黑马程序员——Java基础---多线程

发布时间:2017-2-25 10:13:51 编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
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-----------android培训、java培训、java学习型技术博客、期待与您交流!------------    一、多线程概述         要理解多线程,就必须理解线程。而要理解线程,就必须知道进程。 1、 进程         是一个正在执行的程序。         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。 2、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。只要进程中有一个线程在执行,进程就不会结束。         一个进程中至少有一个线程。 3、多线程         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。像种在一个进程中有多个线程执行的方式,就叫做多线程。 4、多线程存在的意义         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。          例如:在java.exe进程执行主线程时,如果程序代码特别多,在堆内存中产生了很多对象,而同时对象调用完后,就成了垃圾。如果垃圾过多就有可能是堆内存出现内存不足的现象,只是如果只有一个线程工作的话,程序的执行将会很低效。而如果有另一个线程帮助处理的话,如垃圾回收机制线程来帮助回收垃圾的话,程序的运行将变得更有效率。 5、计算机CPU的运行原理          我们电脑上有很多的程序在同时进行,就好像cpu在同时处理这所以程序一样。但是,在一个时刻,单核的cpu只能运行一个程序。而我们看到的同时运行效果,只是cpu在多个进程间做着快速切换动作。          而cpu执行哪个程序,是毫无规律性的。这也是多线程的一个特性:随机性。哪个线程被cpu执行,或者说抢到了cpu的执行权,哪个线程就执行。而cpu不会只执行一个,当执行一个一会后,又会去执行另一个,或者说另一个抢走了cpu的执行权。至于究竟是怎么样执行的,只能由cpu决定。   二、创建线程的方式         创建线程共有两种方式:继承方式和实现方式(简单的说)。 1、 继承方式         通过查找java的帮助文档API,我们发现java中已经提供了对线程这类事物的描述的类——Thread类。这第一种方式就是通过继承Thread类,然后复写其run方法的方式来创建线程。 创建步骤:         a,定义类继承Thread。         b,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。         c,创建定义类的实例对象。相当于创建一个线程。         d,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。 注: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。 覆盖run方法的原因:         Thread类用于描述线程。该类就定义了一个功能,用于存储线程要执行的代码。该存储功能就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。 程序示例: /* 小练习 创建两线程,和主线程交替运行。 */ //创建线程Test class Test extends Thread { // private String name; Test(String name) { super(name); // this.name=name; } //复写run方法 public void run() { for(int x=0;x<60;x++) System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..run..."+x); // System.out.println(this.getName()+"..run..."+x); } } class ThreadTest { public static void main(String[] args) { new Test("one+++").start();//开启一个线程 new Test("tow———").start();//开启第二线程 //主线程执行的代码 for(int x=0;x<170;x++) System.out.println("Hello World!"); } } 结果:       如图,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         使用继承方式有一个弊端,那就是如果该类本来就继承了其他父类,那么就无法通过Thread类来创建线程了。这样就有了第二种创建线程的方式:实现Runnable接口,并复习其中run方法的方式。 创建步骤:         a,定义类实现Runnable的接口。         b,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。         c,通过Thread类创建线程对象。         d,将Runnable接口的子类对象作为实参传递给Thread类的构造方法。        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。所以要让线程去指定对象的run方法,就必须明确该run方法所属对象。         e,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。 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。  程序示例: /* 需求:简单的卖票程序。 多个窗口卖票。 */ class Ticket implements Runnable//extends Thread { private int tick = 100; public void run() { while(true) { if(tick>0) { //显示线程名及余票数 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....sale : "+ tick--); } } } } class TicketDemo { public static void main(String[] args) { //创建Runnable接口子类的实例对象 Ticket t = new Ticket(); //有多个窗口在同时卖票,这里用四个线程表示 Thread t1 = new Thread(t);//创建了一个线程 Thread t2 = new Thread(t); Thread t3 = new Thread(t); Thread t4 = new Thread(t); t1.start();//启动线程 t2.start(); t3.start(); t4.start(); } }   三、两种方式的区别和线程的几种状态 1、两种创建方式的区别         继承Thread:线程代码存放在Thread子类run方法中。         实现Runnable:线程代码存放在接口子类run方法中。       2、几种状态         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。 图解:     四、线程安全问题 1、导致安全问题的出现的原因:         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。 简单的说就两点:         a、多个线程访问出现延迟。         b、线程随机性    。 注:线程安全问题在理想状态下,不容易出现,但一旦出现对软件的影响是非常大的。 2、解决办法——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。         