黑马程序员——java的多线程
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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@Overridepublic 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:
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@Overridepublic 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:
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:
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@Overridepublic 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@Overridepublic 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;}@Overridepublic 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
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;}@Overridepublic 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;}@Overridepublic 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:
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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