java从入门到精通API02

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了java从入门到精通API02相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

文章目录

1 多线程1

1.1 进程

1.1.1 概念

就是正在运行的程序。也就是代表了程序锁占用的内存区域。

1.1.2 特点

 独立性：进程是系统中独立存在的实体，它可以拥有自己的独立的资源，每一个进程都拥有自己私有的地址空间。在没有经过进程本身允许的情况下，一个用户进程不可以直接访问其他进程的地址空间。
 动态性：进程与程序的区别在于，程序只是一个静态的指令集合，而进程是一个正在系统中活动的指令集合。在进程中加入了时间的概念，进程具有自己的生命周期和各种不同的状态，这些概念在程序中都是不具备的。
 并发性：多个进程可以在单个处理器上并发执行，多个进程之间不会互相影响。

1.2 线程

1.2.1 概念

线程（thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一个进程可以开启多个线程。
多线程扩展了多进程的概念，使得同一个进程可以同时并发处理多个任务。
简而言之，一个程序运行后至少一个进程，一个进程里包含多个线程。
如果一个进程只有一个线程，这种程序被称为单线程。
如果一个进程中有多条执行路径被称为多线程程序。

1.2.2 进程和线程的关系

从上图中可以看出一个操作系统中可以有多个进程，一个进程中可以有多个线程，每个进程有自己独立的内存，每个线程共享一个进程中的内存，每个线程又有自己独立的内存。（记清这个关系，非常重要！）
所以想使用线程技术，得先有进程，进程的创建是OS创建的，你能实现吗？不能，一般都是c或者c++语言完成的。

1.3 多线程的特性

1.3.1 随机性

1.3.2 线程状态


线程生命周期，总共有五种状态：

  1. 新建状态（New）：当线程对象对创建后，即进入了新建状态，如：Thread t = new MyThread()；
  2. 就绪状态（Runnable）：当调用线程对象的start()方法（t.start();），线程即进入就绪状态。处于就绪状态的线程，只是说明此线程已经做好了准备，随时等待CPU调度执行，并不是说执行了t.start()此线程立即就会执行；
  3. 运行状态（Running）：当CPU开始调度处于就绪状态的线程时，此时线程才得以真正执行，即进入到运行状态。注：就绪状态是进入到运行状态的唯一入口，也就是说，线程要想进入运行状态执行，首先必须处于就绪状态中；
  4. 阻塞状态（Blocked）：处于运行状态中的线程由于某种原因，暂时放弃对CPU的使用权，停止执行，此时进入阻塞状态，直到其进入到就绪状态，才有机会再次被CPU调用以进入到运行状态；
  5. 根据阻塞产生的原因不同，阻塞状态又可以分为三种：
    a) 等待阻塞：运行状态中的线程执行wait()方法，使本线程进入到等待阻塞状态；
    b) 同步阻塞：线程在获取synchronized同步锁失败(因为锁被其它线程所占用)，它会进入同步阻塞状态；
    c) 其他阻塞：通过调用线程的sleep()或join()或发出了I/O请求时，线程会进入到阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。
  6. 死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

1.4 多线程创建1：继承Thread

1.4.1 概述

Thread类本质上是实现了Runnable接口的一个实例，代表一个线程的实例。启动线程的唯一方法就是通过Thread类的start()实例方法。Start()方法是一个native方法，它将通知底层操作系统，最终由操作系统启动一个新线程，操作系统将执行run()方法。这种方式实现多线程很简单，通过自己的类直接extend Thread，并复写run()方法，就可以启动新线程并执行自己定义的run()方法。
模拟开启多个线程，每个线程调用run()方法

1.4.2 常用方法

String getName() 
          返回该线程的名称。 
static Thread currentThread() 
          返回对当前正在执行的线程对象的引用。 
void setName(String name) 
          改变线程名称，使之与参数 name 相同。
static void sleep(long millis) 
     在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行），此操作受到系统计时器和调度程序精度和准确性的影响。
void start() 
          使该线程开始执行；Java 虚拟机调用该线程的 run 方法。
Thread(String name) 
          分配新的 Thread 对象。

