Java（299-314）【线程、同步】

1、多线程的原理

2、多线程内存图解

开辟新的栈空间，多个线程之间互不影响

3、Thread类的常用方法

getName()返回该线程的名称

Thread类的子类

获取线程的名称:
    1.使用Thread类中的方法getName()
        String getName() 返回该线程的名称。
    2.可以先获取到当前正在执行的线程,使用线程中的方法getName()获取线程的名称
        static Thread currentThread() 返回对当前正在执行的线程对象的引用。

package com.itheima.demo01.getName;
/*
    线程的名称:
        主线程: main
        新线程: Thread-0,Thread-1,Thread-2
 */
public class Demo01GetThreadName {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Thread类的子类对象
        MyThread mt = new MyThread();
        //调用start方法,开启新线程,执行run方法
        mt.start();

        new MyThread().start();
        new MyThread().start();

        //链式编程
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

package com.itheima.demo01.getName;
/*
    获取线程的名称:
        1.使用Thread类中的方法getName()
            String getName() 返回该线程的名称。
        2.可以先获取到当前正在执行的线程,使用线程中的方法getName()获取线程的名称
            static Thread currentThread() 返回对当前正在执行的线程对象的引用。
 */
// 定义一个Thread类的子类
public class MyThread extends Thread{
    //重写Thread类中的run方法,设置线程任务
    @Override
    public void run() {
        //获取线程名称
        //String name = getName();
        //System.out.println(name);

        //Thread t = Thread.currentThread();
        //System.out.println(t);//Thread[Thread-0,5,main]
        //String name = t.getName();
        //System.out.println(name);

        //链式编程
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

4、Thread的常用方法

设置线程的名称

设置线程的名称:(了解)
    1.使用Thread类中的方法setName(名字)
        void setName(String name) 改变线程名称，使之与参数 name 相同。
    2.创建一个带参数的构造方法,参数传递线程的名称;调用父类的带参构造方法,把线程名称传递给父类,让父类(Thread)给子线程起一个名字
        Thread(String name) 分配新的 Thread 对象。

public class Demo01SetThreadName {
    public static void main(String[] args) {
        //开启多线程
        MyThread mt = new MyThread();
        mt.setName("小强");
        mt.start();

        //开启多线程
        new MyThread("旺财").start();
    }
}

public class MyThread extends Thread{

    public MyThread(){}

    public MyThread(String name){
        super(name);//把线程名称传递给父类,让父类(Thread)给子线程起一个名字
    }

    @Override
    public void run() {
        //获取线程的名称
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

5、Thread常用方法sleep

public static void sleep(long millis):使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停（暂时停止执行）。
毫秒数结束之后,线程继续执行

public class Demo01Sleep {
    public static void main(String[] args) {
        //模拟秒表
        for (int i = 1; i <=60 ; i++) {
            System.out.println(i);

            //使用Thread类的sleep方法让程序睡眠1秒钟
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

6、创建多线程的第二种方式

创建多线程程序的第二种方式:实现Runnable接口
java.lang.Runnable
    Runnable 接口应该由那些打算通过某一线程执行其实例的类来实现。类必须定义一个称为 run 的无参数方法。
java.lang.Thread类的构造方法
    Thread(Runnable target) 分配新的 Thread 对象。
    Thread(Runnable target, String name) 分配新的 Thread 对象。

实现步骤:
    1.创建一个Runnable接口的实现类
    2.在实现类中重写Runnable接口的run方法,设置线程任务
    3.创建一个Runnable接口的实现类对象
    4.创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
    5.调用Thread类中的start方法,开启新的线程执行run方法

 public static void main(String[] args) {
        //3.创建一个Runnable接口的实现类对象
        RunnableImpl run = new RunnableImpl();
        //4.创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
        //Thread t = new Thread(run);//打印线程名称
        Thread t = new Thread(new RunnableImpl2());//打印HelloWorld
        //5.调用Thread类中的start方法,开启新的线程执行run方法
        t.start();

        for (int i = 0; i <20 ; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
        }
    }

//1.创建一个Runnable接口的实现类
public class RunnableImpl implements Runnable{
    //2.在实现类中重写Runnable接口的run方法,设置线程任务
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <20 ; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
        }
    }
}

