java之多线程详解.docx
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java之多线程详解.docx
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java之多线程详解
java之多线程详解
线程和进程
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:
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。
进程和线程的区别:
一个进程中至少有一个线程。
JavaVM启动的时候会有一个进程java.exe
该进程中至少有一个线程负责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
多线程的几种状态
创建:
即创建一个线程
运行:
调用start()方法开始(启动)一个线程,并运行
冻结:
调用了sleep()或者是wait()进入冻结状态,即放弃了执行资格
临时(阻塞):
即当冻结状态sleep()时间到了,或者被唤醒notify(),就进入了阻塞状态,即具备了执行资格,没有执行权,要等待cpu去执行
消亡状态:
即一个线程运行完或者调用了stop()方法,线程结束,run方法结束。
常用的线程的几种方法:
a)publicfinalStringgetName():
返回该线程的名称。
线程都有自己的默认名称,即Thread-编号,该编号从零开始
b)publicstaticThreadcurrentThread():
返回对当前正在执行的线程对象的引用。
c)publicfinalvoidsetName(Stringname):
改变线程名称,我们也可以通过构造方法来设置名称
线程的创建和启动
如何在自定义的代码中华,自定义一个线程?
我们通过对api的查找,java已经提供了对线程这类事物的描述,就是Thread类
创建线程总共有两种方式:
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,该方法有两个作用:
a)启动线程
b)调用run方法
例如以下代码:
classThreadTest
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
ThreadDemotd=newThreadDemo();//创建了一个线程
td.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(inti=0;i<60;i++){
System.out.println("主线程"+i);
}
}
}
classThreadDemoextendsThread//继承Thread
{
publicvoidrun(){
for(inti=0;i<60;i++){
System.out.println("自定义线程"+i);
}
}
}
通过运行上面代码,发现运行结果每一次都不同。
因为多个线程都在获取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)。
也就是说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。
以上说的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?
Thread类用于描述线程。
该类就定义了一个功能,用于存储线程要执行的代码。
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。
第二种方式:
实现Runnable接口
步骤:
1.定义类并实现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Runable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造方法
为什么要将Runnable接口的子类对象传递给Thread的构造方法。
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
例如以下买票的例子:
classTicketDemo
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
Tickett=newTicket();
Threadt1=newThread(t);
Threadt2=newThread(t);
Threadt3=newThread(t);
Threadt4=newThread(t);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
classTicketimplementsRunnable
{
privatestaticintticket=100;
publicvoidrun(){
while(true){
if(ticket>0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出"+ticket--);
}
}
}
}
第一种继承方式和第二种实现方式有什么区别?
a)继承Thread:
线程代码存放在Thread子类的run方法中。
b)实现Runnable,线程代码存放在接口的子类的run方法。
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
线程同步
线程安全
在以上代码中,会出现线程的安全性问题,我们使用sleep方法测试下:
classTicketDemo
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
Tickett=newTicket();
Threadt1=newThread(t);
Threadt2=newThread(t);
Threadt3=newThread(t);
Threadt4=newThread(t);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
classTicketimplementsRunnable
{
privateintticket=100;
publicvoidrun(){
while(true){
if(ticket>0){
try{//使用try-catch语句,记住不能抛出
Thread.sleep(10);//睡眠三毫秒
}catch(Exceptione){
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出"+ticket--);
}
}
}
}
通过打印,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之执行了一部分,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:
对多台操作共享数据的语句,只能让一个线程都执行完,其他线程不可以参与执行
对于此,Java对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式,那就是同步代码块。
非静态线程同步
线程同步有两种格式:
第一种同步代码块的格式:
synchronized(对象){
需要被同步的代码
}
所以对于以上代码,我们使用了同步代码块后,就不会出现安全问题。
看如下代码:
classTicketDemo
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
