Java 多线程应用小结（一）

引言

我们今天所使用的操作系统是多任务操作系统。多线程就是是实现多任务的一种方式。一个程序可以看作为一个进程，进程是是一个正在执行中的程序，每一个进程执行都是有一个执行顺序，该顺序是一个执行路径或者叫一个控制单元。用于封装每一个程序的控制单元。比如在Windows系统中，一个运行的exe就是一个进程。而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。比如深究JVM，JVM启动都不是单线程，因为除了主线程之外还有负责垃圾回收GC的一个线程。线程总是属于某个进程，进程中的多个线程共享进程的内存。总的来说，CPU真正执行是线程，在CPU某一时刻永远都是在执行一个程序，即永远只有一个控制单元在执行（多核除外），实际情况cpu总是在极短的时间内不停地切换执行路径即线程，是因为切换时间极短所以根本感受不到。

一、创建线程的方式

1.继承Thread类，然后重写run方法

1. 继承Thread,重写run的方法，(因为父类Thread的run方法中并没有任何操作代码，而我们需要执行自己的功能就应该复写父类的run)
2. 创建线程对象，调用线程的start方法启动线程

2.实现Runnable接口，然后实现其run方法。

1. 实现Runnable 的接口，实现run方法

2. 通过Thread类的构造方法Thread(Runable r)创建Thread对象（为什么要将Runnable借口的子类对象传递给Thread的构造函数，因为自定义的run方法所属对象是Runnable接口的子类对象，要想让线程去执行指定对象的run方法，就必须明确该run方法的所属对象）

   二多线程的简单应用

   例子：模拟火车站卖票窗口卖票900，多个窗口同时卖票

   2.1继承Thread方式

class SaleTicket extends Thread{
    private staic int num=900;//因为总的票数是所有对象共享的，但是并不是优秀方案，宜采用Runnable的方式实现多线程
    SaleTicket(String name){
        super(name);
    }
    /** 因为虚拟机定义时，Thread类的run方法就是用于存储线程要运行的代码，如果不重写run方法，虚拟机加载run方法的时候，找不到执行代码。 */
    @override
    pubic void run(){
        while(true){
            if(num>0){
                System.out.println(Thread.currebtThread().getName()+"Sale :"+num--"); } } } }

测试类：

//因为虚拟机定义时，而主线程的运行代码就是存在main方法里的
public class TestThread {
    public static void main(String[] args) {
    SaleTicket d=new Demo("1窗口");//创建好了一个线程，即CPU中的一个控制单元
    SaleTicket d2=new Demo("2窗口");
    SaleTicket d2=new Demo("3窗口");
    d.start();//开启线程并执行该线程的run方法
    d2.start();
    d3.start();
    //d.run();仅仅是在主线程调用了run方法，线程创建了，但并没有运行，还是单线程程序，只有在线程的run方法执行了之后才会执行下面的循环语句。
    for(int x=0;x<60;x++){
        System.out.println("Main 线程 run");
    }
}

执行情况：是main线程和SaleTicket 线程交替执行的，因为在CPU某一时刻永远都是在执行一个程序，即永远只有一个控制单元在执行（多核除外），实际情况cpu总是在极短的时间内不停地切换执行路径即线程，是因为切换时间极短所以根本感受不到。多线程执行的时间由cpu说的算。
执行情况：主线程 做两个部分的工作，一创建多线程d，d2，d3，创建了线程之后，启动d，d2，d3，二执行循环语句，而线程d，d2，d3只负责run方法内部分工作。

2.2实现Runnable接口并实现run方法（推荐）

class ThreadRunableDemo implements Runnable{

    private int num=1000；
    Object obj=new Object();
    /** 因为虚拟机定义时，Thread类的run方法就是用于存储线程要运行的代码 */
    @override
    pubic void run(){

        while(true){
        /** 如果不加上，同步代码块synchronized可能会出现问题： 会卖出0，-1，-2等错票。 原因：当多条语句在操作同一线程共享数据时，一个线程中多条语句执行了一部分，还没有执行完的时候，另一个线程参与进来执行，导致共享数据的错误。 解决方案：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。即即使拿到了执行权也不能让他执行。 即利用同步代码块把操作共享数据的语句同步起来。 */
        synchronized(obj){
            if(num>0){
                try{
                    Thread.sleep(20);
                }
                catch(Exception e){
                }               
System.out.println(Thread.currebtThread().getName()+"Sale :"+num--"); } } } } 

测试：

//因为虚拟机定义时，而主线程的运行代码就是存在main方法里的
public class TestRunnable {
    public static void main(String[] args) {
    //Runnale 的接口实现方式
    ThreadRunableDemo tr=new ThreadRunableDemo();
    Thread tr1=new Thread(tr);
    Thread tr2=new Thread(tr);
    Thread tr3=new Thread(tr);
    tr1.start();
    tr2.start();
    tr3.start();
    for(int x=0;x<60;x++){
        System.out.println("Main 线程 run");
    }
}

