Java多線程基本使用

作者：liwu 2016-11-10 16:30:22

開(kāi)發(fā) 后端

多線程是Java中不可避免的一個(gè)重要主體,今天我們就來(lái)講講它的基本使用。

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一、概念

1.進(jìn)程

1.1進(jìn)程：是一個(gè)正在進(jìn)行中的程序，每一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行都有一個(gè)執(zhí)行順序，該順序是一個(gè)執(zhí)行路徑，或者叫一個(gè)控制單元。

1.2線程：就是進(jìn)程中一個(gè)獨(dú)立的控制單元，線程在控制著進(jìn)程的執(zhí)行，一個(gè)進(jìn)程中至少有一個(gè)線程。

1.3舉例java VM：

Java VM啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)有一個(gè)進(jìn)程java.exe,該進(jìn)程中至少有一個(gè)線程在負(fù)責(zé)java程序的運(yùn)行，而且這個(gè)線程運(yùn)行的代碼存在于main方法中，該線程稱之為主線程。擴(kuò)展：其實(shí)更細(xì)節(jié)說(shuō)明jvm,jvm啟動(dòng)不止一個(gè)線程，還有負(fù)責(zé)垃圾回收機(jī)制的線程

2.多線程存在的意義：提高執(zhí)行效率

二、多線程的創(chuàng)建

1.多線程創(chuàng)建的***種方式，繼承Thread類

1.1定義類繼承Thread，復(fù)寫(xiě)Thread類中的run方法是為了將自定義的代碼存儲(chǔ)到run方法中，讓線程運(yùn)行

1.2調(diào)用線程的start方法，該方法有兩個(gè)作用：?jiǎn)?dòng)線程，調(diào)用run方法

1.3多線程運(yùn)行的時(shí)候，運(yùn)行結(jié)果每一次都不同，因?yàn)槎鄠€(gè)線程都獲取cpu的執(zhí)行權(quán)，cpu執(zhí)行到誰(shuí)，誰(shuí)就運(yùn)行，明確一點(diǎn)，在某一個(gè)時(shí)刻，只能有一個(gè)程序在運(yùn)行。(多核除外)，cpu在做著快速的切換，以到達(dá)看上去是同時(shí)運(yùn)行的效果。我們可以形象把多線程的運(yùn)行行為在互搶cpu的執(zhí)行權(quán)。這就是多線程的一個(gè)特性，隨機(jī)性。誰(shuí)搶到，誰(shuí)執(zhí)行，至于執(zhí)行多久，cpu說(shuō)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();//創(chuàng)建一個(gè)線程 
        d.start();//開(kāi)啟線程，并執(zhí)行該線程的run方法 
        d.run(); //僅僅是對(duì)象調(diào)用方法，而線程創(chuàng)建了但并沒(méi)有運(yùn)行 
        for (int x = 0; x < 60; x++) { 
            System.out.println("Hello World---"+x); 
        } 
    } 
 
}

2 創(chuàng)建多線程的第二種方式，步驟：

2.1定義類實(shí)現(xiàn)Runnable接口

2.2覆蓋Runnable接口中的run方法：將線程要運(yùn)行的代碼存放到run方法中

2.3.通過(guò)Thread類建立線程對(duì)象

2.4.將Runnable接口的子類對(duì)象作為實(shí)際參數(shù)傳遞給Thread類的構(gòu)造函數(shù)

為什么要將Runnable接口的子類對(duì)象傳遞給Thread的構(gòu)造函數(shù)：因?yàn)樽远x的run方法所屬的對(duì)象是Runnable接口的子類對(duì)象，所以要讓線程去執(zhí)行指定對(duì)象的run方法，就必須明確該run方法的所屬對(duì)象

2.5.調(diào)用Thread類的start方法開(kāi)啟線程并調(diào)用Runnable接口子類的方法

/* 
 * 需求:簡(jiǎn)易買票程序,多個(gè)窗口同時(shí)賣票 
 */ 
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.實(shí)現(xiàn)方式和繼承方式有什么區(qū)別

3.1.實(shí)現(xiàn)方式避免了單繼承的局限性，在定義線程時(shí)建議使用實(shí)現(xiàn)方式

3.2.繼承Thread類：線程代碼存放在Thread子類run方法中

3.3.實(shí)現(xiàn)Runnable:線程代碼存放在接口的子類run方法中

4.多線程-run和start的特點(diǎn)

4.1為什么要覆蓋run方法呢:

Thread類用于描述線程，該類定義了一個(gè)功能，用于存儲(chǔ)線程要運(yùn)行的代碼，該存儲(chǔ)功能就是run方法，也就是說(shuō)該Thread類中的run方法，用于存儲(chǔ)線程要運(yùn)行的代碼

5.多線程運(yùn)行狀態(tài)

