java多线程基础（一）

悠悠 2022-07-14 13:14 260阅读 0赞

## java基础之多线程 ##

### 1、线程生命周期 ###

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### 2、线程的创建有两种方式 ###

（1）继承Thread类：

/*
     * 创建一个子线程，完成1-100之间自然数的输出。同样的，主线程执行同样的操作。
     * 创建多线程的第一种方式：继承Thread类。
     */
    public class TestThread {
    	public static void main(String[] args) {
    		//3\创建一个子类对象
    		SubThread subThread1 = new SubThread();
    		SubThread subThread2 = new SubThread();
    		//4\调用线程的start（）方法：启动此线程，调用线程的run（）方法。
    		//一个线程只能执行一次start（）
    		subThread1.start();
    		subThread2.start();
    		for(int i =1;i<10000;i++){
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
    		}
    	}
    }
    //1、继承Thread类
    class SubThread extends Thread{
    	//2、重写run方法，方法类内实现此子线程压迫完成的功能
    	public void run(){
    		for(int i =1;i<10000;i++){
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+i);
    		}
    	}
    }

/*
     * Thread的chnagyong fangfa 
     * 1、start（）：启动线程并执行相应的run方法
     * 2、run（）：子线程要执行的方法，放入run（）方法中
     * 3、currentThread()：静态的，调取当前的线程
     * 4、getName():获取此线程的名字
     * 5、setName（）：设置此线程的名字
     * 6、yield（）：调用此方法的线程释放当钱CPU的执行权。
     * 7、join（）：在A线程中调用B线程的join（）方法，表示，当执行到此方法，A线程停止执行，直至Ｂ线程执行完毕，Ａ线程再接着执行。
     * ８、isAlive（）：判断当前线程是否还存活。
     * 9、sleep（long l）：显示的让此线程睡眠l毫秒。
     * 10、线程间通信：wait（）、notify（）、notifyAll（）
     */
    public class TestThread1 {
    
    	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    		//3\创建一个子类对象
    		SubThread1 subThread1 = new SubThread1();
    		SubThread1 subThread2 = new SubThread1();
    		//4\调用线程的start（）方法：启动此线程，调用线程的run（）方法。
    		//一个线程只能执行一次start（）
    		subThread1.setName("嘿嘿");
    		subThread1.start();
    		subThread1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
    		subThread2.start();
    		Thread.currentThread().setName("主线程");
    		for(int i =1;i<10000;i++){
    			//Thread.currentThread().sleep(1000);
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+Thread.currentThread().getPriority()+"---"+i);
    			/*if(i%10==0){
    				Thread.currentThread().yield();
    			}*/
    			if(i==20){
    				subThread1.join();
    			}
    		}
    	}
    }
    //1、继承Thread类
    class SubThread1 extends Thread{
    	//2、重写run方法，方法类内实现此子线程要完成的功能
    	public void run(){
    		for(int i =1;i<10000;i++){
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":"+Thread.currentThread().getPriority()+"---"+i);
    		}
    	}
    }

（2）实现Runnable接口

/*
     * 创建线程的第二种方法：通过实现Runnable 接口来实现
     * 1、创建一个实现了Runable接口的类
     * 2、实现接口的抽象方法
     * 3、创建一个Runnable接口实现类的对象
     * 4、对象作为形参传递给Thread类的构造器中，创建Thread对象，此对象即为一个线程
     * 5、调用Thread类对象的start（）方法。
     * 
     * 对比一下继承和实现的方式
     * 1、联系：都实现了Runnable接口。（继承中的THread类，底层也是实现了Runnable接口）
     * 2、哪种方式比较好？实现的方式优于继承的方式》
     * （1）实现的方式避免了java中单继承的局限性（因为一个类继承了Thread之后，就不能再继承其他类了）。
     * （2）比如在售票例子中，多线程操作同一份数据，更适合使用实现的方式。
     */
    class PrintNum implements Runnable{
    	@Override
    	public void run() {
    		for(int i = 0 ; i<=100 ; i++){
    			if(i%2 == 0){
    				System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"---"+ i);
    			}
    		}
    	}	
    }
    public class TestRunnable{
    	public static void main(String[] args) {
    		PrintNum p = new PrintNum();
    		//要想启动一个多线程，必须调用start（）方法。
    		Thread t1 = new Thread(p);
    		t1.start();//启动线程执行Thread对象生成时，构造器形参的对象的run方法。
    		//再创建一个线程
    		Thread t2 = new Thread(p);
    		t2.start();
    	}
    }

