Java基础（十一）——多线程，单例设计模式
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概念
进程：是一个正在执行中的程序。
每一个进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，还有垃圾回收机制的线程。 -
自定义线程
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。
3. 调用线程中的start方法。（该方法两个作用：启动线程，调用run方法。）
class Demo2 extends Thread
{
public void run()
{
for(int i = 0; i < 6000; i++)
System.out.println("demo run "+i);
}
}
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
Demo2 d = new Demo2();
d.start();
for(int i = 0 ; i< 6000; i++)
System.out.println("Hello world "+i);
}
}
发现运行结果每一次都不同。
因为多线程都获取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是在相互抢夺cpu的控制权。
这就是多线程的一个特性：随机性。谁抢到谁执行，至于执行多长时间，cpu说的算。
创建线程的第二种方式：实现Runable接口
步骤：
1. 定义类实现Runable接口
2. 覆盖Runable接口中的run方法。
将线程要运行的代码存放在该fu'n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类的构造函数
为什么要将Runable接口的子类对象传递给Thread的构造函数。
因为自定义的run方法所属的对象时Runable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hread类的start方法开启线程并调用Runable接口子类的run方法
买票系统：
public class Ticket implements Runnable {
private int tick = 10000;
public void run(){
while(true)
{
if(tick > 0)
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "...." + tick--);
}
}
}
class TicketDemo
{
public static void main(String[] args) {
Ticket t = new Ticket();
Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);
Thread t3 = new Thread(t);
Thread t4 = new Thread(t);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
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（资源可以更好的共享，继承方式只能把资源定义为静态）。
两种方式的区别：
继承Thread：线程代码存放在Thread子类方法中。
实现Runnable：线程代码存在接口的子类的run方法。
安全隐患：一张票卖出多张
public class TIcket implements Runnable {
private int tick = 10000;
public void run(){
while(true)
{
if(tick > 0) //线程安全问题处理
{
try
{
Thread.sleep(1); //只能try不能抛，因为父类为接口没有抛出异常
}
catch (Exception e)
{}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "...." + tick--);
}
}
}
}
class TicketDemo
{
public static void main(String[] args) {
TIcket t = new TIcket();
Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);
Thread t3 = new Thread(t);
Thread t4 = new Thread(t);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
问题原因：当多条语句在操作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就是同步代码块。
synchronized(对象)
{
需要同步的代码;
}
public class TIcket implements Runnable {
private int tick = 10000; //共享数据，操作共享数据的代码需要同步
Object obj = new Object();
public void run(){
while(true)
{
synchronized (obj) { //同步锁
if (tick > 0) //线程安全问题处理
{
try {
Thread.sleep(1); //只能try不能抛，因为父类为接口没有抛出异常
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "...." + tick--);
}
}
}
}
}
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。
同步的前提：
- 必须要有两个或者两个以上的线程。
- 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。
同步代码块：
synchronized(对象)
{
需要同步的代码;
}
同步函数：在函数上加上关键字synchronized即可。
如何确定哪些是需要同步的代码:
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。
public class Bank {
private int sum;
public synchronized void add(int n)
{
sum += n;
try{
Thread.sleep(10); //可拋可try，如果抛调用者还是得try，所以建议try
}
catch (Exception e)
{
}
System.out.println("sum = " + sum);
}
}
class Cus implements Runnable
{
private Bank b = new Bank();
@Override
public void run() {
for(int i = 0; i < 3;i ++)
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();
}
}
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。
同步函数封装只封装操作共享数据的代码块。
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（this），但是一定有该类对应的字节码文件对象。类名.class 该对象的类型时Class.(类名.Class)
静态的同步方法，使用的锁时该方法所在类的字节码文件对象。（类名.class）
单例设计模式
饿汉式：项目开发中使用这个
public class Single {
private static final Single s = new Single();
private Single(){}
public static Single getInstance()
{
return s;
}
}
懒汉式：延时加载（面试容易问）
public class Single {
private static Single s = null;
private Single(){}
public static Single getInstance()
{
if(s==null)
s = new Single();
return s;
}
}
解决同步问题：
public class Single {
private static Single s = null;
private Single(){}
public static synchronized Single getInstance()
{
if(s==null)
s = new Single();
return s;
}
}
但是判断锁比较低效。
提高效率：（双重判断）
public class Single {
private static Single s = null;
private Single(){}
public static Single getInstance()
{
if(s == null)
{
synchronized (Single.class) //静态中不能写this，考点类名。锁：该类所属的字节码文件对象
{
if (s == null)
s = new Single();
}
}
return s;
}
}
死锁：同步中嵌套同步，而锁却不同。
案例：
public class Test implements Runnable
{
private boolean flag;
Test(boolean flag)
{
this.flag = flag;
}
public void run()
{
if(flag)
{
while(true) {
synchronized (MyLock.locka) {
System.out.println("if locka");
synchronized (MyLock.lockb) {
System.out.println("if lockb");
}
}
}
}
else
{
while(true){
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 DeadLockTest{
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(new Test(true));
Thread t2 = new Thread(new Test(false));
t1.start();
t2.start();
}
}