在java中对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式——synchronized(同步)         这里也有两种解决方式,一种是同步代码块,还有就是同步函数。都是利用关键字synchronized来实现。          a、同步代码块         用法:                   synchronized(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。 示例: /* 给卖票程序示例加上同步代码块。 */ class Ticket implements Runnable { private int tick=100; Object obj = new Object(); public void run() { while(true) { //给程序加同步,即锁 synchronized(obj) { if(tick>0) { try { //使用线程中的sleep方法,模拟线程出现的安全问题 //因为sleep方法有异常声明,所以这里要对其进行处理 Thread.sleep(10); } catch (Exception e) { } //显示线程名及余票数 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..tick="+tick--); } } } } }         b,同步函数         格式:                 在函数上加上synchronized修饰符即可。         那么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。 拿同步代码块的示例: class Ticket implements Runnable { private int tick=100; Object obj = new Object(); public void run() { while(true) { show(); } } //直接在函数上用synchronized修饰即可实现同步 public synchronized void show() { if(tick>0) { try { //使用线程中的sleep方法,模拟线程出现的安全问题 //因为sleep方法有异常声明,所以这里要对其进行处理 Thread.sleep(10); } catch (Exception e) { } //显示线程名及余票数 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..tick="+tick--); } } } 3、同步的前提         a,必须要有两个或者两个以上的线程。         b,必须是多个线程使用同一个锁。 4、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。 5、如何寻找多线程中的安全问题         a,明确哪些代码是多线程运行代码。         b,明确共享数据。         c,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。因为静态方法中也不可以定义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: /* 加同步的单例设计模式————懒汉式 */ class Single { private static Single s = null; private Single(){} public static void 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。 示例: /* 写一个死锁程序 */ //定义一个类来实现Runnable,并复写run方法 class LockTest implements Runnable { private boolean flag; LockTest(boolean flag) { this.flag=flag; } public void run() { if(flag) { while(true) { synchronized(LockClass.locka)//a锁 { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"------if_locka"); synchronized(LockClass.lockb)//b锁 { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"------if_lockb"); } } } } else { while(true) { synchronized(LockClass.lockb)//b锁 { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"------else_lockb"); synchronized(LockClass.locka)//a锁 { 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(); } class DeadLock { public static void main(String[] args) { //创建2个进程,并启动 new Thread(new LockTest(true)).start(); new Thread(new LockTest(false)).start(); } } 结果:程序卡住,不能继续执行          七、线程间通信         其实就是多个线程在操作同一个资源,但是操作的动作不同。 1、使用同步操作同一资源的示例: /* 有一个资源 一个线程往里存东西,如果里边没有的话 一个线程往里取东西,如果里面有得话 */ //资源 class Resource { private String name; private String sex; private boolean flag=false; public synchronized void setInput(String name,String sex) { if(flag) { try{wait();}catch(Exception e){}//如果有资源时,等待资源取出 } this.name=name; this.sex=sex; flag=true;//表示有资源 notify();//唤醒等待 } public synchronized void getOutput() { if(!flag) { try{wait();}catch(Exception e){}//如果木有资源,等待存入资源 } System.out.println("name="+name+"---sex="+sex);//这里用打印表示取出 flag=false;//资源已取出 notify();//唤醒等待 } } //存线程 class Input implements Runnable { private Resource r; Input(Resource r) { this.r=r; } public void run()//复写run方法 { int x=0; while(true) { if(x==0)//交替打印张三和王羲之 { r.setInput("张三",".....man"); } else { r.setInput("王羲之","..woman"); } x=(x+1)%2;//控制交替打印 } } } //取线程 class Output implements Runnable { private Resource r; Output(Resource r) { this.r=r; } public void run()//复写run方法 { while(true) { r.getOutput(); } } } class ResourceDemo2 { 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();//开启存线程 new Thread(new Output(r)).start();//开启取线程 } } 结果:部分截图  几个小问题:         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。 