### 3、线程间同步问题 ###

/*
     * 此程序存在线程的安全问题，打印车票时，会出现重票和错票的问题。
     */
    public class TestWindow1 {
    	public static void main(String[] args) {		
    		Window1 window = new Window1();
    		Thread t1 = new Thread(window);
    		Thread t2 = new Thread(window);
    		Thread t3 = new Thread(window);
    		t1.setName("窗口1");
    		t2.setName("窗口2");
    		t3.setName("窗口3");
    		t1.start();
    		t2.start();
    		t3.start();
    	}
    }
    class Window1 implements Runnable {
    	int sum = 100;
    	@Override
    	public void run() {
    		while(true){
    			if(sum> 0){
    				try {
    					Thread.currentThread().sleep(10);
    				} catch (InterruptedException e) {
    					// TODO Auto-generated catch block
    					e.printStackTrace();
    				}
    				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----"+sum);
    				sum--;
    			}else if(sum == 0){
    				System.out.println("这是最后一张票");
    				sum--;
    			}else {
    				break;
    			}
    		}	
    	}	
    }

分别解决多线程继承和实现方式出现的问题：

（1）同步代码块

public class TestWindow3 {
    	public static void main(String[] args) {
    		Window3 w1 = new Window3();
    		Window3 w2 = new Window3();
    		Window3 w3 = new Window3();
    		w1.setName("窗口1");
    		w2.setName("窗口2");
    		w3.setName("窗口3");
    		w1.start();
    		w2.start();
    		w3.start();
    	}
    }
    class Window3 extends Thread{
    	public static int sum = 100;
    	static Object obj = new Object();
    	public void run(){
    		while(true){
    			synchronized (obj) {//在本题中，this表示w1、w2、w3。
    				if (sum > 0) {
    					try {
    						Thread.currentThread().sleep(10);
    					} catch (InterruptedException e) {
    						// TODO Auto-generated catch block
    						e.printStackTrace();
    					}
    					System.out.println(Thread.currentThread().getName()
    							+ "----" + sum);
    					sum--;
    				}else {
    					break;
    				}
    			}
    		}
    	}
    }

/*
     * 此程序存在线程的安全问题，打印车票时，会出现重票和错票的问题。
     * 1、存在的原因是什么？
     *  由于一个线程在操作共享数据未执行完的情况下，另外的数据参与进来，导致共享数据存在安全问题。
     * 
     * 2、如何解决线程的安全问题？
     *  必须让一个操作共享数据完毕以后，其他线程才有机会参与共享数据的操作。
     * 
     * 3、java如何实现线程的安全：线程的同步机制
     * 	方式一：同步代码块
     * 	synchronized(对象(同步监视器)){
     * 	//需要被同步的代码块（即为操作共享数据的代码）
     * }
     * （1）共享数据：多个线程共同操作的同一个数据或者变量
     * （2）同步监视器（锁）：由一个对象来充当。哪个线程获取此监视器，谁就能执行大括号里被同步的代码。
     *  注：要求所有的线程必须使用同一把安全锁，才能实现同步。
     *  在实现的方式中可以使用this作为同步锁，但是在继承的方式要慎用。
     * 	方式二：同步方法
     * 	synchronized 还可以放在方法的声明中，表示整个方法为同步方法
     * 例如：public synchronized void show(String name){
     * 	....
     * }
     * 	注： 将操作共享数据的方法声明成synchronized 。即此方法为同步方法，能够保证当其中一个线程执行此方法时，其他线程在外等待，
     *  直至此线程执行完此方法。
     *   》同步方法的锁：就是当前对象this。
     */
    public class TestWindow2 {
    	public static void main(String[] args) {		
    		Window2 window = new Window2();
    		Thread t1 = new Thread(window);
    		Thread t2 = new Thread(window);
    		Thread t3 = new Thread(window);
    		t1.setName("窗口1");
    		t2.setName("窗口2");
    		t3.setName("窗口3");
    		t1.start();
    		t2.start();
    		t3.start();
    	}
    }
    class Window2 implements Runnable {
    	int sum = 100; //共享数据
    	//Animal obj = new Animal();
    	@Override
    	public void run() {
    		while(true){
    			synchronized (this) {//在本问题中，this表示当前对象，本题中表示window，只有一个，所以此处可以使用this
    				if(sum> 0){
    					try {
    						Thread.currentThread().sleep(10);
    					} catch (InterruptedException e) {
    						// TODO Auto-generated catch block
    						e.printStackTrace();
    					}
    					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----"+sum);
    					sum--;
    				}else if(sum == 0){
    					System.out.println("这是最后一张票");
    					sum--;
    				}else {
    					break;
    				}
    			}
    		}	
    	}	
    }