7、Thread和Runnable的区别

实现Runnable接口创建多线程程序的好处:
    1.避免了单继承的局限性
        一个类只能继承一个类(一个人只能有一个亲爹),类继承了Thread类就不能继承其他的类
        实现了Runnable接口,还可以继承其他的类,实现其他的接口
    2.增强了程序的扩展性,降低了程序的耦合性(解耦)
        实现Runnable接口的方式,把设置线程任务和开启新线程进行了分离(解耦)
        实现类中,重写了run方法:用来设置线程任务
        创建Thread类对象,调用start方法:用来开启新线程

8、匿名内部类的方式实现线程的创建

匿名内部类方式实现线程的创建

匿名:没有名字
内部类:写在其他类内部的类

匿名内部类作用:简化代码
    把子类继承父类,重写父类的方法,创建子类对象合一步完成
    把实现类实现类接口,重写接口中的方法,创建实现类对象合成一步完成
匿名内部类的最终产物:子类/实现类对象,而这个类没有名字

格式:
    new 父类/接口(){
        重复父类/接口中的方法
    };

public class Demo01InnerClassThread {
    public static void main(String[] args) {
        //线程的父类是Thread
        // new MyThread().start();
        new Thread(){
            //重写run方法,设置线程任务
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i <20 ; i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"黑马");
                }
            }
        }.start();

        //线程的接口Runnable
        //Runnable r = new RunnableImpl();//多态
        Runnable r = new Runnable(){
            //重写run方法,设置线程任务
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i <20 ; i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"程序员");
                }
            }
        };
        new Thread(r).start();

        //简化接口的方式
        new Thread(new Runnable(){
            //重写run方法,设置线程任务
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i <20 ; i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+"传智播客");
                }
            }
        }).start();
    }
}

9、线程安全

单线程程序是不会出现线程安全问题的

10、线程安全问题的代码实现

/*
    模拟卖票案例
    创建3个线程,同时开启,对共享的票进行出售
 */
public class Demo01Ticket {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Runnable接口的实现类对象
        RunnableImpl run = new RunnableImpl();
        //创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
        Thread t0 = new Thread(run);
        Thread t1 = new Thread(run);
        Thread t2 = new Thread(run);
        //调用start方法开启多线程
        t0.start();
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

package com.itheima.demo06.ThreadSafe;
/*
    实现卖票案例
 */
public class RunnableImpl implements Runnable{
    //定义一个多个线程共享的票源
    private  int ticket = 100;

    //设置线程任务:卖票
    @Override
    public void run() {
        //使用死循环,让卖票操作重复执行
        while(true){
            //先判断票是否存在
            if(ticket>0){
                //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                //票存在,卖票 ticket--
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
                ticket--;
            }
        }
    }
}

11、线程同步 
当我们使用多个线程访问同一资源的时候，且多个线程中对资源有写的操作，就容易出现线程安全问题。
要解决上述多线程并发访问一个资源的安全性问题:也就是解决重复票与不存在票问题，Java中提供了同步机制 (synchronized)来解决，有三种方式完成同步操作：

1. 同步代码块。

2. 同步方法。

3. 锁机制。

同步代码块： synchronized 关键字可以用于方法中的某个区块中，表示只对这个区块的资源实行互斥访问。
格式:

注意:在任何时候,最多允许一个线程拥有同步锁,谁拿到锁就进入代码块,其他的线程只能在外等着

同步方法:使用synchronized修饰的方法,就叫做同步方法,保证A线程执行该方法的时候,其他线程只能在方法外 等着。

同步锁是谁?
对于非static方法,同步锁就是this。 
对于static方法,我们使用当前方法所在类的字节码对象(类名.class)。

Lock锁

lock()和unlock()

实现类

解决线程安全问题的三种方案:使用Lock锁
java.util.concurrent.locks.Lock接口
Lock 实现提供了比使用 synchronized 方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。
Lock接口中的方法:
    void lock()获取锁。
    void unlock()  释放锁。
java.util.concurrent.locks.ReentrantLock implements Lock接口

放在finally

 public void run() {
        //使用死循环,让卖票操作重复执行
        while(true){
            //2.在可能会出现安全问题的代码前调用Lock接口中的方法lock获取锁
            l.lock();