創(chuàng)建線程-運(yùn)行---sleep()/wait()--凍結(jié)---notify()---喚醒

創(chuàng)建線程-運(yùn)行---stop()—消亡

創(chuàng)建線程-運(yùn)行---沒(méi)搶到cpu執(zhí)行權(quán)—臨時(shí)凍結(jié)

6.獲取線程對(duì)象及其名稱

6.1.線程都有自己默認(rèn)的名稱，編號(hào)從0開(kāi)始

6.2.static Thread currentThread():獲取當(dāng)前線程對(duì)象

6.3.getName():獲取線程名稱

6.4.設(shè)置線程名稱:setName()或者使用構(gòu)造函數(shù)

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、多線程的安全問(wèn)題

1.多線程出現(xiàn)安全問(wèn)題的原因：

1.1.當(dāng)多條語(yǔ)句在操作同一個(gè)線程共享數(shù)據(jù)時(shí)，一個(gè)線程對(duì)多條語(yǔ)句只執(zhí)行了一部分，還沒(méi)有執(zhí)行完，另一個(gè)線程參與進(jìn)來(lái)執(zhí)行，導(dǎo)致共享數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤

1.2.解決辦法：對(duì)多條操作共享數(shù)據(jù)的語(yǔ)句，只能讓一個(gè)線程都執(zhí)行完，在執(zhí)行過(guò)程中，其他線程不可以參與執(zhí)行

1.3.java對(duì)于多線程的安全問(wèn)題提供了專業(yè)的解決方式，就是同步代碼塊：

Synchronized(對(duì)象){需要被同步的代碼}，對(duì)象如同鎖，持有鎖的線程可以在同步中執(zhí)行，沒(méi)有持有鎖的線程即使獲取cpu執(zhí)行權(quán)，也進(jìn)不去，因?yàn)闆](méi)有獲取鎖

2.同步的前提：

2.1.必須要有2個(gè)或者2個(gè)以上線程

2.2.必須是多個(gè)線程使用同一個(gè)鎖

2.3.好處是解決了多線程的安全問(wèn)題

2.4.弊端是多個(gè)線程需要判斷鎖，較消耗資源

2.5.同步函數(shù)

定義同步函數(shù),在方法錢(qián)用synchronized修飾即可

/* 
 * 需求: 
 * 銀行有一個(gè)金庫(kù)，有兩個(gè)儲(chǔ)戶分別存300元,每次存100元,存3次 
 * 目的:該程序是否有安全問(wèn)題,如果有,如何解決 
 * 如何找問(wèn)題: 
 * 1.明確哪些代碼是多線程代碼 
 * 2.明確共享數(shù)據(jù) 
 * 3.明確多線程代碼中哪些語(yǔ)句是操作共享數(shù)據(jù)的 
 */ 
 
public class Bank { 
 
    private int sum; 
 
    Object obj = new Object(); 
 
    //定義同步函數(shù),在方法錢(qián)用synchronized修飾即可 
    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.同步的鎖

6.1函數(shù)需要被對(duì)象調(diào)用，那么函數(shù)都有一個(gè)所屬對(duì)象引用，就是this.,所以同步函數(shù)使用的鎖是this

6.2.靜態(tài)函數(shù)的鎖是class對(duì)象

靜態(tài)進(jìn)內(nèi)存時(shí)，內(nèi)存中沒(méi)有本類對(duì)象，但是一定有該類對(duì)應(yīng)的字節(jié)碼文件對(duì)象，類名.class,該對(duì)象的類型是Class

6.3.靜態(tài)的同步方法，使用的鎖是該方法所在類的字節(jié)碼文件對(duì)象，類名.class

/* 
 * 需求:簡(jiǎn)��買票程序,多個(gè)窗口同時(shí)賣票 
 */ 
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.多線程，單例模式-懶漢式

懶漢式與餓漢式的區(qū)別：懶漢式能延遲實(shí)例的加載，如果多線程訪問(wèn)時(shí)，懶漢式會(huì)出現(xiàn)安全問(wèn)題，可以使用同步來(lái)解決，用同步函數(shù)和同步代碼都可以，但是比較低效，用雙重判斷的形式能解決低效的問(wèn)題，加同步的時(shí)候使用的鎖是該類鎖屬的字節(jié)碼文件對(duì)象

/* 
 * 單例模式 
 */ 
//餓漢式 
public class Single { 
    private static final Single s=new Single(); 
    private Single(){} 
    public static Single getInstance(){ 
        return s; 
    } 
 
} 
 
//懶漢式 
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.多線程-死鎖

同步中嵌套同步會(huì)出現(xiàn)死鎖

/* 
 * 需求:簡(jiǎn)易買票程序,多個(gè)窗口同時(shí)賣票 
 */ 
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(); 
    } 
}