java-多线程

1. 基本概念：程序、进程、线程

程序(program)：是为完成特定任务，用某种语言编写的一组指令的集合，即指一段静态的代码，静态对象进程(process)：是程序的一次执行过程，或是正在执行的一个程序，是一个动态的过程。

程序是静态的，进程是动态的进程作为资源分配的单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域 线程：进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的执行路径

若一个进程同一时间执行多个线程，就是支持多线程的线程作为调度和执行的单位，每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器。
线程的开销小一个进程中多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间，它们从同一个堆中分配对象，可以访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便，高效。但多个线程操作共享的系统资源可能就会带来安全的隐患

1.2 并行与并发

并行：多个CPU同时执行多个任务，比如：多个人同时做不同的事
并发：一个CPU(采用时间片)同时执行多个任务。比如：秒杀、多个人做同一件事

1.3 使用多线程的优点

提高程序的响应，对图形化界面更有意义，可增强用户体验提高计算机系统CPU的利用率改善程序结构，将即长又复杂的进程分为多个线程。独立运行，利于理解和修改

1.4 何时需要多线程

程序需要同时执行两个或多个任务程序需要实现一些等待的任务时，用户输入、文件域读写操作、网络操作、搜索等需要一些后台运行的程序时

2. 线程的创建和使用* 2.1 通过继承Thread类实现多线程

创建一个继承与Thread类的子类重写Thread的run方法创建Thread类的子类对象通过此对象调用start()

启动当前线程调用当前线程的run()

//1. 创建一个继承与Thread类的子类
class  MyThread extends Thread{
    //2. 重写Thread的run方法

    @Override
    //3. 将此线程执行的操作声明在run()中
    public void run() {
        for (int i=0;i<100;i++){
            if(i%2==0)
            System.out.println(i);
        }
        super.run();
    }
}
public class ThreadTest  {
    public static void main(String[] args) {
        //4. 创建Thread类的子类对象
        MyThread myThread = new MyThread();
        //5. 通过此对象调用start()
        myThread.start();
        //如下操作仍然是在mian线程中执行
        for (int i=0;i<100;i++){
            if(i%2==0)
                System.out.println(i+"******************");
        }
    }

  
}

2.1.1 创建线程的两个问题

问题一： 我们不能通过直接调用run()的方式启动线程
问题二：不可以还让已经start()线程去执行，这时需要重新创建一个线程的对象

2.1.2 测试Thread中的常用方法

start()：启动当前线程；调用当前线程的run()方法run()：通常需要重写Thread类中的此方法，将创建线程要执行操作声明在此方法中currentThread()：静态方法，返回执行当前线程的名字getName()：获取当前线程的名字setName()：设置当前线程的名字yield()：释放当前CPU的执行权join()：在线程A中调用线程B的Join，此时线程A进入阻塞状态，知道B完全执行完以后，线程A才会执行。相当于插队sleep(long millitimie)：让当前线程“睡眠”指定的毫秒isAlive()：判断当前线程是否存活

package com.gdhd.java;

class HelloThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<100;i++)
        {
            if(i%2==0){
                try {
                    //休眠，相当于如果不是vip那让它休眠
                    sleep(1000);
                    System.out.println(HelloThread.currentThread().getName()+"******"+i);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
            if(i%20==0){
                //释放当前CPU的权限
                yield();
            }
        }
        super.run();
    }
}
public class ThreadMethodTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        HelloThread h1=new HelloThread();
        h1.setName("线程一");
        h1.start();
        //给主线程命名
        Thread.currentThread().setName("主线程");
        for (int i=0;i<100;i++)
        {
            if(i%2==0){
                System.out.println(HelloThread.currentThread().getName()+"******"+i);
            }
            if(i==20){
                //插队
                //h1.join();
            }
        }
    }
}

2.1.3 线程的优先级

三个常量

MAX_PRIORITY：10MIN _PRIORITY：1NORM_PRIORITY：5 -->默认优先级
2.如何获取和设置当前线程的优先级：getPriority():获取线程的优先级setPriority(int p):设置线程的优先级
说明：高优先级的线程要抢占低优先级线程cpu的执行权。但是只是从概率上讲，高优先级的线程高概率的情况下被执行。并不意味着只有当高优先级的线程执行完以后，低优先级的线程才执行。

class HelloThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){
           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + Thread.currentThread().getPriority() + ":" + i);
            }
        }

    }

    public HelloThread(String name){
        super(name);
    }
}


public class ThreadMethodTest {
    public static void main(String[] args) {

        HelloThread h1 = new HelloThread("Thread：1");

//        h1.setName("线程一");
        //设置分线程的优先级
        h1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);

        h1.start();

        //给主线程命名
        Thread.currentThread().setName("主线程");
        Thread.currentThread().setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + Thread.currentThread().getPriority() + ":" + i);
            }