注：***如果synchronized (this) \{\}包含住了while（true）这个代码块，那么控制台就会出现，只有一个线程在执行售票业务的情况。***

（2）同步代码方法

注意：在继承Thread类方法中，不能使用synchronized方法，因为锁对象不是唯一的，所以依旧会出现同步问题。

/*
     * 此程序存在线程的安全问题，打印车票时，会出现重票和错票的问题。
     */
    public class TestWindow4 {
    	public static void main(String[] args) {		
    		Window4 window = new Window4();
    		Thread t1 = new Thread(window);
    		Thread t2 = new Thread(window);
    		Thread t3 = new Thread(window);
    		t1.setName("窗口1");
    		t2.setName("窗口2");
    		t3.setName("窗口3");
    		t1.start();
    		t2.start();
    		t3.start();
    	}
    }
    class Window4 implements Runnable {
    	int sum = 100;
    	@Override
    	public void run() {
    		while(true){
    			show();
    		}	
    	}
    	public synchronized void show(){
    			if (sum > 0) {
    				try {
    					Thread.currentThread().sleep(10);
    				} catch (InterruptedException e) {
    					// TODO Auto-generated catch block
    					e.printStackTrace();
    				}
    				System.out.println(Thread.currentThread().getName()
    						+ "----" + sum);
    				sum--;
    			} 
    	}
    }

### 4、单例模式（懒汉式）中关于多线程同步的解决问题 ###

/*
     * 关于懒汉式的线程安全问题，使用同步机制，对于一般的方法内，使用同步代码块，可以考虑使用this作为同步锁。
     * 对于静态方法，使用当前类本身充当锁
     */
    public class TestSingleTon {
    	public static void main(String[] args) {
    		SingleTon s1 = SingleTon.getInstance();
    		SingleTon s2 = SingleTon.getInstance();
    		System.out.println(s1 == s2);
    	}
    }
    class SingleTon{	
    	private SingleTon(){}
    	private static  SingleTon instance = null;	
    	public static SingleTon getInstance(){
    		//加上下边这个if判断语句，程序的效率会提高不少
    		if(instance == null){
    			synchronized (SingleTon.class) {			
    				if(instance == null)
    					instance = new SingleTon();
    			}
    		}
    		return instance;
    	}
    }

### 5、多线程实例：实现两个人往银行账户中存钱 ###

/*
     * 实现两个人往银行账户中存钱：方式一：采用继承的方法
     */
    public class TestAccount {
    	public static void main(String[] args) {
    		Account2 account2 = new Account2();
    		Customer2 a1 = new Customer2(account2);
    		Customer2 a2 = new Customer2(account2);
    		a1.setName("账户1");
    		a2.setName("账户2");
    		a1.start();
    		a2.start();
    	}
    }
    class Account2{
    	private double balance;
    	public Account2(){
    		
    	}
    	public synchronized void deposit(double amt){
    		this.balance += amt;
    		try {
    			Thread.currentThread().sleep(100);
    		} catch (InterruptedException e) {
    			// TODO Auto-generated catch block
    			e.printStackTrace();
    		}
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"操作后，"+this.balance);
    	}
    }
    class Customer2 extends Thread{
    	Account2 account;
    	public Customer2(Account2 account){
    		this.account = account;		
    	}
    	public void run(){			
    			for(int i = 0 ;i<3;i++){
    				account.deposit(1000);
    			}
    	}
    }

