JAVA基础：多线程 （学习笔记）

多线程

一，什么是线程？

• 程序：为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合,是一段静态的代码
• 进程：程序的一次执行过程。

          正在运行的一个程序，进程作为资源分配的单位，在内存中会为每个进程分配不同的内存区域。 （进程是动态的）是一个动的过程 ，进程的生命周期  :  有它自身的产生、存在和消亡的过程 

• 线程：是进程的进一步细化， 是一个程序内部的一条执行路径。

          若一个进程同一时间并行执行多个线程，就是支持多线程的。

     1.并行和并发

• 并行：多个CPU同时执行多个任务

• 并发：一个CPU“同时”执行多个任务（采用时间片切换）

二，创建线程的三种方式

     1，继承Thread类

1. 这个run方法不能直接调用，直接调用就会被当做一个普通方法，要用 . start() ，启动线程。
2. 开辟道路的代码必须在前面！！

• 入门例子

//运行的类
public static void main(String[] args) {/*   DomeThread dt = new DomeThread();dt.start();*/new DomeThread().start();//开了一条新的路for (int i = 0; i < 100; i++) {System.out.println("main()" + i);}}//穿插运行
}
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//准备
public class DomeThread extends Thread {//继承线程类  重写run()@Overridepublic void run() {//另外一条道的执行代码show();}public void show() {for (int i = 0; i < 100; i++) {System.out.println("DomeThread_show()" + i);}}
}

•  三个窗口售卖火车票----三种方式的例题，也是线程安全问题的例题

//运行/*** 用继承方式的并行售票** @param args*/public static void main2(String[] args) {//main方法---主线程//假设有三个窗口同时买票//没有构造方法命名会报错TicketThread tt1 = new TicketThread("窗口1");//命名方法1TicketThread tt2 = new TicketThread();tt2.setName("窗口2");//命名方法2TicketThread tt3 = new TicketThread("窗口3");tt1.start();tt2.start();tt3.start();}
===========================================================================================
//准备public class TicketThread extends Thread{static int count=10;//静态--有一个对象对他进行改变，其他对象再使用时就是修改过的@Overridepublic void run() {while (count>0) {count--;System.out.println(this.getName()+"卖出一张票，还剩"+count+"张");}}public TicketThread() {}public TicketThread(String name) {super(name);}
}

•  缺点：

1. 没有返回值
2. 不能抛出异常

 接 三，1------同步代码块  （重写 run() ）

 @Overridepublic void run() {for (int i = 0; i <= 100; i++) {synchronized (TicketThread.class) {//同步代码块    同步关键字（锁子）if (count > 0) {count--;System.out.println(this.getName() + "卖出一张票，还剩" + count + "张");}}}}
//TicketThread.class  或者 this.getClass

2，实现Runnable接口

Thread类实现了Runnable接口

//运行 public static void main3(String[] args) {TicketRunnable tr = new TicketRunnable();Thread thread1 = new Thread(tr, "窗口1");Thread thread2 = new Thread(tr, "窗口2");Thread thread3 = new Thread(tr, "窗口2");thread1.start();thread2.start();thread3.start();}============================================================================
//准备public class TicketRunnable implements Runnable {int count = 10;@Overridepublic void run() {while (count > 0) {count--;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票，还剩" + count + "张");}//Thread.currentThread().getName()---获得正在运行的线程的名字}}

•  缺点

1. 没有返回值
2. 不能抛出异常

接 三，2----- 同步方法 （重写run() , 新增一个synchronized同步方法）

package thread;public class TicketRunnable implements Runnable {int count = 10;@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i <= 100; i++) {buyTicket();}}public synchronized  void buyTicket(){//默认锁 this对象if (count > 0) {count--;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "卖出一张票，还剩" + count + "张");}}
}

 补充---休眠

 @Overridepublic void run() {for (int i = 0; i <= 100; i++) {buyTicket();//休眠，如果运行时一直是一个窗口，可以用这个try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}}

接 三，3----Lock锁 （重写run() ,  定义锁）

package thread;import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class TicketRunnable implements Runnable {int count = 10;Lock lock=new ReentrantLock(); //多态  接口=实现类  可以使用不同的实现类@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i <= 100; i++) {lock.lock();try {if (count > 0) {count--;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "卖出一张票，还剩" + count + "张");}Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}finally {lock.unlock();}}}}

