Java 给多线程编程提供了内置的支持。 一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。
多线程是多任务的一种特别的形式，但多线程使用了更小的资源开销。
这里定义和线程相关的另一个术语 - 进程：一个进程包括由操作系统分配的内存空间，包含一个或多个线程。一个线程不能独立的存在，它必须是进程的一部分。一个进程一直运行，直到所有的非守护线程都结束运行后才能结束。
多线程能满足程序员编写高效率的程序来达到充分利用 CPU 的目的。
进程和线程
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。
创建线程的第一种方式-继承Thread类
步骤：
定义类继承Thread。
-
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。
-
调用线程的start方法，
该方法两个作用：启动线程，调用run方法。
public class ThreadDemo {
public static void main(String[] args) {
Demo d = new Demo();//创建好一个线程。
d.start();//开启线程并执行该线程的run方法。
for (int x = 0; x < 60; x++)
System.out.println("Hello World!--" + x);
}
}
class Demo extends Thread {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 60; i++) {
System.out.println("demo run----" + i);
}
}
}
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在互相抢夺cpu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说的算。
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。
线程的运行状态
练习：创建两个线程，和主线程交替运行
class Test extends Thread {
Test(String name) {
super(name);
}
public void run() {
for (int x = 0; x < 60; x++) {
System.out.println((Thread.currentThread() == this) + "..." + this.getName() + " run..." + x);
}
}
}
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) {
Test t1 = new Test("one---");
Test t2 = new Test("two+++");
t1.start();
t2.start();
for (int x = 0; x < 60; x++) {
System.out.println("main....." + x);
}
}
}
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。
创建线程的第二种方式-实现Runnable接口
/**
* 需求：简单的卖票程序。
* 多个窗口同时买票。
*/
public class TicketDemo {
public static void main(String[] args){
Ticket t = new Ticket();
Thread t1 = new Thread(t);//窗口1
Thread t2 = new Thread(t);//窗口2
Thread t3 = new Thread(t);//窗口3
Thread t4 = new Thread(t);//窗口4
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
class Ticket implements Runnable {
private int ticket = 500;
@Override
public void run() {
while (ticket > 0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----sale:" + ticket--);
}
}
}
步骤：
定义类实现Runnable接口
-
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。
通过Thread类建立线程对象。
-
将Runnable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。 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，建立使用实现方式。
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。
多线程的安全问题
上面的买票程序，加入线程等待
try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
可能会出现0，-1，-2号票，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。
多线程同步代码块
Java对于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)
{
需要被同步的代码
}
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。
上面的买票问题加入同步代码块之后：
/**
* 需求：简单的卖票程序。
* 多个窗口同时买票。
*/
public class TicketDemo {
public static void main(String[] args){
Ticket t = new Ticket();
Thread t1 = new Thread(t);//窗口1
Thread t2 = new Thread(t);//窗口2
Thread t3 = new Thread(t);//窗口3
Thread t4 = new Thread(t);//窗口4
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
class Ticket implements Runnable {
private int ticket = 500;
Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while (true) {
synchronized (obj){
if (ticket>0){
// try {
// Thread.sleep(10);
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "----sale:" + ticket--);
}
}
}
}
}
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，
同步函数的锁是this
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。
都在执行买票动作。
class Ticket implements Runnable
{
private int tick = 100;
Object obj = new Object();
boolean flag = true;
public void run()
{
if(flag)
{
while(true)
{
synchronized(this)
{
if(tick>0)
{
try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....code : "+ tick--);
}
}
}
}
else
while(true)
show();
}
public synchronized void show()//this
{
if(tick>0)
{
try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"....show.... : "+ tick--);
}
}
}
class ThisLockDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Ticket t = new Ticket();
Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);
t1.start();
try{Thread.sleep(10);}catch(Exception e){}
t.flag = false;
t2.start();
}
}
静态同步函数的锁是class对象
如果同步函数被静态修饰后，使用的锁是什么呢？
通过验证，发现不在是this。因为静态方法中也不可以定义this。
静态进内存是，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
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
class Ticket2 implements Runnable {
private static int tick = 100;
//Object obj = new Object();
boolean flag = true;
public void run() {
if (flag) {
while (true) {
synchronized (Ticket.class) {
if (tick > 0) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "....code : " + tick--);
}
}
}
} else
while (true)
show();
}
public static synchronized void show() {
if (tick > 0) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "....show.... : " + tick--);
}
}
}
class StaticMethodDemo {
public static void main(String[] args) {
Ticket2 t = new Ticket2();
Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);
t1.start();
try {
Thread.sleep(10);
} catch (Exception e) {
}
t.flag = false;
t2.start();
}
}
死锁
同步中使用的锁不一样，就会造成死锁
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(Thread.currentThread().getName() + "...if locka ");
synchronized (MyLock.lockb) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "..if lockb");
}
}
}
} else {
while (true) {
synchronized (MyLock.lockb) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "..else lockb");
synchronized (MyLock.locka) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ".....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();
}
}
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。
class Res {
private String name;
private String sex;
private boolean flag = false;
public synchronized void set(String name, String sex) {
if (flag)
try {
this.wait();
} catch (Exception e) {
}
this.name = name;
this.sex = sex;
flag = true;
this.notify();
}
public synchronized void out() {
if (!flag)
try {
this.wait();
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(name + "........" + sex);
flag = false;
this.notify();
}
}
class Input implements Runnable {
private Res r;
Input(Res r) {
this.r = r;
}
public void run() {
int x = 0;
while (true) {
if (x == 0)
r.set("mike", "man");
else
r.set("丽丽", "女女女女女");
x = (x + 1) % 2;
}
}
}
class Output implements Runnable {
private Res r;
Output(Res r) {
this.r = r;
}
public void run() {
while (true) {
r.out();
}
}
}
class InputOutputDemo2 {
public static void main(String[] args) {
Res r = new Res();
new Thread(new Input(r)).start();
new Thread(new Output(r)).start();
}
}
等待唤醒机制
wait:
notify();
notifyAll();
都使用在同步中，因为要对持有监视器(锁)的线程操作。
所以要使用在同步中，因为只有同步才具有锁。
为什么这些操作线程的方法要定义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只有的锁，
只有同一个锁上的被等待线程，可以被同一个锁上notify唤醒。
不可以对不同锁中的线程进行唤醒。
也就是说，等待和唤醒必须是同一个锁。
而锁可以是任意对象，所以可以被任意对象调用的方法定义Object类中。
思考1:wait(),notify(),notifyAll(),用来操作线程为什么定义在了Object类中?