Tickett=newTicket();
Threadt1=newThread(t);
Threadt2=newThread(t);
Threadt3=newThread(t);
Threadt4=newThread(t);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
classTicketimplementsRunnable
{
privateintticket=100;
Objectobj=newObject();//同步代码块要传入的对象,任何对象都可以
publicvoidrun(){
while(true){
synchronized(obj){//同步代码块,obj就是锁
if(ticket>0){
try{
Thread.sleep(10);
}catch(Exceptione){
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出"+ticket--);
}
}
}
}
}
以上打印结果是一个有序的数字。
我们可以认为对象如同锁,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。
我们不是任何情况下都使用同步的,使用同步有两个前提:
1.必须要有两个或者两个以上线程
2.必须是多个线程使用同一个锁
我们要必须保证同步中只能有一个线程在运行
同步有好处也有弊端,好处是解决了多线程的安全问题,弊端是多个线程需要判断锁,较为消耗资源
第二种同步函数的格式:
修饰符synchronized返回类型方法名(){
需要同步的代码;
}
我们注意synchronized不能写在线程run方法里。
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。
以下代码进行验证:
classTicketDemo
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
Tickett=newTicket();
Threadt1=newThread(t);
Threadt2=newThread(t);
t1.start();
try{
Thread.sleep(10);
}catch(Exceptione){
}
t.tag=false;//切换标记
t2.start();
}
}
classTicketimplementsRunnable
{
Objectobj=newObject();
privateintticket=100;
booleantag=true;//标记
publicvoidrun(){
if(tag){
synchronized(this){
while(ticket>0){
if(ticket>0){
try{
Thread.sleep(10);
}catch(Exceptione){
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出....code...."+ticket--);
}
}
}
}else{
while(ticket>0){
this.show();
}
}
}
publicsynchronizedvoidshow(){
if(ticket>0){
try{
Thread.sleep(20);
}catch(Exceptione){
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖出...show."+ticket--);
}
}
}
静态线程同步
如果我们把这句代码privateintticket=100;
加上static修饰符,我们会发现出现不一样的结果,如果同步方法被静态修饰后,使用的锁又是什么呢?
通过验证,发现不再是this。
因为静态方法中也不可以this。
当静态进内存时,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,它就是类名.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
我们现在举一下单例模式的懒汉模式(重要):
classSingleTest
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
Singles1=Single.getInstance();
Singles2=Single.getInstance();
System.out.println(s1==s2);
}
}
classSingle
{
publicstaticSingles=null;//这里不能加上final
privateSingle(){
}
publicstaticSinglegetInstance(){
if(s==null){//双判断可以增加效率
synchronized(Single.class){//静态的对象必须这样写,不能写this
if(s==null){
s=newSingle();
}
}
}
returns;
}
}
死锁
线程中还有一种死锁的概念,就是同步中嵌套同步,以后我们在写程序的时候避免写死锁,现在我们看看死锁的程序:
classLockThreadTest
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
Threadt1=newThread(newLockThread(true));
Threadt2=newThread(newLockThread(false));
t1.start();
t2.start();
}
}
classLockThreadimplementsRunnable
{
booleantag;
LockThread(booleantag){
this.tag=tag;
}
publicvoidrun(){
if(tag){
synchronized(synObject.locka){
System.out.println("iflocka");
synchronized(synObject.lockb){
System.out.println("iflockb");
}
}
}else{
synchronized(synObject.lockb){
System.out.println("elselockb");
synchronized(synObject.locka){
System.out.println("elselocka");
}
}
}
}
}
classsynObject
{
staticObjectlocka=newObject();
staticObjectlockb=newObject();
}
线程通信
什么是线程间通信,其实就是多个线程在操作同一个资源,但是操作的动作不同
线程通信安全:
线程通信安全就需要用到线程同步来操作,而且每个线程的操作数据都需要加上同步,且同步中的锁必须是同一个对象。
线程等到唤醒机制:
线程等待唤醒机制需要以下三种常用的方法:
a)publicfinalvoidnotify():
唤醒在此对象监视器上(锁)等待的单个线程
b)publicfinalvoidnotifyAll():
唤醒在此对象监视器上等待的所有线程
c)publicfinalvoidwait()throwsInterruptedException:
在其他线程调用此对象的notify()方法或notifyAll()方法前,导致当前线程等待
以上三种方法都使用在同步中,因为要对持有监视器(锁)的线程操作。
之所以要使用在同步中,是因为只有同步中才具有锁。
那么,为什么这些操作线程的方法要定义在Object类中呢?