1.4.3 测试

package seday13new;

public class Test1  
	public static void main(String[] args) 
		//3、创建线程对象
		ThreadDemo t1 = new ThreadDemo("钢铁侠");
		ThreadDemo t2 = new ThreadDemo("美队");
		//4、开启线程：谁抢到资源谁就先执行
		t1.start();
		t2.start();
		//t1.run();//当做常规方法调用，且 不会发生多线程现象
	

//1、作为Thread的子类，并重写run方法。把多线程的业务写在run方法中
class ThreadDemo extends Thread
	public ThreadDemo() 
	public ThreadDemo(String name) 
		super(name);
	

	@Override
	public void run() 
		//2、默认实现是super.run();
		for (int i = 0; i < 10; i++) 
			System.out.println(getName()+i);
		
	

执行结果：
hello0
hello1
hello2
hello3
hello4
hello5
hello6
hello7
hello8
hello1
hello2
hello3
hello9
hello4
hello5
hello6
hello7
hello8
hello9

注意：从上面结果可以确认，start()方法只是通知操作系统线程就绪，具体什么时间执行，操作系统来决定，我们JVM已经控制不了了。

1.5 多线程创建2：实现Runnable接口

1.5.1 概述

如果自己的类已经extends另一个类，就无法多继承，此时，可以实现一个Runnable接口。

1.5.2 常用方法

void run() 
          使用实现接口 Runnable 的对象创建一个线程时，启动该线程将导致在独立执行的线程中调用对象的 run 方法。

1.5.3 测试

package seday13new;

public class Test2 
	public static void main(String[] args) 
		MyThread t = new MyThread ();
		//2，构造创建对象，传入Runnable子类
		Thread target = new Thread(t); 
		Thread target2 = new Thread(t);
		//开启线程
		target.start();
		target2.start();
	

//1，实现Runnable接口，重写run()
class MyThread implements Runnable
	@Override
	public void run() 
		for (int i = 0; i < 10; i++) 
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
		
	

执行结果：
Thread-0
Thread-2
Thread-1
Thread-5
Thread-8
Thread-6
Thread-7
Thread-4
Thread-3
Thread-9

注意：可以看到执行顺序是乱的，我们已经知道start()方法只是通知操作系统线程就绪，具体什么时间执行，操作系统来决定，我们JVM已经控制不了了。这就是乱序的原因，也是正常的。

1.5.4 比较

方式 优点 缺点
Thread 编写简单，如果需要访问当前线程，则无需使用Thread.currentThread()方法，直接使用this即可获得当前线程。 线程类已经继承了Thread类，所以不能再继承其他父类
Runnable 线程类只是实现了Runnable接口或Callable接口，还可以继承其他类。
在这种方式下，多个线程可以共享同一个target对象，所以非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况，从而可以将CPU、代码和数据分开，形成清晰的模型，较好地体现了面向对象的思想。 编程稍微复杂，如果要访问当前线程，则必须使用Thread.currentThread()方法。
Callable Runnable规定（重写）的方法是run()
Callable规定（重写）的方法是call()
Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值的。
Call方法可以抛出异常，run方法不可以。
运行Callable任务可以拿到一个Future对象，表示异步计算的结果。 存取其他项慢
Pool 线程池可以创建固定大小，
这样无需反复创建线程对象，线程是比较耗费资源的资源
同时线程不会一直无界的创建下去，拖慢系统， 编程繁琐，难以理解

1.6 售票案例

设计4个售票窗口，总计售票100张。
用多线程的程序设计并写出代码。

1.6.1 方案1：继承Thread

package seday13new;

public class Test3 
	public static void main(String[] args) 
		Ticket t = new Ticket();
		Ticket t2 = new Ticket();
		Ticket t3 = new Ticket();
		Ticket t4 = new Ticket();
		