如果不加上同步代码块的话，可能会导致出现安全问题。重点内容现在开辟了3个线程，都在操作num，因为线程都是随机性的，是由CPU决定的，假设cpu执行1线程，1线程进入到CPU，判断num是否大于0，刚刚判断完，1线程刚刚准备执行卖票，具备执行资格，但是cpu切换到了其他线程2，2线程获得了执行资格，但是也有可能是被切换了到了3，3也具备执行资格，而1、2、3 都挂着的时候，CPU再切回了1，执行了卖票，num变成0的时候，此时3获得执行权，就不需要再判断了直接执行卖票，但是票已经没有了，再执行到3线程的时候num已经变成了-1号票，已经出现了安全问题,因为在执行线程的时候，cpu有可能切换到其他的的线程。

三、多线程并发

比如以上例子的，开辟了三个窗口（线程）同时售票，多线程并发是线程同步中比较常见的现象，java多线程为了避免多线程并发解决多线程共享数据同步问题提供了synchronized关键字

1. synchronized关键字：当synchronized关键字修饰一个方法的时候，该方法叫做同步方法。

1. 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。 Java中的每个对象都有一个锁（lock）或者叫做监视器（monitor），当访问某个对象的synchronized方法时，表示将该对象上锁，此时其他任何线程都无法再去访问该synchronized方法了，直到之前的那个线程执行方法完毕后（或者是抛出了异常），那么将该对象的锁释放掉，其他线程才有可能再去访问该synchronized方法。
2. 如果一个对象有多个synchronized方法，某一时刻某个线程已经进入到了某个synchronized方法，那么在该方法没有执行完毕前，其他线程是无法访问该对象的任何synchronized方法的。
3. 如果某个synchronized方法是static的，那么当线程访问该方法时，它锁的并不是synchronized方法所在的对象，而是synchronized方法所在的对象所对应的Class对象，因为Java中无论一个类有多少个对象，这些对象会对应唯一一个Class对象，因此当线程分别访问同一个类的两个对象的两个static，synchronized方法时，他们的执行顺序也是顺序的，也就是说一个线程先去执行方法，执行完毕后另一个线程才开始执行。
4. synchronized方法是一种粗粒度的并发控制，某一时刻，只能有一个线程执行该synchronized方法;synchronized块则是一种细粒度的并发控制，只会将块中的代码同步，位于方法内、synchronized块之外的代码是可以被多个线程同时访问到的
5. 同步代码块：表示线程在执行的时候会对object对象上锁。

//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。
synchronized(对象){
    //需要同步的代码块
}

2. 同步代码块synchronized的通俗形象描述：

synchronized就像是多线程一个”看门狗”，当初始化的时候，cpu中没有对应的线程的时候，此时任何线程都可以进入到cpu获取执行权然后运行相关代码。拿买票的说，一开始主线程创建了3个线程1 、2、3，调用start方法之后，假设1线程首先被执行，1得先进来，进来之后，做的第一件事应该是改变”看门狗”的状态（可以理解为标记位，标记位有人），改变了状态之后再去执行if判断，满足则有可能执行到sleep然后释放了执行权，此时2 、3 都有可能争抢执行权，假设2争取到了，2想进入到同步代码块，也会先经过同步代码块，这“看门狗”的标记位还是”有人“，2即使是撞得头破血流”看门狗“也不会放他进来，此时1睡醒了，继续执行接下的代码，卖票，出了同步代码块，把”看门狗“标记位置为”无人“，释放了执行权，此时假设3进来，就又可以执行了，如此反复。

3. 同步的前提

1. 必须要有两个或者以上的线程
2. 必须是多个线程使用同一个锁
3. 必须保证同步中只有一个线程在运行

4. 同步代码块虽然能解决多线程的安全性问题，但是消耗资源，所以不是所有的代码都应该放到同步代码块中，只有都符合以下条件才应该用同步处理：

1. 只有运行在多线程的代码
2. 共享数据
3. 操作共享数据的语句

四、关闭线程的方法

1. 使用退出标志，使线程正常退出，也就是当run方法完成后线程终止。
2. 使用stop方法强行终止线程（这个方法不推荐使用，因为stop和suspend、resume一样，也可能发生不可预料的结果，一般要设定一个变量，在run方法中是一个循环，循环每次检查该变量，如果满足条件则继续执行，否则跳出循环，线程结束。）。
3. 使用interrupt方法来终端线程可分为两种情况：
   （1）线程处于阻塞状态，如使用了sleep方法。
   （2）使用while（！isInterrupted（））{……}来判断线程是否被中断。

五、继承Thread方式和实现Runnable接口方式的区别

两种方法均需执行线程的start方法为线程分配必须的系统资源、调度线程运行并执行线程的run方法。实现方式避免了单继承的局限性，在定义线程时宜采用。两者相比，线程执行的代码存放在Thread子类的run方法，而实现Runnable时线程数放到实现接口的子类。