/*
     * 实现两个人往银行账户中存钱：方式二：采用实现的方法
     */
    public class TestAccount1 {
    	public static void main(String[] args) {
    		Account account = new Account();
    		Customer c = new Customer(account);
    		Thread t1 = new Thread(c);
    		Thread t2 = new Thread(c);
    		t1.start();
    		t2.start();		
    	}
    }
    class Customer implements Runnable {
    	private Account account = null;
    	public Account getAccount() {
    		return account;
    	}
    	public void setAccount(Account account) {
    		this.account = account;
    	}
    	public Customer() {
    		super();
    	}
    	public Customer(Account account) {
    		super();
    		this.account = account;
    	}
    	@Override
    	public void run() {
    		synchronized (this) {
    			for (int i = 0; i < 3; i++) {
    				account.setMoney(1000);
    			}
    		}
    	}
    }
    class Account {
    	private int money = 0;
    	public Account() {
    		System.out.println("账户现有：" + money);
    	}
    	public Account(int money) {
    		this.money = money;
    		System.out.println("账户现有：" + this.money);
    	}
    	public int getMoney() {
    		return money;
    	}
    	public void setMoney(int money) {
    		this.money += money;
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-----" + money);
    		System.out.println("账户余额是：" + this.money);
    	}
    }

### 6、实现线程之间的通信（使用wait（）、notify（）、notifyAll（）） ###

/*
     * 线程通信:如下的三个关键字使用的话，都得在同步代码块或者同步方法中
     * wait()：一旦一个线程执行到wait方法，就释放当前的锁。
     * notify()：唤醒wait（）的一个线程
     * notifyAll()：唤醒wait（）的所有线程
     */
    class PrintNum implements Runnable{
    	int num = 0;
    	@Override
    	public void run() {
    		while(true){
    			synchronized (this) {
    				notify(); //在此处加notify，意思是，第一个线程执行结束，释放锁，第二个线程进来之后，
    				//首先已经获取锁了，然后再唤醒另一个线程（虽然此时唤醒，但是也只能等到第二个线程释放锁之后，第一个线程才能再次开始执行）。
    				if(num <= 100){
    					try {
    						Thread.currentThread().sleep(10);
    					} catch (InterruptedException e) {
    						// TODO Auto-generated catch block
    						e.printStackTrace();
    					}
    					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-----"
    							+ num);
    					num++;
    				}
    				try {
    					wait();
    				} catch (InterruptedException e) {
    					// TODO Auto-generated catch block
    					e.printStackTrace();
    				}
    		}
    		}
    	}	
    }
    public class TestCommunication {
    	public static void main(String[] args) {
    		PrintNum printNum = new PrintNum();
    		Thread t1 = new Thread(printNum);
    		Thread t2 = new Thread(printNum);
    		t1.start();
    		t2.start();		
    	}
    }

/*
     * 实现两个人往银行账户中存钱：方式一：采用继承的方法
     */
    public class TestAccount {
    	public static void main(String[] args) {
    		Account2 account2 = new Account2();
    		Customer2 a1 = new Customer2(account2);
    		Customer2 a2 = new Customer2(account2);
    		a1.setName("账户1");
    		a2.setName("账户2");
    		a1.start();
    		a2.start();
    	}
    }
    class Account2{
    	private double balance;
    	public Account2(){
    		
    	}
    	public synchronized void deposit(double amt){
    		notify();
    		this.balance += amt;
    		try {
    			Thread.currentThread().sleep(100);
    		} catch (InterruptedException e) {
    			// TODO Auto-generated catch block
    			e.printStackTrace();
    		}
    		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"操作后，"+this.balance);
    		try {
    			wait();
    		} catch (InterruptedException e) {
    			// TODO Auto-generated catch block
    			e.printStackTrace();
    		}
    	}
    }
    class Customer2 extends Thread{
    	Account2 account;
    	public Customer2(Account2 account){
    		this.account = account;		
    	}
    	public void run(){			
    			for(int i = 0 ;i<3;i++){
    				account.deposit(1000);
    			}
    	}
    }