- 这些方法存在与同步中。
- 使用这些方法时必须要标识所属的同步的锁。
- 锁可以是任意对象，所以任意对象调用的方法一定定义Object类中。
思考2:wait(),sleep()有什么区别?
wait():释放cpu执行权，释放锁。
sleep():释放cpu执行权，不释放锁
生产者消费者问题
方法一：
class ProducerConsumerDemo {
public static void main(String[] args) {
Resource r = new Resource();
Producer pro = new Producer(r);
Consumer con = new Consumer(r);
Thread t1 = new Thread(pro);
Thread t2 = new Thread(pro);
Thread t3 = new Thread(con);
Thread t4 = new Thread(con);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
class Resource {
private String name;
private int count = 1;
private boolean flag = false;
// t1 t2
public synchronized void set(String name) {
while (flag)
try {
this.wait();
} catch (Exception e) {
}//t1(放弃资格) t2(获取资格)
this.name = name + "--" + count++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "...生产者.." + this.name);
flag = true;
this.notifyAll();
}
// t3 t4
public synchronized void out() {
while (!flag)
try {
wait();
} catch (Exception e) {
}//t3(放弃资格) t4(放弃资格)
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "...消费者........." + this.name);
flag = false;
this.notifyAll();
}
}
class Producer implements Runnable {
private Resource res;
Producer(Resource res) {
this.res = res;
}
public void run() {
while (true) {
res.set("+商品+");
}
}
}
class Consumer implements Runnable {
private Resource res;
Consumer(Resource res) {
this.res = res;
}
public void run() {
while (true) {
res.out();
}
}
}
对于多个生产者和消费者。
为什么要定义while判断标记。
原因：让被唤醒的线程再一次判断标记。
为什么定义notifyAll，
因为需要唤醒对方线程。
方法二：
JDK1.5 中提供了多线程升级解决方案。
将同步Synchronized替换成现实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。
该示例中，实现了本方只唤醒对方操作。
Lock:替代了Synchronized
lock
unlock
newCondition()
Condition：替代了Object wait notify notifyAll
await();
signal();
signalAll();
import java.util.concurrent.locks.*;
class ProducerConsumerDemo2 {
public static void main(String[] args) {
Resource r = new Resource();
Producer pro = new Producer(r);
Consumer con = new Consumer(r);
Thread t1 = new Thread(pro);
Thread t2 = new Thread(pro);
Thread t3 = new Thread(con);
Thread t4 = new Thread(con);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
class Resource {
private String name;
private int count = 1;
private boolean flag = false;
// t1 t2
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition_pro = lock.newCondition();
private Condition condition_con = lock.newCondition();
public void set(String name) throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (flag)
condition_pro.await();//t1,t2
this.name = name + "--" + count++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "...生产者.." + this.name);
flag = true;
condition_con.signal();
} finally {
lock.unlock();//释放锁的动作一定要执行。
}
}
// t3 t4
public void out() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (!flag)
condition_con.await();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "...消费者........." + this.name);
flag = false;
condition_pro.signal();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
class Producer implements Runnable {
private Resource res;
Producer(Resource res) {
this.res = res;
}
public void run() {
while (true) {
try {
res.set("+商品+");
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
}
class Consumer implements Runnable {
private Resource res;
Consumer(Resource res) {
this.res = res;
}
public void run() {
while (true) {
try {
res.out();
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
}
停止线程
如何停止线程？
只有一种，run方法结束。
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。
-
定义循环结束标记
因为线程运行代码一般都是循环，只要控制了循环即
-
使用interrupt(中断)方法。
该方法是结束线程的冻结状态，使线程回到 运行状态中来。
注:stop方法已经过时不再使用。
线程类的其他方法
- setPriority(int num)
- setDaemon(boolean b)
- join()
- 自定义线程名称
- toString()