		//问题：票好像卖重复了，同一张票卖了好多次...
		t.start();
		t2.start();
		t3.start();
		t4.start();
	


class Ticket extends Thread 
//卖了200张票，变成static的
	static private int tic = 100;

	@Override
	public void run() 
		while (true) 
			//tic=1时，谁都可以进来,t t2 t3 t4
			if (tic > 0) 
				try 
					//t t2 t3 t4都睡了
					Thread.sleep(100);
				 catch (InterruptedException e) 
					e.printStackTrace();
				
				//t醒了，tic--=1，tic=0;
				//t2醒了，tic--=0，tic=-1;
				//t3醒了，tic--=-1，tic=-2;
				//t4醒了，tic--=-2，tic=-3;
				System.out.println(tic--);

1.6.2 方案2：实现Runnable

package seday13new;

public class Test4 
	public static void main(String[] args) 
//只创建一次，就100张票
		Ticket2 t  = new Ticket2();

		Thread target = new Thread(t,"窗口1");
		Thread target2 = new Thread(t,"窗口2");
		Thread target3 = new Thread(t,"窗口3");
		Thread target4 = new Thread(t,"窗口4");
		target.start();
target2.start();
target3.start();
target4.start();
	

class Ticket2 implements Runnable

	private int tickets=100;
	
	@Override
	public void run() 
		while(true) 
			if(tickets >0) 
				try 
					Thread.sleep(100);
				 catch (InterruptedException e) 
					e.printStackTrace();
				
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+tic--);

1.6.3 问题

1、 每次创建线程对象，都会生成一个tickets变量值是100，创建4次对象就生成了400张票了。不符合需求，怎么解决呢？能不能把tickets变量在每个对象间共享，就保证多少个对象都是卖这100张票。-- 用静态修饰
2、 产生超卖，-1张、-2张。
3、 产生重卖，同一张票卖给多人。
4、 多线程安全问题是如何出现的？常见情况是由于线程的随机性+访问延迟。
5、 以后如何判断程序有没有线程安全问题？在多线程程序中+有共享数据+多条语句操作共享数据。

2 多线程2

2.1 同步锁

把有可能出现问题的代码包起来，一次只让一个线程执行。通过sychronized关键字实现同步。
当多个对象操作共享数据时，可以使用同步锁解决线程安全问题。

2.1.1 synchronized

synchronized(对象)
	需要同步的代码；

2.1.2 特点

1、 前提1，同步需要两个或者两个以上的线程。
2、 前提2，多个线程间必须使用同一个锁。
3、 同步的缺点是会降低程序的执行效率， 为了保证线程安全,必须牺牲性能。
4、 可以修饰方法称为同步方法，使用的锁对象是this。
5、 可以修饰代码块称为同步代码块，锁对象可以任意。

2.1.3 改造

package seday13new;

public class Test4 
	public static void main(String[] args) 
		Ticket2 t = new Ticket2();
		Thread target = new Thread(t, "窗口1");
		Thread target2 = new Thread(t, "窗口2");
		Thread target3 = new Thread(t, "窗口3");
		Thread target4 = new Thread(t, "窗口4");
		target.start();
		target2.start();
		target3.start();
		target4.start();
	



class Ticket2 implements Runnable 

private int tic = 100;
	Object obj = new Object();

	@Override
	public void run() 
		while (true) 
			// 把有线程安全问题的代码，用同步关键字包起来
			// 原理：用一个对象作为一把锁，给代码上锁，一个线程访问锁代码时，其他线程只能等待锁释放才能进来。
			// 多线程间要使用同一把锁才可以真的把代码锁住实现线程安全。		
// synchronized (new Object()) //锁了不同对象
			// synchronized (obj) //锁了同一个对象
//synchronized (Ticket2.class) //锁了本类，针对于静态
			synchronized (this) 
				if (tic > 0) 
					try 
						Thread.sleep(100);
					 catch (InterruptedException e) 
						e.printStackTrace();
					