2、JDK1.5中提供了多线程升级解决方案。         将同步synchronized替换成显示的Lock操作。将Object中wait,notify,notifyAll,替换成了Condition对象。该Condition对象可以通过Lock锁进行获取,并支持多个相关的Condition对象。 升级解决方案的示例: /* 生产者生产商品,供消费者使用 有两个或者多个生产者,生产一次就等待消费一次 有两个或者多个消费者,等待生产者生产一次就消费掉 */ import java.util.concurrent.locks.*; class Resource { private String name; private int count=1; private boolean flag = false; //多态 private Lock lock=new ReentrantLock(); //创建两Condition对象,分别来控制等待或唤醒本方和对方线程 Condition condition_pro=lock.newCondition(); Condition condition_con=lock.newCondition(); //p1、p2共享此方法 public void setProducer(String name)throws InterruptedException { lock.lock();//锁 try { while(flag)//重复判断标识,确认是否生产 condition_pro.await();//本方等待 this.name=name+"......"+count++;//生产 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产..."+this.name);//打印生产 flag=true;//控制生产\消费标识 condition_con.signal();//唤醒对方 } finally { lock.unlock();//解锁,这个动作一定执行 } } //c1、c2共享此方法 public void getConsumer()throws InterruptedException { lock.lock(); try { while(!flag)//重复判断标识,确认是否可以消费 condition_con.await(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+".消费."+this.name);//打印消费 flag=false;//控制生产\消费标识 condition_pro.signal(); } finally { lock.unlock(); } } } //生产者线程 class Producer implements Runnable { private Resource res; Producer(Resource res) { this.res=res; } //复写run方法 public void run() { while(true) { try { res.setProducer("商品"); } catch (InterruptedException e) { } } } } //消费者线程 class Consumer implements Runnable { private Resource res; Consumer(Resource res) { this.res=res; } //复写run public void run() { while(true) { try { res.getConsumer(); } catch (InterruptedException e) { } } } } class ProducerConsumer { public static void main(String[] args) { Resource res=new Resource(); new Thread(new Producer(res)).start();//第一个生产线程 p1 new Thread(new Consumer(res)).start();//第一个消费线程 c1 new Thread(new Producer(res)).start();//第二个生产线程 p2 new Thread(new Consumer(res)).start();//第二个消费线程 c2 } } 运行结果:部分截图          八、停止线程         在JDK 1.5版本之前,有stop停止线程的方法,但升级之后,此方法已经过时。 那么现在我们该如果停止线程呢?         只有一种办法,那就是让run方法结束。 1、开启多线程运行,运行代码通常是循环结构。只要控制住循环,就可以让run方法结束,也就是线程结束。       如:run方法中有如下代码,设置一个flag标记。   public void run() { while(flag) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....run"); } }         那么只要在主函数或者其他线程中,在该线程执行一段时间后,将标记flag赋值false,该run方法就会结束,线程也就停止了。 2、上面的1方法可以解决一般情况,但是有一种特殊情况:就是当线程处于冻结状态。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,这时需要对冻结进行清除。强制让线程恢复到运行状态中来。这样就可以操作标记让线程结束。Thread类提供该方法interrupt(); 如: 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.start(); t2.start(); int num = 0; while(true) { if(num++ == 60) { t1.interrupt();//清除冻结状态 t2.interrupt(); st.changeFlag();//改变循环标记 break; } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"......."+num); } System.out.println("over"); } } 结果:          九、什么时候写多线程?         当某些代码需要同时被执行时,就用单独的线程进行封装。 示例: class ThreadTest { public static void main(String[] args) { //一条线程 new Thread() { public void run() { for (int x=0;x<100 ;x++ ) { System.out.println(Thread.currentThread().toString()+"....."+x); } } }.start(); //又是一条线程 Runnable r= new Runnable() { public void run() { for (int x=0;x<100 ;x++ ) { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....."+x); } } }; new Thread(r).start(); //可以看作主线程 for (int x=0;x<1000 ;x++ ) { System.out.println("Hello World!"); } } }   扩展小知识: 1、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。 2、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 3、yield()方法可以暂停当前线程,让其他线程执行。   -----------android培训、java培训、java学习型技术博客、期待与您交流!------------

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