day06 【线程、同步】

主要内容

线程

同步

线程状态

一、学习目标

1. 能够描述Java中多线程运行原理
2. 能够使用继承类的方式创建多线程
3. 能够使用实现接口的方式创建多线程
4. 能够说出实现接口方式的好处
5. 能够解释安全问题的出现的原因
6. 能够使用同步代码块解决线程安全问题
7. 能够使用同步方法解决线程安全问题
8. 能够说出线程6个状态的名称

02_多线程原理_随机性打印结果

03_多线程原理_多线程内存图解

多线程执行时，在栈内存中，其实每一个执行线程都有一片自己所属的栈内存空间。进行方法的压栈和弹栈。

04_Thread类的常用方法_获取线程名称的方法

public static Thread currentThread() :返回对当前正在执行的线程对象的引用。

05_Thread类的常用方法_设置线程名称的方法

06_Thread类的常用方法_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）。

07_创建多线程程序的第二种方式_实现Runnable接口

多线程采用 java.lang.Runnable 也是非常常见的一种，我们只需要重写run方法即可。
步骤如下：

//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);

        }

    }

}

/*

    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

    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

 */

public class Demo01Runnable {

    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);

        }

    }

}

08_Thread和Runnable的区别

09_匿名内部类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();

    }

}

第二章线程安全

10_线程安全问题的概述

线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；
若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步，否则的话就可能影响线程安全。

为了保证每个线程都能正常执行原子操作,Java引入了线程同步机制。
那么怎么去使用呢？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。

/*

    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();

    }

}

Demo01Ticket

/*

    卖票案例出现了线程安全问题

    卖出了不存在的票和重复的票

    解决线程安全问题的一种方案:使用同步代码块

    格式:

        synchronized(锁对象){

            可能会出现线程安全问题的代码(访问了共享数据的代码)

        }

    注意:

        1.通过代码块中的锁对象,可以使用任意的对象

        2.但是必须保证多个线程使用的锁对象是同一个

        3.锁对象作用:

            把同步代码块锁住,只让一个线程在同步代码块中执行

 */

public class RunnableImpl implements Runnable{

    //定义一个多个线程共享的票源

    private  int ticket = 100;

    //创建一个锁对象

    Object obj = new Object();

    //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){

           //同步代码块

            synchronized (obj){

                //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--;

                }

            }

        }

    }

}

14_同步技术的原理

15_解决线程安全问题_同步方法

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。

public synchronized void method(){

    可能会产生线程安全问题的代码

}

同步方法的同步锁是谁?
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)。

16_静态同步方法

package com.itheima.demo08.Synchronized;

/*

    卖票案例出现了线程安全问题

    卖出了不存在的票和重复的票

    解决线程安全问题的二种方案:使用同步方法

    使用步骤:

        1.把访问了共享数据的代码抽取出来,放到一个方法中

        2.在方法上添加synchronized修饰符

    格式:定义方法的格式

    修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(参数列表){

        可能会出现线程安全问题的代码(访问了共享数据的代码)

    }

 */

public class RunnableImpl implements Runnable{

    //定义一个多个线程共享的票源

    private static int ticket = 100;

    //设置线程任务:卖票

    @Override

    public void run() {

        System.out.println("this:"+this);//this:com.itheima.demo08.Synchronized.RunnableImpl@58ceff1

        //使用死循环,让卖票操作重复执行

        while(true){

            payTicketStatic();

        }

    }

    /*

        静态的同步方法

        锁对象是谁?

        不能是this

        this是创建对象之后产生的,静态方法优先于对象

        静态方法的锁对象是本类的class属性-->class文件对象(反射)

     */

    public static /*synchronized*/ void payTicketStatic(){

        synchronized (RunnableImpl.class){

            //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--;

            }

        }

    }

    /*

        定义一个同步方法

        同步方法也会把方法内部的代码锁住

        只让一个线程执行

        同步方法的锁对象是谁?

        就是实现类对象 new RunnableImpl()

        也是就是this

     */

    public /*synchronized*/ void payTicket(){

        synchronized (this){

            //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--;

            }

        }

    }

}

public class RunnableImpl implements Runnable

package com.itheima.demo08.Synchronized;

/*

    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();

        System.out.println("run:"+run);//run:com.itheima.demo08.Synchronized.RunnableImpl@58ceff1

        //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();

    }

}

public class Demo01Ticket

2.5 Lock锁

Lock锁也称同步锁，加锁与释放锁方法化了，如下：
public void lock() :加同步锁。
public void unlock() :释放同步锁。

package com.itheima.demo09.Lock;

/*

    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();

    }

}

public class Demo01Ticket

package com.itheima.demo09.Lock;

import java.util.concurrent.locks.Lock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/*

    卖票案例出现了线程安全问题

    卖出了不存在的票和重复的票

    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

    使用步骤:

        1.在成员位置创建一个ReentrantLock对象

        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

        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

 */

public class RunnableImpl implements Runnable{

    //定义一个多个线程共享的票源

    private  int ticket = 100;

    //1.在成员位置创建一个ReentrantLock对象

    Lock l = new ReentrantLock();

    //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){

            //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

                }

            }

        }

    }

    /*//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){

           //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);

                } 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--;

            }

            //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();

        }

    }*/

}

public class RunnableImpl implements Runnable

18_线程状态概述、19_等待唤醒案例分析、20_等待唤醒案例代码实现

Wating状态在API中介绍为：一个正在无限期等待另一个线程执行一个特别的（唤醒）动作的线程处于这一状态。

21_Object类中wait带参方法和notifyAll方法

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

 */

public 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();

    }

}

public class Demo01WaitAndNotify

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Synchronized与ReentrantLock区别总结

ReentrantLock功能详解和应用演示

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