            //先判断票是否存在
            if(ticket>0){
                //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
                try {
                    Thread.sleep(10);
                    //票存在,卖票 ticket--
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->正在卖第"+ticket+"张票");
                    ticket--;
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally {
                    //3.在可能会出现安全问题的代码后调用Lock接口中的方法unlock释放锁
                    l.unlock();//无论程序是否异常,都会把锁释放
                }
            }
        }
    }

第三章 线程状态

notify唤醒

object类中wait和notify

1、计时等待

无限等待状态

线程之间的通信

package com.itheima.demo10.WaitAndNotify;
/*
    等待唤醒案例:线程之间的通信
        创建一个顾客线程(消费者):告知老板要的包子的种类和数量,调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
        创建一个老板线程(生产者):花了5秒做包子,做好包子之后,调用notify方法,唤醒顾客吃包子

    注意:
        顾客和老板线程必须使用同步代码块包裹起来,保证等待和唤醒只能有一个在执行
        同步使用的锁对象必须保证唯一
        只有锁对象才能调用wait和notify方法

    Obejct类中的方法
    void wait()
          在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前，导致当前线程等待。
    void notify()
          唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
          会继续执行wait方法之后的代码
 */
class Demo01WaitAndNotify {
    public static void main(String[] args) {
        //创建锁对象,保证唯一
        Object obj = new Object();
        // 创建一个顾客线程(消费者)
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
               //一直等着买包子
               while(true){
                   //保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
                   synchronized (obj){
                       System.out.println("告知老板要的包子的种类和数量");
                       //调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
                       try {
                           obj.wait();
                       } catch (InterruptedException e) {
                           e.printStackTrace();
                       }
                       //唤醒之后执行的代码
                       System.out.println("包子已经做好了,开吃!");
                       System.out.println("---------------------------------------");
                   }
               }
            }
        }.start();

        //创建一个老板线程(生产者)
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                //一直做包子
                while (true){
                    //花了5秒做包子
                    try {
                        Thread.sleep(5000);//花5秒钟做包子
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    //保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
                    synchronized (obj){
                        System.out.println("老板5秒钟之后做好包子,告知顾客,可以吃包子了");
                        //做好包子之后,调用notify方法,唤醒顾客吃包子
                        obj.notify();
                    }
                }
            }
        }.start();
    }
}

注意父类中的run方法没有抛出异常，因此子类也不能抛出异常必须try catch

1、

进入到TimeWaiting(计时等待)有两种方式
    1.使用sleep(long m)方法,在毫秒值结束之后,线程睡醒进入到Runnable/Blocked状态
    2.使用wait(long m)方法,wait方法如果在毫秒值结束之后,还没有被notify唤醒,就会自动醒来,线程睡醒进入到Runnable/Blocked状态

唤醒的方法:
         void notify() 随机唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
         void notifyAll() 唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。

public class Demo02WaitAndNotify {
    public static void main(String[] args) {
        //创建锁对象,保证唯一
        Object obj = new Object();
        // 创建一个顾客线程(消费者)
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                //一直等着买包子
                while(true){
                    //保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
                    synchronized (obj){
                        System.out.println("顾客1告知老板要的包子的种类和数量");
                        //调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
                        try {
                            obj.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        //唤醒之后执行的代码
                        System.out.println("包子已经做好了,顾客1开吃!");
                        System.out.println("---------------------------------------");
                    }
                }
            }
        }.start();

        // 创建一个顾客线程(消费者)
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                //一直等着买包子
                while(true){
                    //保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
                    synchronized (obj){
                        System.out.println("顾客2告知老板要的包子的种类和数量");
                        //调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
                        try {
                            obj.wait();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        //唤醒之后执行的代码
                        System.out.println("包子已经做好了,顾客2开吃!");
                        System.out.println("---------------------------------------");
                    }
                }
            }
        }.start();

        //创建一个老板线程(生产者)
        new Thread(){
            @Override
            public void run() {
                //一直做包子
                while (true){
                    //花了5秒做包子
                    try {
                        Thread.sleep(5000);//花5秒钟做包子
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    //保证等待和唤醒的线程只能有一个执行,需要使用同步技术
                    synchronized (obj){
                        System.out.println("老板5秒钟之后做好包子,告知顾客,可以吃包子了");
                        //做好包子之后,调用notify方法,唤醒顾客吃包子
                        //obj.notify();//如果有多个等待线程,随机唤醒一个
                        obj.notifyAll();//唤醒所有等待的线程
                    }
                }
            }
        }.start();
    }
}