### 7、死锁 ###

/*
     * 死锁问题，处理线程同步时，容易出现这个问题
     * 不同的线程分别占用对方的同步资源不放弃，都在等待对方放弃自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁。
     * 如下例：第一个线程在执行的时候，首先握住sb1这个锁,要想释放sb1锁，必须先要执行完里面握住sb2锁的操作执行完毕才可以。但是在这个过程中，另一个线程可能在第一个线程拿到sb2锁，并且第二个线程也需要调用sb1锁才能释放sb2锁，这样就会导致双方都握住对方的锁，但是都不能执行，从而造成死锁。
     */
    public class TestDeadLock {
    	static StringBuffer sb1 = new StringBuffer();
    	static StringBuffer sb2 = new StringBuffer();
    	public static void main(String[] args) {
    		new Thread(){
    			public void run(){
    				synchronized (sb1) {
    					try {
    						Thread.currentThread().sleep(100);
    					} catch (InterruptedException e) {
    						// TODO Auto-generated catch block
    						e.printStackTrace();
    					}
    					sb1.append("A");
    					synchronized (sb2) {
    						sb2.append("B");
    					}
    				}
    				System.out.println(sb1);
    				System.out.println(sb2);
    			}
    		}.start();		
    		new Thread(){
    			public void run(){
    				synchronized (sb2) {
    					try {
    						Thread.currentThread().sleep(100);
    					} catch (InterruptedException e) {
    						// TODO Auto-generated catch block
    						e.printStackTrace();
    					}
    					sb2.append("C");
    					synchronized (sb1) {
    						sb1.append("D");
    					}
    				}
    				System.out.println(sb1);
    				System.out.println(sb2);
    			}			
    		}.start();	
    	}
    }

### 8、生产者消费者例子 ###

/*
     * 生产者消费者模式
     * 1、是否涉及多线程；生产者、消费者
     * 2、是否涉及到共享数据？有！
     * 3、此共享数据是谁？即为产品数量
     * 4、是否涉及到线程的通信？存在着生产者与消费者的通信
     */
    class Clerk{
    	int produtor;
    	public synchronized void addProdutor(){
    		
    		if(produtor>=20){
    			try {
    				wait();
    			} catch (InterruptedException e) {
    				// TODO Auto-generated catch block
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}else {
    			produtor++;
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"生产了第："+produtor+"个产品");
    			notifyAll();
    		}
    	}
    	public synchronized void consumeProductor(){
    		if(produtor<=0){
    			try {
    				wait();
    			} catch (InterruptedException e) {
    				// TODO Auto-generated catch block
    				e.printStackTrace();
    			}
    		}else {
    			produtor--;
    			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"消费了第："+produtor+"个产品");
    			notifyAll();
    		}
    	}
    }
    class Producer implements Runnable{
    	Clerk clerk;
    	public  Producer(Clerk clerk) {
    		this.clerk = clerk;
    	}
    	@Override
    	public void run() {
    		System.out.println("生产者开始生产产品");
    		while(true){
    			try {
    				Thread.currentThread().sleep(100);
    			} catch (InterruptedException e) {
    				// TODO Auto-generated catch block
    				e.printStackTrace();
    			}
    			clerk.addProdutor();
    		}
    	}	
    }
    class Consumer implements Runnable{
    	Clerk clerk;
    	public  Consumer(Clerk clerk) {
    		this.clerk = clerk;
    	}
    	@Override
    	public void run() {
    		while(true){
    			try {
    				Thread.currentThread().sleep(100);
    			} catch (InterruptedException e) {
    				// TODO Auto-generated catch block
    				e.printStackTrace();
    			}
    			clerk.consumeProductor();
    		}
    	}	
    }
    public class TestProduceAndCutomer {
    	public static void main(String[] args) {
    		Clerk clerk = new Clerk();
    		Producer p = new Producer(clerk);
    		Consumer c = new Consumer(clerk);
    		Thread t1 = new Thread(p);
    		Thread t2 = new Thread(c);
    		Thread t3 = new Thread(p);
    		t1.start();
    		t2.start();
    		t3.start();
    	}
    }

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