Java学习个人备忘录之多线程

进程：正在进行中的程序(直译)。

线程：就是进程中一个负责程序执行的控制单元(执行路径)
一个进程中可以有多个执行路径，称之为多线程。

一个进程中至少要有一个线程。

开启多个线程是为了同时运行多部分代码。

每一个线程都有自己运行的内容。这个内容可以称为线程要执行的任务。

多线程的好处：解决了多部分同时运行的问题。

多线程的弊端：线程太多回到效率的降低。

其实应用程序的执行都是cpu在做着快速的切换完成的。这个切换是随机的。

jvm启动时就启动了多个线程，至少有两个线程可以分析的出来。

1。执行main函数的线程
该线程的任务代码都定义在main函数中
2。负责垃圾回收的线程.

class Demo extends Object
{
    public void finalize()  //用来回收
    {
        System.out.println("demo ok");
    }
}  

class ThreadDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        new Demo();
        new Demo();
        new Demo();
        System.gc();
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

多线程的创建方式--继承Thread类

步骤：
1。定义一个类继承Thread类
2。覆盖Thread类中的run方法
3。直接创建Thread的子类对象创建线程
4。调用start方法开启线程并调用线程的任务run方法执行。

可以通过Thread的getName获取线程的名称Thread-编号(从0开始)

主线程的名字就是main.

class Demo extends Thread
{
    private String name;
    Demo(String name)
    {
        super(name);//自定义线程的名称
        this.name = name;
    }
    public void run()
    {
        show();
    }
    public void show()
    {
//      System.out.println(name+"........x="+x+".......name="+getName());
        System.out.println(name+"........x="+x+".......name="+Thread.currentThread().getName());//当前运行线程的名称。
    }
}  

class ThreadDemo2
{
    public static void main(String[] args)
    {
        /*
        创建线程的母的是为了开启一条执行路径，去运行指定的代码和其他代码实现同时运行。

        而运行的指定代码就是这个执行路径的任务。

        jvm创建的主线程的任务都定义在了主函数中。

        而自定义的线程它的任务在哪儿呢?
        Thread类用于描述线程，线程是需要任务的，所以Thread类也对任务的描述。
        这个任务就是通过Thread类中的run方法来体现。也就是说，run方法就是封装自定义线程运行任务的函数。

        run方法中定义就是线程要运行的任务代码。

        开启线程是为了运行指定代码，所以只有继承Thread类，并复写run方法。
        将运行的代码定义在run方法中即可。

        */
        Demo d1 = new Demo("旺财");
        Demo d2 = new Demo("xiaoqiang");
        //d1.run();
        //d2.run();
        d1.start(); //开启线程，调用run方法
        d2.start();
        System.out.println("over....."+Thread.currentThread().getName());
    }
}

创建多线程的第二种方式--实现Runnable接口

1。定义类实现Runnable接口
2。覆盖接口中的run方法，将线程的任务代码封装到run方法中。
3。通过Thread类创建线程对象，并将Runnable接口的子类对象作为Thread类的构造函数的参数进行传递。
　　为什么? 因为线程的任务都封装在Runnable接口子类对象的run方法中
　　所以要在线程对象创建时就必须明确要运行的任务。
4。调用线程对象的start方法开启线程.

class Demo implements Runnable
{
    public void run()  //Runnable里只有一个run方法
    {
        show();
    }
    public void show()
    {
        for (int x=0; x<20 ; x++ )
        {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....."+x);
        }
    }
}
class TreadDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Demo d = new Demo();
        Thread t1 = new Thread(d); //将d传进去
        Thread t2 = new Thread(d);
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

实现Runnable接口的好处：
1。将线程的任务从线程的子类中分离出来，进行了单独的封装。
按照面向对象的思想将任务的封装成对象。
2。避免了java单继承的局限性。

所以，创建线程的第二种方式较为常用.

例子：卖票。
四个人一起卖100张票

第一种方法

class Ticket extends Thread
{
    private static int num = 100; //这个变量要共享，所以要加静态  

    public void run()
    {
        sale();
    }  

    public void sale()
    {
        while(true)
        {
            if (num>0)
            {
                System.out.println(num--);
            }
        }
    }
}
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();
    }
}

第二种方法

class Ticket implements Runnable
{
    private int num = 100;  

    public void run()
    {
        sale();
    }  

    public void sale()
    {
        while(true)
        {
            if (num>0)
            {
                try{Thread.sleep(10);}catch(InterruptedException e){}
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....."+num--);
            }
        }
    }
}
class TicketDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Ticket t = new Ticket();
            //因为只创建了一个对象，但是下面开启了4个进程，所以就等于4个人卖共同卖100张票
        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();
    }
}

线程安全问题产生的原因：

1。多个线程在操作共享数据。
2。操作共享数据的线程代码有多条。

当一个线程在执行操作共享数据的多条代码过程中，其他线程参与了运算，
就会导致线程安全问题的产生。

解决思路：
就是将多条操作共享数据的线程代码封装起来，当有线程在执行这些代码的时候，
其他线程是不可以参与运算的。
必须要当前线程把这些代码都执行完毕后，其他线程才可以参与运算。

在java中用，同步代码块就可以解决这个问题.

 

同步代码块

格式：
synchronized(对象)
{
    需要被同步的代码
}

class Ticket implements Runnable
{
    private int num = 100;
    Object obj = new Object();  

    public void run()
    {
        sale();
    }  

    public void sale()
    {
	//Object obj = new Object();  //它在这是错误的，这样每开启一个线程，就创建一把锁，一同是4个线程4个锁
        while(true)
        {
            synchronized(obj)  //同步代码块
            {
                if (num>0)
                {
                    try{Thread.sleep(10);}catch(InterruptedException e){}
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....."+num--);
                }
            }
        }
    }
}
class TicketDemo
{
    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();
    }
}

同步的好处：解决了线程的安全问题。
同步的弊端：相对降低了效率，因为同步外的线程的都会判断同步锁。
同步的前提：必须有多个线程并使用同一锁.

