多线程【Thread、线程建立】
第13天 多线程
今日内容介绍
Thread
线程建立
线程安全
线程状态
今日学习目标
可以描述Java中多线程运行原理
可以使用继承类的方式建立多线程
可以使用实现接口的方式建立多线程
可以说出实现接口方式的好处
可以解释安全问题的出现的缘由
可以使用同步代码块解决线程安全问题
可以使用同步方法解决线程安全问题
可以说出线程5个状态的名称
第1章 多线程
1.1 多线程介绍
学习多线程以前，咱们先要了解几个关于多线程有关的概念。
进程：进程指正在运行的程序。确切的来讲，当一个程序进入内存运行，即变成一个进程，进程是处于运行过程当中的程序，而且每一个进程都具备必定独立功能。java
线程：线程是进程中的一个执行单元，来完成进程中的某个功能程序员
负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程中是能够有多个线程的，这个应用程序也能够称之为多线程程序。
简而言之：一个程序运行后至少有一个进程，一个进程中能够包含多个线程编程
什么是多线程呢？即就是一个程序中有多个线程在同时执行。
经过下图来区别单线程程序与多线程程序的不一样：
单线程程序：即，如有多个任务只能依次执行。当上一个任务执行结束后，下一个任务开始执行。如，去网吧上网，网吧只能让一我的上网，当这我的下机后，下一我的才能上网。
多线程程序：即，如有多个任务能够同时执行。如，去网吧上网，网吧可以让多我的同时上网。安全
1.2 程序运行原理
分时调度
全部线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每一个线程占用 CPU 的时间。
抢占式调度
优先让优先级高的线程使用 CPU，若是线程的优先级相同，那么会随机选择一个(线程随机性)，Java使用的为抢占式调度。多线程
1.2.1 抢占式调度详解
大部分操做系统都支持多进程并发运行，如今的操做系统几乎都支持同时运行多个程序。好比：如今咱们上课一边使用编辑器，一边使用录屏软件，同时还开着画图板，dos窗口等软件。此时，这些程序是在同时运行，”感受这些软件好像在同一时刻运行着“r。并发
实际上，CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核而言，某个时刻，只能执行一个线程，而 CPU的在多个线程间切换速度相对咱们的感受要快，看上去就是在同一时刻运行。
其实，多线程程序并不能提升程序的运行速度，但可以提升程序运行效率，让CPU的使用率更高。jvm
1.3 主线程[单线程程序]
回想咱们之前学习中写过的代码，当咱们在dos命令行中输入java空格类名回车后，启动JVM，而且加载对应的class文件。虚拟机并会从main方法开始执行咱们的程序代码，一直把main方法的代码执行结束。若是在执行过程遇到循环时间比较长的代码，那么在循环以后的其余代码是不会被立刻执行的。以下代码演示：编辑器
class Person{ String name; Person(String name){ this.name = name; } void music() { for (int i=1;i<=20;i++ ) { System.out.println(name+"在听第"+i+"首歌"); } } void eat() { for (int i=1;i<=20;i++ ) { System.out.println(name+"在吃第"+i+"口饭"); } } } class ThreadDemo { public static void main(String[] args) { Person p = new Person("宝宝"); p.music(); p.eat(); System.out.println("听完歌吃完饭了,该睡觉了zzZZ~~~"); } }
若在上述代码中music方法中的循环执行次数不少，这时在p.music();下面的代码是不会立刻执行的，而且在dos窗口会看到不停的输出”xx在吃第几口饭”，这样的语句。为何会这样呢？
缘由是：jvm启动后，必然有一个执行路径(线程)从main方法开始的，一直执行到main方法结束，这个线程在java中称之为主线程（main线程）。当程序的主线程执行时，若是遇到了循环而致使程序在指定位置停留时间过长，则没法立刻执行下面的程序，须要等待循环结束后可以执行。
那么，可否实现一个主线程负责执行其中一个循环，再由另外一个线程负责其余代码的执行，最终实现多部分代码同时执行的效果？
