Java面向对象 线程技术--上篇



Java面向对象   线程

知识概要：  

                （1）线程与进程

（2）自定义线程的语法结构

（3）多线程概念理解

（4）多线程状态图

（5）多线程--卖票

（6）同步函数的锁

线程与进程

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。

Java VM  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。

自定义线程的语法结构

1,如何在自定义的代码中，自定义一个线程呢？

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。

创建线程的第一种方式：继承Thread类。

        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方法呢？

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。

class Demo extends Thread
{
	public void run()
	{
		for(int x=0; x<60; x++)
			System.out.println("demo run----"+x);
	}
}
 
class ThreadDemo
{
	public static void main(String[] args)
	{
		//for(int x=0; x<4000; x++)
		//System.out.println("Hello World!");
 
		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(int x=0; x<60; x++)
			System.out.println("Hello World!--"+x);
 
	}
}

多线程的理解：

自己的总结:实际上吧java的多线程可以这样理解，就拿我们自己的来说吧对于我们每个人来说，大家都只有一个脑袋，在某一个时刻(可以理解成非常小的一段时间)，你肯定只能想一件事情，不可能同时想两件事情吧，所谓的三心二意就可以理解成java里面的多线程，你想两件事情说明你大脑开了两个线程(两个想法)，，你能够三心二意就是因为，你可以想一会儿这件事然后再想想其他的事情，然后在某一个时刻你自己又迅速的转换思维切换到另一件事情上，你如果想完了一件事情，那么你可以集中精力想一件事情，java中的多线程也就是这个意思，在某一个时刻CPU只能处理一件事情，只要处理的线程只有一个了，那么剩下的哪个任务就可以独占CPU使用，当然你如果有两个脑袋那结果肯定就更不一样了，那就绝对可以称得上你同一时刻可以想两件事情了，对应与多核CPU那么真正的就可以同时处理两件事情了。

因为多线程存在一个特性：随机性。

造成的原因：CPU在瞬间不断切换去处理各个线程而导致的。

可以理解成多个线程在抢cpu资源。

多线程是为了同步完成多项任务,不是为了提供运行效率,通过提高资源使用效率来提高系统的效率.

线程是在同一时间需要完成多项任务的时候实现的.

多线程状态图

多线程--买票

需求：简单的卖票程序。多个窗口同时买票。

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。

 所以要让线程去指定指定对象的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。

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。

class Ticket implements Runnable//extends Thread
{
	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();
 
	}
}

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。

class Ticket implements Runnable
{
	private  int tick = 1000;
	Object obj = new Object();
	public void run()
	{
		while(true)
		{
			synchronized(obj)
			{
				if(tick>0)
				{
					//try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
					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();
 
	}
}

同步函数的锁

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。

代码如下：

class Ticket implements Runnable
{
	private  int tick = 100;
	Object obj = new Object();
	boolean flag = true;
	public  void run()
	{
		if(flag)
		{
			while(true)
			{
				synchronized(this)
				{
					if(tick>0)
					{
						try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
						System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....code : "+ tick--);
					}
				}
			}
		}
		else
			while(true)
				show();
	}
	public synchronized void show()//this
	{
		if(tick>0)
		{
			try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
			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(Exception e){}
		t.flag = false;
		t2.start();
 
//		Thread t3 = new Thread(t);
//		Thread t4 = new Thread(t);
//		t3.start();
//		t4.start();
 
	}
}

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

代码示例

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)
					{
						try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
						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(Exception e){}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....show.... : "+ tick--);
		}
	}
}
 
class  StaticMethodDemo
{
	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(Exception e){}
		t.flag = false;
		t2.start();
 
	}
}

死锁

同步中嵌套同步。

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
{
	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();
	}
}