 

实例：储户，两个，每个都到银行存钱，每次存100，共存三次。

class Bank
{
    private int sum;
//  private Object obj = new Object();
    public synchronized void add(int num)  //也可以用同步函数
    {
//      synchronized(obj)
//      {
            sum = sum + num;
            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();
    }
}

验证同步函数的锁

class Ticket implements Runnable
{
    private int num = 100;
    Object obj = new Object();
    boolean flag = true;
    public void run()
    {
//      Object obj = new Object();  //它在这是错误的，这样每开启一个线程，就创建一把锁，一同是4个线程4个锁
        if (flag)
        {
            while(true)
            {
                synchronized(this)  //同步代码块
                {
                    if (num>0)
                    {
                        try{Thread.sleep(10);}catch(InterruptedException e){}
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...obj..."+num--);
                    }
                }
            }
        }
        else
            while(true)
            show();
    }  

    public synchronized void show()  //但是可以这样用，把需要同步的代码封装起来。
    {
        if (num>0)
        {
            try{Thread.sleep(10);}catch(InterruptedException e){}
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...function..."+num--);
        }
    }
}  

class SynFunctionLockDemo
{
    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(InterruptedException e){}
        t.flag = false;
        t2.start();
    }
}

同步函数使用的锁是this。

同步函数和同步代码块的区别：
　　同步函数的锁是固定的this。
　　同步代码块的锁是任意对象。

建议使用同步代码块.

 

验证静态同步函数的锁

class Ticket implements Runnable
{
	private static int num = 100;
	Object obj = new Object();
	boolean flag = true;
	public void run()
	{
		//Object obj = new Object();  //它在这是错误的，这样每开启一个线程，就创建一把锁，一同是4个线程4个锁
		if (flag)
		{
		while(true)
		{
		synchronized(this)  //同步代码块
		{
		if (num>0)
		{
		try{Thread.sleep(10);}catch(InterruptedException e){}
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...obj..."+num--);
		}
		}
		}
		}
		else
		while(true)
		this.show();
	}  

	public static synchronized void show(Ticket.class)  //但是可以这样用，把需要同步的代码封装起来。
	{
		if (num>0)
		{
			try{Thread.sleep(10);}catch(InterruptedException e){}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...function..."+num--);
		}
	}
}  

class SynFunctionLockDemo
{
	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(InterruptedException e){}
		t.flag = false;
		t2.start();
	}
}

静态的同步函数使用的锁是该函数所属字节码文件对象可以用getClass方法获取，也可以用当前 类名.class 表示.

 

多线程下的单例

饿汉式

class Single
{
	private static final Single s = new Single();
	private Single(){}
	public static Single getInstance()
	{
		return s;
	}
}//这个方法没有安全隐患

懒汉式

class Single
{
	private static Single s = null;
	private Single(){}
	public static synchronized Single getInstance()
	{
		if (s==null)
		//-->0  -->1    //懒汉式本身有安全隐患，所以要加同步 synchronized
		s = new Single();
		return s;
	}
}//虽然这样解决的安全隐患，但是每次获取数据s时都要判断锁，这样效率不高，解决如下： 

class Single
{
	private static final Single s = null;
	private Single(){}
	public static Single getInstance()
	{
		if (s==null)
		{
			synchronized(Single.class)
			{
				if (s==null)
				{
					s = new Single();
				}
			}
		}
		return s;
	}
}//可以用这种双重判断的方式解决懒汉式的安全隐患。

死锁示例

死锁：常见情景之一：同步的嵌套。

class Ticket implements Runnable
{
	private static int num = 100;
	Object obj = new Object();
	boolean flag = true;
	public void run()
	{
		if (flag)
		{
			while(true)
			{
				synchronized(obj)  //同步代码块里面嵌套着同步函数
				{
					show();  //同步函数
				}
			}
		}
		else
		while(true)
		this.show();
	}  

	public static synchronized void show()  //同步函数里面嵌套着同步代码块
	{
		synchronized(obj)  //同步代码块
		{
			if (num>0)
			{
				try{Thread.sleep(10);}catch(InterruptedException e){}
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...sale..."+num--);
			}
		}
	}
}  

class SynFunctionLockDemo
{
	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(InterruptedException e){}
		t.flag = false;
		t2.start();
	}
}

一种死锁示例

class Test implements Runnable
{
	private boolean flag;
	Test(boolean flag)
	{
		this.flag = flag;
	}  

	public void run()
	{
		if (flag)
		{
			while(true)
			{
				synchronized(MyLock.locka)
				{
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...if   locka......");
					synchronized(MyLock.lockb)
					{
						System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...if    lockb.....");
					}
				}
			}
		}
		else
		{
			while(true)
			{
				synchronized(MyLock.lockb)
				{
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...else   lockb......");
					synchronized(MyLock.locka)
					{
						System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...else   locka......");
					}
				}
			}
		}
	}
}  

class MyLock
{
	public static final Object locka = new Object();
	public static final Object lockb = new Object();
}  

class DeadLockTest
{
	public static void main(String[] args)
	{
		Test a = new Test(true);
		Test b = new Test(false);  

		Thread t1 = new Thread(a);
		Thread t2 = new Thread(b);
		t1.start();
		t2.start();
	}
}