可以实现同时执行，经过Java中的多线程技术来解决该问题。ide
1.4 Thread类
该如何建立线程呢？经过API中搜索，查到Thread类。经过阅读Thread类中的描述。Thread是程序中的执行线程。Java 虚拟机容许应用程序并发地运行多个执行线程。函数
构造方法
经常使用方法
继续阅读，发现建立新执行线程有两种方法。
一种方法是将类声明为 Thread 的子类。该子类应重写 Thread 类的 run 方法。建立对象，开启线程。run方法至关于其余线程的main方法。
另外一种方法是声明一个实现 Runnable 接口的类。该类而后实现 run 方法。而后建立Runnable的子类对象，传入到某个线程的构造方法中，开启线程。
1.5 建立线程方式一继承Thread类
建立线程的步骤：
1 定义一个类继承Thread。
2 重写run方法。
3 建立子类对象，就是建立线程对象。
4 调用start方法，开启线程并让线程执行，同时还会告诉jvm去调用run方法。
测试类
public class Demo01 { public static void main(String[] args) { //建立自定义线程对象 MyThread mt = new MyThread("新的线程！"); //开启新线程 mt.start(); //在主方法中执行for循环 for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println("main线程！"+i); } } }
自定义线程类
public class MyThread extends Thread { //定义指定线程名称的构造方法 public MyThread(String name) { //调用父类的String参数的构造方法，指定线程的名称 super(name); } /** * 重写run方法，完成该线程执行的逻辑 */ @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(getName()+"：正在执行！"+i); } } }
思考：线程对象调用 run方法和调用start方法区别？
线程对象调用run方法不开启线程，仅是对象调用方法。线程对象调用start开启线程，并让jvm调用run方法在开启的线程中执行。
1.5.1 继承Thread类原理
咱们为何要继承Thread类? 还要调用其的start方法开启线程呢？
1.Thread类：Thread类用来描述线程，具有线程应该有功能。
2.那为何不直接建立Thread类的对象呢而要继承Thread类呢？以下代码：
Thread t1 = new Thread();
t1.start();//这样作没有错，开启一个线程,由线程本身去调用run方法,那么这个run方法就在新的线程中运行起来了,可是咱们直接建立Thread对象,调用start方法,该start调用的是Thread类中的run方法，而这个run方法没有作什么事情，更重要的是这个run方法中并无定义咱们须要让线程执行的代码。[java设计师认为他们不知道程序员会用run方法执行什么代码,全部没写run方法]
3.为何线程对象调用 start方法而不调用run方法呢？
建立线程的目的是什么？
是为了创建程序单独的执行路径，让多部分代码实现同时执行。也就是说线程建立并执行须要给定线程要执行的任务。
对于以前所讲的主线程，它的任务定义在main函数中。自定义线程须要执行的任务都定义在run方法中。
因此想要一个新线程执行咱们的任务,必须先要开启线程,调用start方法,再由线程自动去执行run方法,而不是咱们本身调用run方法
1.5.2 多线程的内存图解
多线程执行时，到底在内存中是如何运行的呢？
以上个程序为例，进行图解说明：
多线程执行时，在栈内存中，其实每个执行线程都有一片本身所属的栈内存空间。进行方法的压栈和弹栈。
当执行线程的任务结束了，线程自动在栈内存中释放了。可是当全部的执行线程都结束了，那么进程就结束了。
1.5.3 获取线程名称
每开启的线程都会有一个名字，那么这些运行的线程的名字是什么呢？
1.按照咱们对象面向对象的理解,你说Thread对象的名字,应该保存在哪?
-------- 确定在线程对象中,咱们查阅一下Thread的API就发现有获取线程对象的方法
咱们能够在使用线程对象 调用getName()获取线程的名字
2.那么主线程的名字咱们怎么获取?
