【11】多线程
5.1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。
JavaVM 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。
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。
1,如何在自定义的代码中，自定义一个线程？
通过对api的查找，java已经提供了对线程这类事物的描述。就Thread类。
5.1.1创建线程的第一种方式：继承Thread类。
创建线程步骤：
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，
该方法两个作用：启动线程，调用run方法。
发现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。
这就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。
为什么要覆盖run方法？
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。
练习一：创建一个多线程
class Demo extends Thread
{
public void run()
{
for(intx=0; x<60; x++)
System.out.println("demorun----"+x);
}
}
class ThreadDemo1
{
public static void main(String[] args)
{
//for(intx=0; x<4000; x++)
//System.out.println("HelloWorld!");
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。
for(intx=0; x<60; x++)
System.out.println("HelloWorld!--"+x);
}
}
线程都有自己默认的名称。
Thread-编号 该编号从0开始。
static Thread currentThread():获取当前线程对象。
getName(): 获取线程名称。
设置线程名称：setName或者构造函数。
练习二：创建两个线程，和主线程交替运行
class Test extends Thread
{
private String name;//私有化一个名称
Test(Stringname)//构造函数
{
this.name= name;
}
public void run()
{
for(int x=0; x<60; x++)
{
System.out.println(name+"Test...."+x);
}
}
}
class ThreadDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Test t1 = new Test("One");//创建t1线程
Test t2 = new Test("Two");//创建t2线程
t1.start();//开启线程t1并执行该线程的run方法
t2.start();//开启线程t2并执行该线程的run方法
for(int x=0; x<60; x++)
{
System.out.println("main..."+x);
}
}
}
练习三：继承Thread 多个窗口同时卖票
/*
需求：简单的卖票程序。
多个窗口同时买票。
*/
class Ticket extends Thread
{
private static int tick = 100;//和练习三种没有static比较的话，全局变量tick占用内存
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 t1 = new Ticket();
Ticket t2 = new Ticket();
Ticket t3 = new Ticket();
Ticket t4 = new Ticket();
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
5.1.2创建线程的第二种方式：实现Runable接口
步骤：
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。
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方法所属对象。
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。
5.1.3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，建议使用实现方式。
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。
练习四：用实现Runnable接口，覆盖run方法，多个窗口同时卖票
class Ticket implements Runnable
{
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();
}
}
5.1.4多线程，同步代码块
通过分析，发现，打印出0，-1，-2等错票。多线程的运行出现了安全问题。
问题的原因：
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。
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的执行权，也进不去，因为没有获取锁。
火车上的卫生间---经典。
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。
必须保证同步中只能有一个线程在运行。
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，
练习五：同步代码块synchronized
class Ticket implements Runnable
{
private int tick = 1000;
Object obj = new Object();
public void run()
{
while(true)
{
synchronized(obj)//创建的同步代码块
{
if(tick>0)
{
try{Thread.sleep(10);}catch(Exceptione){}//抛出异常
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....sale:"+tick--);
}
}
}
}
}
class TicketDemo2
{
public static void main(String[] args)
{
Ticket t = new Ticket();
Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);
Thread t3 = new Thread(t);
Thread t4 = new Thread(t);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
练习六：同步代码块放在函数上的应用
/*
需求：
银行有一个金库。
有两个储户分别存300员，每次存100，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。
*/
class Bank
{
private int sum;
//Object obj = new Object();
public synchronized void add(int n)// synchronized放在封装的方法上更方便
{
//synchronized(obj)
//{
sum = sum + n;
try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
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();
}
}
练习七：同步函数用的是哪一个锁？
/*
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。
通过该程序进行验证。
使用两个线程来买票。
一个线程在同步代码块中。
一个线程在同步函数中。
都在执行买票动作。
*/
class Ticket implements Runnable
{
private int tick = 100;
Object obj = new Object();
boolean flag = true;
public void run()
{
if(flag)
{
while(true)
{
synchronized(this)//之前我们一直用的对象(锁)是obj，其实同步函数使用的锁是this。
{
if(tick>0)
{
try{Thread.sleep(10);}catch(Exceptione){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....code: "+ tick--);
}
}
}
}
else
while(true)
show();
}
publicsynchronized void show()//this
{
if(tick>0)
{
try{Thread.sleep(10);}catch(Exceptione){}
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);
Thread t2 = new Thread(t);
t1.start();
try{Thread.sleep(10);}catch(Exceptione){}
t.flag= false;
t2.start();
}
}
练习八：如果同步函数被静态修饰后，使用的锁是什么呢
/*
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。因为静态方法中也不可以定义this。
静态进内存是，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
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
*/
class Ticket implements Runnable
{
private stati c int tick = 100;
boolean flag = true;
public void run()
{
if(flag)
{
while(true)
{
synchronized(Ticket.class)//如果是静态的那么锁就是本类的字节码文件
{
if(tick>0)
{
try{Thread.sleep(10);}catch(Exceptione){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....code:"+tick--);
}
}
}
}
else
while(true)
show();
}
public static synchronized void show()
{
if(tick>0)
{
try{Thread.sleep(10);}catch(Exceptione){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....show....: "+ tick--);
}
}
}
class Static MethodDemo
{
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(Exceptione){}
t.flag= false;
t2.start();
}
}
练习九：懒汉式在加载时的安全问题解决方法
/*
单例设计模式。
*/
//饿汉式。
/*
class Single
{
private static final Single s = new Single();
private Single(){}
public static Single getInstance()
{
return s;
}
}
*/
/*
懒汉式
面试会常被问到，懒汉式在加载过程中会不会有安全问题？
会，当多线程加载时会出现安全问题，
解决方法就在该方法上加同步代码块，
不过又会出现低效的问题?
解决方法就是在同步代码块上判断一次，用双重判断的形式解决低效问题
*/
class Single
{
private static Single s = null;
private Single(){}
public static Single getInstance()
{
if(s==null)
{
synchronized(Single.class)
{
if(s==null)
//--->A;
s = new Single();
}
}
return s;
}
}
练习十：死锁一
/*
死锁。
同步中嵌套同步。
*/
class Ticket implements Runnable
{
private int tick = 1000;
Object obj = new Object();
boolean flag = true;
public void run()
{
if(flag)
{
while(true)
{
synchronized(obj)// 锁是obj
{
show();
}
}
}
else
while(true)
show();//show的锁是this
}
public synchronized void show()//锁是this
{
synchronized(obj)//锁是obj
{
if(tick>0)
{
try{Thread.sleep(10);}catch(Exceptione){}
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(Exceptione){}
t.flag= false;
t2.start();
}
}
练习十一：死锁二
class Test implements Runnable
{
private boolean flag;
Test(booleanflag)
{
this.flag= flag;
}
public void run()
{
if(flag)
{
while(true)
{
synchronized(MyLock.locka)
{
System.out.println("iflocka");
synchronized(MyLock.lockb)
{
System.out.println("iflockb");
}
}
}
}
else
{
while(true)
{
synchronized(MyLock.lockb)
{
System.out.println("elselocka");
synchronized(MyLock.locka)
{
System.out.println("elselockb");
}
}
}
}
}
}
class MyLock
{
static Object locka = new Object();
static Object lockb = new Object();
}
class DeadLockTest
{
public static void main(String[] args)
{
Thread t1 = new Thread(new Test(true));
Thread t2 = new Thread(new Test(false));
t1.start();
t2.start();
}
}