因为这些方法在操作同步中线程时,都必须要标识它们所操作线程持有的锁,只有同一个锁上的被等待线程,可以被同一个锁上notify唤醒。
也就是说,等待和唤醒都必须是同一个锁。
而锁是任意一个对象,所以可以被任意对象调用的方法定义Object类中。
下面,我们看看如下代码就知道了:
classRes
{
privateStringname;//姓名
privateStringsex;//性别
privatebooleantag=false;//切换标记
publicsynchronizedvoidset(Stringname,Stringsex){
if(this.tag)
try{this.wait();}catch(Exceptione){};//线程A等待
this.name=name;
this.sex=sex;
this.tag=true;
this.notify();//线程B唤醒
}
publicsynchronizedvoidget(){
if(!
this.tag)
try{this.wait();}catch(Exceptione){};//线程B等待
System.out.println(name+"-----"+sex);
this.tag=false;
this.notify();//线程A唤醒
}
}
classInputimplementsRunnable//输入
{
privateResr;
Input(Resr){
this.r=r;
}
intx=0;
publicvoidrun(){
while(true){
if(x==0)
r.set("Tom","男");
else
r.set("Lucy","女");
x=(x+1)%2;
}
}
}
classOutputimplementsRunnable//输出
{
privateResr;
Output(Resr){
this.r=r;
}
publicvoidrun(){
while(true){
r.get();
}
}
}
classOutputInputDemo
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
Resr=newRes();
newThread(newInput(r)).start();
newThread(newOutput(r)).start();
}
}
总结:
对于多个生产者和消费者,为什么要定义while判断标记,因为让被唤醒的线程再一次判断标记。
又为什么定义notifyAll?
因为需要唤醒对方的线程,如果只用notify,容易出现只唤醒本方线程的情况。
导致程序中的所有线程都在等待。
在jdk1.5中提供了多线程升级方案,将同步Synchronized替换成Lock操作。
将Object中的wait,notify,notifyAll,替换了Condition对象,该对象可以Lock锁,进行获取,该实例中,实现了本方只唤醒对方操作。
线程控制
线程停止
线程的stop()方法,在jdk中已经停止使用了,那么如何去停止线程呢?
只有一种,那就是run方法结束,当我们开启多线程运行,运行代码通常是循环结构,只要控制住循环,就可以让run方法结束,也就是线程结束。
也有特殊的情况,当线程处于冻结状态,就不会读到标记,那么线程就不会结束。
当没有指定的方式让冻结的线程恢复到运行状态时,这时需要对冻结进行清除,强制让线程恢复到运行状态中来,这样就可以操作标记让线程结束。
Thread类提供方法叫interrupt();
例如如下代码,演示而来如何使用:
classStopThreadDemo
{
publicstaticvoidmain(String[]args)
{
StopThreadst=newStopThread();
Threadt1=newThread(st);
Threadt2=newThread(st);
t1.start();
t2.start();
intnum=0;
while(true)
{
if(60==num++){
//st.changF();
t1.interrupt();//清除线程1
t2.interrupt();//清除线程2
break;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"......"+num);
}
System.out.println("over");
}
}
classStopThreadimplementsRunnable
{
booleanflag=true;//标记
publicsynchronizedvoidrun(){
while(flag)
{
try{
wait();
}catch(InterruptedExceptione){//捕捉清除错误
flag=false;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"............Exception");
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"............run");
}
}
publicvoidchangF(){
flag=false;
线程守护,join,让步
当线程出现无线循环或者线程全部等待的时候
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