 3，实现Callable接口

• 好处：

1. 有返回值  
2. 能抛出异常

• 缺点：

1. 线程创建比较麻烦

//运行 
/*** 实现Callable接口的并行售票*/public static void main(String[] args) {TicketCall tc=new TicketCall();FutureTask ft=new FutureTask(tc);Thread t1=new Thread(ft,"窗口1");//存在默认名，如果你不命名，程序会显示Thread-0FutureTask ft1=new FutureTask(tc);Thread t2=new Thread(ft1,"窗口2");FutureTask ft2=new FutureTask(tc);Thread t3=new Thread(ft2,"窗口3");t1.start();t2.start();t3.start();//获取线程得到的返回值：Object obj = ft.get();System.out.println(obj);}
======================================================================
//准备package thread;import java.util.concurrent.Callable;public class TicketCall implements Callable {int count = 10;@Overridepublic Object call() throws Exception {while (count > 0) {count--;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "卖出一张票，还剩" + count + "张");}//Thread.currentThread().getName()---获得正在运行的线程的名字return null;}
}

• 补充

1. 实现Callable接口，可以不带泛型，如果不带泛型，那么call方式的返回值就是Object类型 

   public class TicketCall implements Callable<Integer> {

2. 如果带泛型，那么call的返回值就是泛型对应的类型
3. 从call方法看到：方法有返回值，可以跑出异常 

 4，线程的生命周期

四，线程的常用方法

• start() :  启动当前线程，表面上调用start方法，实际在调用线程里面的run方法  【例题中有】
• run() : 线程类 继承 Thread类 或者 实现Runnable接口的时候，都要重新实现这个run方法，run方法里面是线程要执行的内容 【例题中有】
• currentThread :Thread类中一个静态方法：获取当前正在执行的线程 【Runnable例中】
• setName: 设置线程名字 【Thread例中】
• getName 读取线程名字 【例题中有】
• 通过调用interrupt()方法来中断其阻塞状态
• 设置优先级

1. 同优先级别的线程，采取的策略就是先到先服务，使用时间片策略
2. 如果优先级别高，被CPU调度的概率就高
3. 级别：1-10   默认的级别为5
4. 线程的优先级是在创建线程时设置的，在创建线程后的任何时候都可以重新设置

//运行
class Test{//这是main方法，程序的入口public static void main(String[] args) {//创建两个子线程，让这两个子线程争抢资源：TestThread01 t1 = new TestThread01();t1.setPriority(10);//优先级别高t1.start();TestThread02 t2 = new TestThread02();t2.setPriority(1);//优先级别低t2.start();}
}
=====================================================================
//准备
public class TestThread01 extends Thread {@Overridepublic void run() {for (int i = 1; i <= 10; i++) {System.out.println(i);}}
}
-----------------------------------------------------------
class TestThread02 extends Thread{@Overridepublic void run() {for (int i = 20; i <= 30 ; i++) {System.out.println(i);}}
}

•  join() : 当一个线程调用了join方法，这个线程就会先被执行，它执行结束以后才可以去执行其余的线程。 注意：必须先start，再join才有效。

//测试
class Test{//这是main方法，程序的入口public static void main(String[] args) throws InterruptedException {for (int i = 1; i <= 100 ; i++) {System.out.println("main-----"+i);if(i == 6){//创建子线程：TestThread tt = new TestThread("子线程");tt.start();tt.join();//“半路杀出个程咬金”}}}
}
====================================================
//准备
public class TestThread extends Thread {public TestThread(String name){super(name);}@Overridepublic void run() {for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {System.out.println(this.getName()+"----"+i);}}
}

• sleep : 人为的制造阻塞事件 

public class Test01 {//这是main方法，程序的入口public static void main(String[] args) {try {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("00000000000000");}
}

 案例：完成秒表功能

public class Test02 {//这是main方法，程序的入口public static void main(String[] args) {//2.定义一个时间格式：DateFormat df = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");while(true){//1.获取当前时间：Date d = new Date();//3.按照上面定义的格式将Date类型转为指定格式的字符串：System.out.println(df.format(d));try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}

• setDaemon 设置伴随线程

1. 将子线程设置为主线程的伴随线程，主线程停止的时候，子线程也不要继续执行了
2. 案例：皇上 --》驾崩 ---》妃子陪葬   【将指定的线程设置成后台线程】