2.2 使用Runnable接口实现多线程

创建一个实现了Runnable接口的类实现类去实现Runnable中的抽象方法创建实现类的对象将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象通过Thread类的对象调用start();

public class RunnableTest {
    public static void main(String[] args) {
    //3. 创建实现类的对象
        MRunnable mRunnable = new MRunnable();
        //4. 将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
        Thread thread = new Thread(mRunnable);
        //5. 通过Thread类的对象调用start();
        thread.start();
        Thread thread2 = new Thread(mRunnable);
        thread2.start();
    }
}
//1. 创建一个实现了Runnable接口的类
 class MRunnable implements Runnable{

     @Override
     //2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法
     public void run() {
         for(int i=0;i<100;i++){
            if (i%2==0);
             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"*****************************"+i);
         }
     }
 }

比较两种创建的方式

开发中，优先选择实现Runnable接口的方式
1. 实现的方式没有类的单继承的局限性
2. 实现的方式更适合来处理多个线程有共享数据的情况

3. 线程的生命周期

JDk 中用Thread.Start类定义了线程的几种状态
要想实现多线程，必须在主线程中创建新的线程对象。Java语言使用Thread类及其子类对象来表示线程，在它的一个完整生命周期中通常要经历如下五种形态

新建：当一个Thread类及其子类对象被声明并创建时就绪：处于新建状态的线程被start()后，将进入线程队列等待CPU时间片，此时它义具备了运行的条件。只是没有分配CPU资源运行：当就绪调度并获得CPU资源时，便进入运行状态，run()方法定义了线程的操作和功能阻塞：在某种情况下，被人为或执行输入输出操作时，让出CPU并临时中止自己的执行，进入阻塞状态死亡：线程完成了它的全部工作或想线程被提前强制性地中止或出现异常导致结束

4. 线程的同步 4.1 线程的安全问题

多个线程执行的不确定性引起结果的稳定性
多个线程对账本的共享，会造成操作的不完整性，会破坏问题

public class WindowTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        Windows2 w = new Windows2();
        Thread t1 = new Thread(w);
        Thread t2 = new Thread(w);
        Thread t3 = new Thread(w);
        t1.setName("窗口一");
        t2.setName("窗口2");
        t3.setName("窗口3");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }


}
class Windows2 implements Runnable {
    private int ticket = 100;
    Object obj =new Object();

    @Override
    public void run() {

            while (true) {
                synchronized (obj) {
                    if (ticket > 0) {
                        try {
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票，票号为：" + ticket);
                        ticket--;
                    } else {
                        break;
                    }
                }
        }
    }
}

***************************************************

	package com.gdhd.java;

public class WindowsTest3 {
    public static void main(String[] args) {
        Windows3 w = new Windows3();
        Thread t1 = new Thread(w);
        Thread t2 = new Thread(w);
        Thread t3 = new Thread(w);
        t1.setName("窗口一");
        t2.setName("窗口2");
        t3.setName("窗口3");
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }


}
class Windows3 implements Runnable {
    private int ticket = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            show();

        }
    }
        // 使用同步方法，同步监视器：this
        private  synchronized void show(){
            if (ticket > 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票，票号为：" + ticket);
                ticket--;
            }
        }

}

*********************************************

package com.atguigu.java1;


public class BankTest {

}

class Bank{

    private Bank(){}

    private static Bank instance = null;

    public static Bank getInstance(){
        //方式一：效率稍差
//        synchronized (Bank.class) {
//            if(instance == null){
//
//                instance = new Bank();
//            }
//            return instance;
//        }
        //方式二：效率更高
        if(instance == null){

            synchronized (Bank.class) {
                if(instance == null){

                    instance = new Bank();
                }

            }
        }
        return instance;
    }

4.2 死锁问题

不同的线程，分别占用对方所需要的同步资源不放弃，都在等自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁
出现死锁后，不会出现异常，不会出现提示，只是所有线程都处于阻塞状态，无法继续

package com.atguigu.java1;


public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) {

        StringBuffer s1 = new StringBuffer();
        StringBuffer s2 = new StringBuffer();


        new Thread(){
            @Override
            public void run() {

                synchronized (s1){

                    s1.append("a");
                    s2.append("1");

                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }


                    synchronized (s2){
                        s1.append("b");
                        s2.append("2");

                        System.out.println(s1);
                        System.out.println(s2);
                    }


                }

            }
        }.start();


        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (s2){

                    s1.append("c");
                    s2.append("3");

                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    synchronized (s1){
                        s1.append("d");
                        s2.append("4");

                        System.out.println(s1);
                        System.out.println(s2);
                    }


                }



            }
        }).start();


    }


}

4.2.1 死锁的解决

package com.atguigu.java1;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;


class Window implements Runnable{

    private int ticket = 100;
    //1.实例化ReentrantLock
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            try{

                //2.调用锁定方法lock()
                lock.lock();

                if(ticket > 0){

                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：售票，票号为：" + ticket);
                    ticket--;
                }else{
                    break;
                }
            }finally {
                //3.调用解锁方法：unlock()
                lock.unlock();
            }

        }
    }
}

public class LockTest {
    public static void main(String[] args) {
        Window w = new Window();

        Thread t1 = new Thread(w);
        Thread t2 = new Thread(w);
        Thread t3 = new Thread(w);

        t1.setName("窗口1");
        t2.setName("窗口2");
        t3.setName("窗口3");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

5. 线程的通信