死锁实例
public class DeadLockDemo {

 public static void main(String[] args) {
  // TODO Auto-generated method stub
  Thread t1=new Thread(new Test(true));
  Thread t2=new Thread(new Test(false));
  t1.start();
  t2.start();//使用不同锁，容易造成死锁
 }

}

class Test implements Runnable{
 private boolean flag;
 Test(boolean flag){
  this.flag=flag;
 }
 public void run(){
  if(flag){
   synchronized(MyLock.locka){//使用了锁A
    System.out.println("if locka");
    synchronized(MyLock.lockb){
     System.out.println("if lockb");
     
    }
   }
  }else{
   synchronized(MyLock.lockb){//使用了锁B
    System.out.print("else lockb");
    synchronized(MyLock.locka){
     System.out.print("else locka");
     
    }
   }
  }
 }
}

class MyLock{
 static Object locka=new Object();
 static Object lockb=new Object();
   
}</span>

六、线程间通讯

线程间通讯是多个线程在操作同一资源，但操作的动作不同。

1、早期等待唤醒的线程间通讯方式

wait():在其他线程调用此对象的notify()方法或notifyAll()方法前，导致当前线程等待。换句话说，此方法的行为就好像它执行wait(0)调用一样。

notify():唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。

notifyAll():唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。

下面为一个输出交替变化的线程间通讯代码示例：

<span style="font-size:12px;">package demo.thread;
//线程间通讯，输入输出交替变化
public class InputOutputDemo {

 public static void main(String[] args) {
  Res r=new Res();
  new Thread(new Input(r)).start();
  new Thread(new Output(r)).start();
 }

}

class Res{//同一操作资源
 private String name;
 private String sex;
 private boolean flag=false;
 public synchronized void set(String name,String sex){//同步函数设置姓名性别
  if(flag)
   try {
    wait();//等待
   } catch (InterruptedException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    e.printStackTrace();
   }
  this.name=name;
  this.sex=sex;
  flag=true;
  this.notify();//唤醒
 }
 public synchronized void out(){//输出姓名性别
  if(!flag){
   try {
    wait();//等待
   } catch (InterruptedException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    e.printStackTrace();
   }
  }
  System.out.println(name+"--------"+sex);
  flag=false;
  this.notify();//唤醒
 }
}

class Input implements Runnable{

 Res r;
 Input(Res r){
  this.r=r;
 }
 public void run() {
  // TODO Auto-generated method stub
  int x=0;
  while(true){
  
     if(x==0)
   r.set("mike","man");
   else
   r.set("lili","woman");
   
   x=(x+1)%2;//名字性别交替变化
  
  }
 }
 
}

class Output implements Runnable{
 
 Res r;
 Output(Res r){
  this.r=r;
 }
 @Override
 public void run() {
  // TODO Auto-generated method stub
  while(true){     
   r.out();
  }
 }
 
}</span>

2、JDk1.5后提供了等待唤醒升级方案：
使用Lock替代synchronized同步，使用Condition对象的await()、single()、singleAll()方法替代Object中的wait()、notify()、notifyAll()方法。

代码示例：

<span style="font-size:12px;">package demo.thread;
//生产者和消费者实例
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class ProducerConsumerDemo {

 public static void main(String[] args) {
  // TODO Auto-generated method stub
  Resource r=new Resource();
  new Thread(new Producer(r)).start();
  new Thread(new Producer(r)).start();
  new Thread(new Consumer(r)).start();
  new Thread(new Consumer(r)).start();
 }

}

class Resource{
 private String name;
 private int count=1;
 private boolean flag=false;
 private Lock lock=new ReentrantLock();
    private Condition con=lock.newCondition();
 public  void set(String name){
  lock.lock();//锁住
  
   try {while(flag)
    con.await();//等待
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
   }
  finally{
  this.name=name+"--"+count++;
  System.out.println(Thread.currentThread().getName()
    +"...生产者"+this.name);
  flag=true;
  con.signalAll();//唤醒所有等待线程
  lock.unlock();//解锁
  }
 }
 public   void out(){
  lock.lock();//锁住
  
   try {while(!flag)
    con.await();<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">//等待</span>
   } catch (InterruptedException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    e.printStackTrace();
   }
  finally{
  System.out.println(Thread.currentThread().getName()
    +"...消费者"+this.name);
  flag=false;
  con.signalAll();//唤醒所有等待线程
  lock.unlock();//解锁
  }
 }
}

class Producer implements Runnable{//生产者
 private Resource res;
 
 Producer(Resource res){
  this.res=res;
 }
 public void run(){
  while(true){
   res.set("+商品+");
  }
 }
}

class Consumer implements Runnable{//消费者
 private Resource res;
 
 Consumer(Resource res){
  this.res=res;
 }
 public void run(){
  while(true){
   res.out();
  }
 }
}</span>