主线程的线程对象是你建立的吗? 很明显不是,是JVM建立并启动的
查阅Thread类的API文档发现有个方法是获取当前正在运行的线程对象。还有个方法是获取当前线程对象的名称。既然找到了，咱们就能够试试。
Thread.currentThread()获取当前线程对象
Thread.currentThread().getName();获取当前线程对象的名称
class MyThread extends Thread { //继承Thread //复写其中的run方法 public void run(){ for (int i=1;i<=20 ;i++ ){ System.out.println(getName()+",i="+i); } } } class ThreadDemo { public static void main(String[] args) { //建立两个线程任务 MyThread d1 = new MyThread(); MyThread d2 = new MyThread(); D1.start();//没有开启新线程, 在主线程调用run方法 d2.start();//开启一个新线程，新线程调用run方法 //获取主线程对象,再经过主线程对象获取主线程的名字 Thread.currentThread().getName(); } }
经过结果观察，原来主线程的名称：main；自定义的线程：Thread-0，线程多个时，数字顺延。如Thread-1……
进行多线程编程时，不要忘记了Java程序运行是从主线程开始，main方法就是主线程的线程执行内容。
1.6 建立线程方式—实现Runnable接口
建立线程的另外一种方法是声明实现 Runnable 接口的类。该类而后实现 run 方法。而后建立Runnable的子类对象，传入到某个线程的构造方法中，开启线程。
为什么要实现Runnable接口，Runable是啥玩意呢？继续API搜索。
查看Runnable接口说明文档：Runnable接口用来指定每一个线程要执行的任务。包含了一个 run 的无参数抽象方法，须要由接口实现类重写该方法。
接口中的方法
Thread类构造方法
建立线程的步骤。
一、定义类实现Runnable接口。
二、覆盖接口中的run方法。。
三、建立Thread类的对象
四、将Runnable接口的子类对象做为参数传递给Thread类的构造函数。
五、调用Thread类的start方法开启线程。
代码演示：
public class Demo02 { public static void main(String[] args) { //建立线程执行目标类对象 Runnable runn = new MyRunnable(); //将Runnable接口的子类对象做为参数传递给Thread类的构造函数 Thread thread = new Thread(runn); Thread thread2 = new Thread(runn); //开启线程 thread.start(); thread2.start(); for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println("main线程：正在执行！"+i); } } }
自定义线程执行任务类
public class MyRunnable implements Runnable{ //定义线程要执行的run方法逻辑 @Override public void run() { for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println("个人线程：正在执行！"+i); } } }
1.6.1 实现Runnable的原理和好处
程序设计遵循的原则:开闭原则,对修改关闭,对扩展开放,减小线程自己和任务之间的耦合性
第二种方式实现Runnable接口避免了单继承的局限性，因此较为经常使用。实现Runnable接口的方式，更加的符合面向对象，线程分为两部分，一部分线程对象，一部分线程任务。
第一种方式继承Thread类，线程对象和线程任务耦合在一块儿。一旦建立Thread类的子类对象，既是线程对象，有又有线程任务
实现runnable接口，将线程任务单独分离出来封装成对象，类型就是Runnable接口类型。Runnable接口对线程对象和线程任务进行解耦。
1.7 线程的匿名内部类使用
使用线程的内匿名内部类方式，能够方便的实现每一个线程执行不一样的线程任务操做。
方式1：建立线程对象时，直接重写Thread类中的run方法
new Thread() { public void run() { for (int x = 0; x < 40; x++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "...X...." + x); } } }.start();
方式2：使用匿名内部类的方式实现Runnable接口，从新Runnable接口中的run方法
Runnable r = new Runnable() { public void run() { for (int x = 0; x < 40; x++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "...Y...." + x); } } }; new Thread(r).start();
第2章 线程安全
2.1 线程安全
什么是线程安全问题?好比单人和多人上厕所案例
当有多个线程在同时运行，这些线程同时运行一段代码(即同一个任务,同一个run方法),操做同一个共享数据时,这时候可能就会出现线程的安全问题,即线程不安全的.