//运行
class Test{//这是main方法，程序的入口public static void main(String[] args) {//创建并启动子线程：TestThread tt = new TestThread();tt.setDaemon(true);//设置伴随线程  注意：先设置，再启动tt.start();//主线程中还要输出1-10的数字：for (int i = 1; i <= 10 ; i++) {System.out.println("main---"+i);}}
}
=========================================================
//准备
public class TestThread extends Thread {@Overridepublic void run() {for (int i = 1; i <= 1000 ; i++) {System.out.println("子线程----"+i);}}
}

• yield方法----的作用是让当前线程放弃CPU时间片，进入和可运行状态，与其他等待的可运行状态线程竞争CPU时间片。它并不会直接提升线程的优先级，而是让当前线程主动放弃执行权，从而让其他线程有机会运行‌

五，线程安全问题

     1，同步代码块  //代码见  上面  --接 三，1    

 synchronized (TicketThread.class)

• 总结一 

              ----认识同步监视器（锁子）   -----  synchronized(同步监视器){ }

1. 必须是引用数据类型，不能是基本数据类型
2. 也可以创建一个专门的同步监视器，没有任何业务含义 
3. 一般使用共享资源做同步监视器即可   
4. 在同步代码块中不能改变同步监视器对象的引用 
5. 尽量不要String和包装类Integer做同步监视器 
6. 建议使用final修饰同步监视器

• 总结二 

              ----同步代码块的执行过程

1. 第一个线程来到同步代码块，发现同步监视器open状态，需要close,然后执行其中的代码。
2. 第一个线程执行过程中，发生了线程切换（阻塞 就绪），第一个线程失去了cpu，但是没有开锁open。
3. 第二个线程获取了cpu，来到了同步代码块，发现同步监视器close状态，无法执行其中的代码，第二个线程也进入阻塞状态。
4. 第一个线程再次获取CPU,接着执行后续的代码；同步代码块执行完毕，释放锁open。
5. 第二个线程也再次获取cpu，来到了同步代码块，发现同步监视器open状态，拿到锁并且上锁，由阻塞状态进入就绪状态，再进入运行状态，重复第一个线程的处理过程（加锁）。
6. 强调：同步代码块中能发生CPU的切换吗？能！！！ 但是后续的被执行的线程也无法执行同步代码块（因为锁仍旧close） 。

• 总结三

1. 多个代码块使用了同一个同步监视器（锁），锁住一个代码块的同时，也锁住所有使用该锁的所有代码块，其他线程无法访问其中的任何一个代码块 
2. 多个代码块使用了同一个同步监视器（锁），锁住一个代码块的同时，也锁住所有使用该锁的所有代码块， 但是没有锁住使用其他同步监视器的代码块，其他线程有机会访问其他同步监视器的代码块

     2，同步方法    //代码见  上面  --接 三，2

 public synchronized  void buyTicket(){  }

• 总结一 

1. 多线程在争抢资源，就要实现线程的同步（就要进行加锁，并且这个锁必须是共享的，必须是唯一的。
2. 咱们的锁一般都是引用数据类型的。
3. 目的：解决了线程安全问题。

• 总结二 

              --- 关于同步方法

1.  不要将run()定义为同步方法
2. 非静态同步方法的同步监视器是this
3. 静态同步方法的同步监视器是 类名.class 字节码信息对象
4. 同步代码块的效率要高于同步方法     ------------ 原因：同步方法是将线程挡在了方法的外部，而同步代码块锁将线程挡在了代码块的外部，但是却是方法的内部
5. 同步方法的锁是this，一旦锁住一个方法，就锁住了所有的同步方法；同步代码块只是锁住使用该同步监视器的代码块，而没有锁住使用其他监视器的代码块 

     3，Lock锁     //代码见  上面  --接 三，3

 Lock lock=new ReentrantLock(); //多态  接口=实现类  可以使用不同的实现类。。。。。。。。lock.lock();//打开锁。。。。。。。lock.unlock();//关闭锁：--->即使有异常，这个锁也可以得到释放

•  Lock和synchronized的区别

1. Lock是显式锁（手动开启和关闭锁，别忘记关闭锁），synchronized是隐式锁
2. Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁
3. .使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有更好的扩展性（提供更多的子类）

• 优先使用顺序：

1.   Lock----同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源）----同步方法（在方法体之外）