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  • java学习之多线程

    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运行在于main方法中,该线程称之为主线程。

    扩展:起始更细节说明jvm,jvm启动不止一个线程,还有负责垃圾回收机制的线程。

    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务的描述,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:将自定义的代码存储在run方法,让线程运行。
      3.调用线程的start方法,(注:不要直接调用run方法,因为仅仅是对象调用方法,而线程创建了并没有运行)
        该方法有两个作用:启动线程,调用run方法。


    创建线程的第二种方式:实现Runnable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方法中。


    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看作在互相抢夺cup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说了算。

    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。

    线程5种运行状态:
    wait等待;notify唤醒;sleep睡眠;stop消亡
    运行:具有运行资格且有执行资格;临时:具有运行资格没有执行资格;冻结:没有执行资格

    原来线程都有自己默认的名称,Thread-编号,该编号从0开始。

    static Thread currentThread():获取当前线程对象
    getName():获取线程名称
    设置线程名称:setName或者构造函数(当作参数传递进去)。

    --------------------------------------------------------------------------------
    this锁:
    在卖票代码中,发现打印出0,-1,-2等错误,代表多线程的运行出现了安全问题。
    问题的原因:
      当多条语句在操作用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对多线程的安全问题提供了专业的解决方式:
      1.同步代码块。
      synchronized(对象){
        需要被同步的代码
      }
      2.同步函数。
        直接在函数上用synchronized作为修饰符来修饰该函数。
          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,都在执行卖票动作。

      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。

      同步代码块和函数都是对代码的封装,区别在于同步代码块的锁机制,如果函数也能同步则没有同步代码块什么事了。因此有了同步函数。

    如果同步函数被静态修饰后,使用的锁是什么呢?
      通过验证,发现不再是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。
      类名.class,该对象的类型是Class

      所以,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。

    火车上的卫生间---经典例子。

    同步的前提:
      1.必须要有两个或者两个以上的线程对同一资源进行操作
      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
    --------------------------------------------------------------------------------
    需求:
    银行有一个金库,有两个储户分别存300元,每次存100,有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运行代码
    2.明确共享数据
    3.明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的

    --------------------------------------------------------------------------------
    单例设计模式
    1.饿汉式
    public class Single{
      private Single(){}
      private static final Single s = new Single();
      public static Single getInstance(){
        return s;
      }
    }

    2.懒汉式(该类所在的字节码对象),好处在延迟加载
    public class Single{
      private Single(){}
      private static Single s = null;
      public static Single getInstance(){
        if(s==null){
          synchronized(Single.class){//锁是该类所在的字节码文件对象
            if(s==null){
              s = new Single();
             }
          }
        }
      return s;
      }
    }
    懒汉式在多线程的模式下可能会出现安全问题,所以加同步块来封装可能出问题的代码,为了提高效率而用同步块而不是同步函数,为了提高效率使用双重判断的形式,在同步代码块中的锁是该类所在的字节码文件对象。

    --------------------------------------------------------------------------------
    死锁:
    同步中嵌套同步,而各自的锁却不同

    示例代码:

    class MyLock{
        public static Object locka = new Object();
        public static Object lockb = new Object();
    }
    public class Test implements Runnable{
        private boolean flag;
    
        public Test (boolean flag) {
            this.flag = flag;
        }
    
        @Override
        public void run() {
            if (flag) {
                synchronized (MyLock.locka){
                    synchronized (MyLock.lockb){
                        
                    }
                }
            }else {
                synchronized (MyLock.lockb){
                    synchronized (MyLock.locka){
    
                    }
                }
            }
        }
        
        public static void main(String[] args){
            Thread t1 = new Thread(new Test (true));
            Thread t2 = new Thread(new Test (false));
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }
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