注意:若是是单线程,或者多线程操做的仍是不一样数据,那么通常是没有问题的
咱们经过一个案例，演示线程的安全问题：
电影院要卖票，咱们模拟电影院的卖票过程。假设要播放的电影是 “功夫熊猫3”，本次电影的座位共100个(本场电影只能卖100张票)。
咱们来模拟电影院的售票窗口，实现多个窗口同时卖 “功夫熊猫3”这场电影票(多个窗口一块儿卖这100张票)
须要窗口，采用线程对象来模拟；须要票，Runnable接口子类来模拟
测试类
public class ThreadDemo { public static void main(String[] args) { //建立票对象 Ticket ticket = new Ticket(); //建立3个窗口 Thread t1 = new Thread(ticket, "窗口1"); Thread t2 = new Thread(ticket, "窗口2"); Thread t3 = new Thread(ticket, "窗口3"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); } }
模拟票
public class Ticket implements Runnable { //共100票 int ticket = 100; @Override public void run() { //模拟卖票 while(true){ if (ticket > 0) { //模拟选坐的操做 try { Thread.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖票:" + ticket--); } } } }
运行结果发现：上面程序出现了问题
票出现了重复的票
错误的票 0、-1
其实，线程安全问题都是由全局变量及静态变量引发的。若每一个线程中对全局变量、静态变量只有读操做，而无写操做，通常来讲，这个全局变量是线程安全的；如有多个线程同时执行写操做，通常都须要考虑线程同步，不然的话就可能影响线程安全。
2.2 线程同步（线程安全处理Synchronized）
java中提供了线程同步机制，它可以解决上述的线程安全问题。
线程同步的方式有两种：
方式1：同步代码块
方式2：同步方法
2.2.1 同步代码块(同步锁)
同步代码块: 在代码块声明上 加上synchronized
synchronized (锁对象) {
可能会产生线程安全问题的代码
}
同步代码块中的锁对象能够是任意的对象；但多个线程时，要使用同一个锁对象才可以保证线程安全。
使用同步代码块，对电影院卖票案例中Ticket类进行以下代码修改：
public class Ticket implements Runnable { //共100票 int ticket = 100; //定义锁对象 Object lock = new Object(); @Override public void run() { //模拟卖票 while(true){ //同步代码块 synchronized (lock){ if (ticket > 0) { //模拟电影选坐的操做 try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖票:" + ticket--); } } } } }
当使用了同步代码块后，上述的线程的安全问题，解决了。
2.2.2 同步方法
同步方法：在方法声明上加上synchronized
public synchronized void method(){
可能会产生线程安全问题的代码
}
同步方法中的锁对象是 this
使用同步方法，对电影院卖票案例中Ticket类进行以下代码修改：
public class Ticket implements Runnable { //共100票 int ticket = 100; //定义锁对象 Object lock = new Object(); @Override public void run() { //模拟卖票 while(true){ //同步方法 method(); } } //同步方法,锁对象this public synchronized void method(){ if (ticket > 0) { //模拟选坐的操做 try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖票:" + ticket--); } } }
静态同步方法: 在方法声明上加上static synchronized
public static synchronized void method(){
可能会产生线程安全问题的代码
}
静态同步方法中的锁对象是 类名.class
2.3 Lock接口
查阅API，查阅Lock接口描述，Lock 实现提供了比使用 synchronized 方法和语句可得到的更普遍的锁定操做。
Lock接口中的经常使用方法
class X {
private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public void run() {
lock.lock(); // block until condition holds
try {
// … method body
} finally {
lock.unlock()
}
}
}
Lock提供了一个更加面对对象的锁，在该锁中提供了更多的操做锁的功能。
咱们使用Lock接口，以及其中的lock()方法和unlock()方法替代同步，对电影院卖票案例中Ticket类进行以下代码修改：
```
public class Ticket implements Runnable { //共100票 int ticket = 100; //建立Lock锁对象 Lock ck = new ReentrantLock(); @Override public void run() { //模拟卖票 while(true){ //synchronized (lock){ ck.lock(); if (ticket > 0) { //模拟选坐的操做 try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在卖票:" + ticket--); } ck.unlock(); //} } } }
2.4 线程状态图
若是咱们屡次调用线程对象的start方法,那么久会出现一个异常,查阅API关于IllegalThreadStateException这个异常说明信息发现，这个异常的描述信息为：指示线程没有处于请求操做所要求的适当状态时抛出的异常。这里面说适当的状态，啥意思呢？难道是说线程还有状态吗？
每一个线程是有本身状态的,就比如人的一辈子从出生到死亡同样,线程也有,具体状态能够查看Thread的一个内部枚举Thread.State.
- 1. Java多线程01(Thread类、线程建立、线程池)
- 2. 1七、多线程 (Thread、线程建立、线程池)
- 3. 多线程（Thread、线程建立、线程池）
- 4. 线程--线程建立与Thread类
- 5. 【多线程】线程建立
- 6. Basic threading 建立线程（Thread）
- 7. java 多线程之利用Thread类建立线程（Day02）
- 8. 多线程（二）---建立线程方式一，继承Thread类
- 9. 多线程Thread
- 10. 26_多线程_第26天（Thread、线程建立、线程池）_讲义
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