java多线程基本使用

一．概念

1.进程

1.1进程：是一个正在进行中的程序，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。

1.2线程：就是进程中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。

1.3举例java VM：

Java VM启动的时候会有一个进程java.exe,该进程中至少有一个线程在负责java程序的运行，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

2.多线程存在的意义：提高执行效率

二.多线程的创建

1.多线程创建的第一种方式，继承Thread类

1.1定义类继承Thread，复写Thread类中的run方法是为了将自定义的代码存储到run方法中，让线程运行

1.2调用线程的start方法，该方法有两个作用：启动线程，调用run方法

1.3多线程运行的时候，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，以到达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抢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，至于执行多久，cpu说了算。

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();//创建一个线程
        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，而线程创建了但并没有运行
        for (int x = 0; x < 60; x++) {
            System.out.println("Hello World---"+x);
        }
    }

}

2 创建多线程的第二种方式，步骤：

2.1定义类实现Runnable接口

2.2覆盖Runnable接口中的run方法：将线程要运行的代码存放到run方法中

2.3.通过Thread类建立线程对象

2.4.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方法的所属对象

2.5.调用Thread类的start方法开启线程并调用Runnable接口子类的方法

/*
 * 需求:简易买票程序,多个窗口同时卖票
 */
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.实现方式和继承方式有什么区别

3.1.实现方式避免了单继承的局限性，在定义线程时建议使用实现方式

3.2.继承Thread类：线程代码存放在Thread子类run方法中

3.3.实现Runnable:线程代码存放在接口的子类run方法中

4.多线程-run和start的特点

4.1为什么要覆盖run方法呢:

Thread类用于描述线程，该类定义了一个功能，用于存储线程要运行的代码，该存储功能就是run方法，也就是说该Thread类中的run方法，用于存储线程要运行的代码

5.多线程运行状态

创建线程-运行---sleep()/wait()--冻结---notify()---唤醒

创建线程-运行---stop()—消亡

创建线程-运行---没抢到cpu执行权—临时冻结

6.获取线程对象及其名称

6.1.线程都有自己默认的名称，编号从0开始

6.2.static Thread currentThread():获取当前线程对象

6.3.getName():获取线程名称

6.4.设置线程名称:setName()或者使用构造函数

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.多线程的安全问题

1.多线程出现安全问题的原因：

1.1.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

1.2.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

1.3.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执行权，也进不去，因为没有获取锁

2.同步的前提：

2.1.必须要有2个或者2个以上线程

2.2.必须是多个线程使用同一个锁

2.3.好处是解决了多线程的安全问题

2.4.弊端是多个线程需要判断锁，较消耗资源

5.同步函数

定义同步函数,在方法钱用synchronized修饰即可

/*
 * 需求:
 * 银行有一个金库，有两个储户分别存300元,每次存100元,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代码
 * 2.明确共享数据
 * 3.明确多线程代码中哪些语句是操作共享数据的
 */

public class Bank {

    private int sum;

    Object obj = new Object();

    //定义同步函数,在方法钱用synchronized修饰即可
    public synchronized void add(int n) {
        //synchronized (obj) {
            sum = 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.同步的锁

6.1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

6.2.静态函数的锁是class对象

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，类名.class,该对象的类型是Class

6.3.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

/*
 * 需求:简易买票程序,多个窗口同时卖票
 */
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.多线程，单例模式-懒汉式

懒汉式与饿汉式的区别：懒汉式能延迟实例的加载，如果多线程访问时，懒汉式会出现安全问题，可以使用同步来解决，用同步函数和同步代码都可以，但是比较低效，用双重判断的形式能解决低效的问题，加同步的时候使用的锁是该类锁属的字节码文件对象

/*
 * 单例模式
 */
//饿汉式
public class Single {
    private static final Single s=new Single();
    private Single(){}
    public static Single getInstance(){
        return s;
    }

}

//懒汉式
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.多线程-死锁

同步中嵌套同步会出现死锁

/*
 * 需求:简易买票程序,多个窗口同时卖票
 */
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();
    }
}

四、JDK1.5新增多线程创建方式

 1、实现Callable接口

package com.lxj.juc;
 
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.FutureTask;
 
public class TestCallable1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        CallableDemo callableDemo = new CallableDemo();
        FutureTask futureTask = new FutureTask<>(callableDemo); 
        new Thread(futureTask).start();
        List<Integer> lists = (List<Integer>)futureTask.get(); //获取返回值
        for (Integer integer : lists) {
            System.out.print(integer + "  ");
        }
    }
}
 
class CallableDemo implements Callable<List<Integer>>{
 
    @Override
    public List<Integer> call() throws Exception {
        boolean flag = false;
        List<Integer> lists = new ArrayList<>();
        for(int i  = 3 ; i < 100 ; i ++) {
            flag = false;
            for(int j = 2; j <= Math.sqrt(i) ; j++) {
                if(i % j == 0) {
                    flag = true;
                    break;
                }
            }
            if(flag == false) {
                lists.add(i);
            }
        }
        return lists;
    }
    
}

2、线程池创建多线程

package com.lxj.juc;
 
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
 
public class TestThreadPool {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
        List<Future<List<Integer>>> ints = new ArrayList<>();
        for(int i = 0 ; i < 5; i ++) {
            Future<List<Integer>> future = executorService.submit(new Callable<List<Integer>>() {
                @Override
                public List<Integer> call() throws Exception {
                    boolean flag = false;
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"  ");
                    List<Integer> lists = new ArrayList<>();
                    for(int i  = 3 ; i < 100 ; i ++) {
                        flag = false;
                        for(int j = 2; j <= Math.sqrt(i) ; j++) {
                            if(i % j == 0) {
                                flag = true;
                                break;
                            }
                        }
                        if(flag == false) {
                            lists.add(i);
                        }
                    }
                    return lists;
                }
            });
            ints.add(future);
        }
        
        for (Future<List<Integer>> future : ints) {
            System.out.println(future.get());
        }
    }
}
 
class ThreadPoolDemo {
 
}

                                                          ----------技术改变生活，知识改变命运!

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