					System.out.println(tic--);

2.2 线程锁

2.2.1 悲观锁和乐观锁

 悲观锁：还是像它的名字一样，对于并发间操作产生的线程安全问题持悲观状态，悲观锁认为竞争总是会发生，因此每次对某资源进行操作时，都会持有一个独占的锁，就像synchronized，不管三七二十一，直接上了锁就操作资源了。
 乐观锁：就像它的名字一样，对于并发间操作产生的线程安全问题持乐观状态，乐观锁认为竞争不总是会发生，因此它不需要持有锁，将比较-替换这两个动作作为一个原子操作尝试去修改内存中的变量，如果失败则表示发生冲突，那么就应该有相应的重试逻辑。

2.2.2 两种常见的锁

 Synchronized 互斥锁（悲观锁，有罪假设）
 采用synchronized修饰符实现的同步机制叫做互斥锁机制，它所获得的锁叫做互斥锁。每个对象都有一个monitor(锁标记)，当线程拥有这个锁标记时才能访问这个资源，没有锁标记便进入锁池。任何一个对象系统都会为其创建一个互斥锁，这个锁是为了分配给线程的，防止打断原子操作。每个对象的锁只能分配给一个线程，因此叫做互斥锁。
 ReentrantReadWriteLock 读写锁（乐观锁，无罪假设）
 ReentrantLock是排他锁，排他锁在同一时刻仅有一个线程可以进行访问，实际上独占锁是一种相对比较保守的锁策略，在这种情况下任何“读/读”、“读/写”、“写/写”操作都不能同时发生，这在一定程度上降低了吞吐量。然而读操作之间不存在数据竞争问题，如果”读/读”操作能够以共享锁的方式进行，那会进一步提升性能。因此引入了ReentrantReadWriteLock，顾名思义，ReentrantReadWriteLock是Reentrant（可重入）Read（读）Write（写）Lock（锁），我们下面称它为读写锁。
 读写锁内部又分为读锁和写锁，读锁可以在没有写锁的时候被多个线程同时持有，写锁是独占的。读锁和写锁分离从而提升程序性能，读写锁主要应用于读多写少的场景。

2.2.3 Synchronized

使用同步锁实现Synchronized

package javapro.thread;

public class TicketThread  extends Thread
	//总票数，多个线程共享这个变量，能修改 ticket–
	private int ticket = 10;		
	
	//执行业务，重写父类run方法
	@Override
	public void run() 
		//业务处理，卖票：票–
			while(true) 		//线程非常多，我想尽量给我资源
				synchronized (this) 	//对象锁
				//判断一个条件，出去条件
				if(ticket<=0) 	//多线程可能ticket=-1
					break;		//退出死循环
				
				
				//不出现，线程run方法执行太快，不会发生线程冲突
				try 	//不能抛出异常，抛出就不是重写run方法
					Thread.sleep(100);
				 catch (InterruptedException e) 
					e.printStackTrace();
				
				
				System.out.println(“窗口：” + Thread.currentThread().getName() 
						+”, 剩余票数：” + ticket-- );
			
		
	
	
	//3个窗口都买这一个票
	public static void main(String[] args) 
		//目标
		Thread target = new TicketThread();
		
		for(int i=0; i<3; i++) 
			new Thread(target).start();		//3个线程共同作用一个target

2.2.4 ReentrantReadWriteLock

package game;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

public class bb 
	public static void main(String[] args) 
		My2 target = new My2();
		Thread t = new Thread(target, "1号窗口：");
		Thread t2 = new Thread(target, "2号窗口：");
		Thread t3 = new Thread(target, "3号窗口：");
		Thread t4 = new Thread(target, "4号窗口：");
		t.start();
		t2.start();
		t3.start();
		t4.start();
	


class My2 implements Runnable 

	int sum &#
以上是关于java从入门到精通API02的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 

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