深度分析：面试90%被问到的多线程创建线程线程状态线程安全，一次性帮你全搞定！

Posted 2020-12-12

一、多线程

1.概述

多线程（multithreading），是指从软件或者硬件上实现多个线程并发执行的技术。

就是在单个程序中同时运行多个线程来完成不同的工作。

2.并发与并行

并发：指两个或多个事件在同一个时间段内发生。
并行：指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）。
3.程序、进程与多线程
1）程序
Java源程序和字节码文件被称为“程序” (Program)，是一个静态的概念。

2） 进程
是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个独立的内存空间，一个应用程序可以同时运行多个进程；进程也是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位；系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。

3）线程

线程是进程中的一个执行单元，负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的，这个应用程序也可以称之为多线程程序。

二、创建线程类

1.继承Thread类

Java使用java.lang.Thread类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。

Java中通过继承Thread类来创建并启动多线程的步骤如下：

定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务,因此把run()方法称为线程执行体
创建Thread子类的实例，即创建了线程对象
调用线程对象的start()方法来启动该线程
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);
        }
    }
}

测试类：

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建自定义线程对象
        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);
        }
    }
}

1）Thread类介绍

构造方法：

public Thread():分配一个新的线程对象。

public Thread(String name):分配一个指定名字的新的线程对象。

public Thread(Runnable target):分配一个带有指定目标新的线程对象。

public Thread(Runnable target,String name):分配一个带有指定目标新的线程对象并指定名字。

常用方法：

public String getName():获取当前线程名称。

public void start():导致此线程开始执行;Java虚拟机调用此线程的run方法。

public void run():此线程要执行的任务在此处定义代码。

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）。

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

2.实现Runnable接口

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：

定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。
创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。
调用线程对象的start()方法来启动线程。
自定义线程类：

public class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run(){
        for(inti=0;i<20;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+""+i);
        }
    }
}

测试类：

public class Demo{
    public static void main(String[]args){
        //创建自定义类对象线程任务对象
        MyRunnable mr = new MyRunnable();
        //创建线程对象
        Thread t = new Thread(mr,"小强");
        t.start();
        for(inti=0;i<20;i++){
        System.out.println("旺财"+i);
        }
    }
}

3.Thread和Runnable的区别

实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势：

适合多个相同的程序代码的线程去共享同一个资源。

可以避免java中的单继承的局限性。

增加程序的健壮性，实现解耦操作，代码可以被多个线程共享，代码和线程独立。

线程池只能放入实现Runable或Callable类线程，不能直接放入继承Thread的类。

4.用Lambda表达式创建多线程

/**
 * 用Lambda表达式来创建多线程
 */
public class Thread004Lambda {
    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(()->{
            System.out.println("我是一个线程对象");
        });

        t.start();//启动线程
        System.out.println("我是主线程");
    }
}

三、线程状态

1.线程的五种状态
新生状态: new
就绪状态: runnable
运行状态: running
阻塞状态: blocked
执行完毕: dead

死亡状态是线程生命周期中的最后一个阶段。线程死亡的原因有两个。一个是正常运行的线程完成了它的全部工作；另一个是线程被强制性地终止，如通过执行stop或destroy方法来终止一个线程。

2.终止线程

不要调用 stop destory 方法 ,太暴力，一盆冷水让其停止。

自定义类：

/**
 *
 * 终止线程的套路
 * 1、加入标识
 * 2、线程体的执行需要依赖标识
 * 3、对外提供一个可以修改标识的方法
 * 4、外部适当的时机调用方法修改标识
 */
class MyThread03 implements Runnable{
    private boolean flag = true;

    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while (true){
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("在和小美聊天，在说第"+(i++)+"句话");
            if(!flag){
                break;
            }
        }
    }
    public void stopThread(){
        flag = false;
    }
}

测试类：

public class Thread005 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        MyThread03 mt = new MyThread03();
        Thread t = new Thread(mt);

        t.start();//开启线程

        Thread.sleep(2000);
        mt.stopThread();
    }
}

3.阻塞状态（sleep/yield/join方法）

sleep方法：Sleep时别的线程也不可以访问锁定对象。
yield方法: 让出CPU的使用权，从运行态直接进入就绪态。让CPU重新挑选哪一个线程进入运行状态。
join方法: 等待当前线程死亡，当某个线程等待另一个线程执行结束后，才继续执行时，使用另一个线程的join方法。使调用该方法的线程在此之前执行完毕，也就是等待调用该方法的线程执行完毕后再往下继续执行

4.线程基本信息

一个线程的默认优先级是5

Thread.MIN_PRIORITY = 1
Thread.MAX_PRIORITY = 10
Thread.NORM_PRIORITY = 5
注意：优先级低只是意味着获得调度的概率低。并不是绝对先调用优先级高后调用优先级低的线程。

自定义类：

class FatherThread  implements  Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("爸爸想抽烟，发现烟抽完了");
        System.out.println("爸爸让儿子去买包红塔山");
        Thread son = new Thread(new SonThread());
        son.start();  // 启动新的线程
        System.out.println("爸爸等儿子买烟回来");
        try {
            son.join();  // 一直傻傻地等
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("可以抽烟了");
    }
}
class SonThread implements Runnable {
    public void run() {
        System.out.println("儿子出门去买烟");
        System.out.println("儿子买烟需要10分钟");
        try {
            for (int i = 1; i <=10;i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 第" + i + "分钟");
                Thread.sleep(10);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 儿子买烟回来了");
    }
}

测试类：

public class Demo008Thread {
    public static void main(String[] args)throws Exception {

        Thread t1 = new Thread(new SonThread(),"t1");
        Thread t2 = new Thread(new SonThread(),"t2");
//        int p = t1.getPriority();获取优先级
        t1.setPriority(10);//设置线程优先级
        t2.setPriority(1);

        t1.start();
        t2.start();
        Thread.sleep(1000);
        //System.out.println(t.isAlive());  // 查看线程是否还活着
    }
}

四、线程安全

1.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。

2.同步代码块

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：

synchronized(同步锁){
    需要同步操作的代码
}

同步锁：

对象的同步锁只是一个概念,可以想象为在对象上标记了一个锁.

锁对象可以是任意类型。
多个线程对象要使用同一把锁。

3.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。
格式：

public synchronized void method(){
    可能会产生线程安全问题的代码
}
1
2

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)。
综合案例：

/**
 * 账户类
 */
class Account {
    String aname; // 账户名
    int money; // 账户余额

    public Account(String aname, int money) {
        this.aname = aname;
        this.money = money;
    }
}

class Drawing implements Runnable{
    Account account = null;
    int money = 0;  // 准备取钱的金额
    int acturalMoney = 0; // 实际取走的钱

    public Drawing(Account account, int money) {
        this.account = account;
        this.money = money;
    }

    @Override
    public  void run() {
        synchronized (account){//同步代码块

            // 如果余额不够， 取不了钱
            if (account.money < money) {
                System.out.println(" 余额不足， 没去走钱");
                return;
            }
            try {
                Thread.sleep(500);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            account.money -= money;   // 取了钱，余额变少
            acturalMoney = money;    // 取出来的钱
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "取了 " + acturalMoney + "  还剩 " + account.money);
        }
    }
}

测试类：

/**
 * 两个人操作同一个账户
 */
public class Demo010Thread {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        // 开户
        Account account = new Account("高富帅",100);
        System.out.println(account.money);
        Drawing d =  new Drawing(account,90);
        // 你去取钱
        Thread t = new Thread(d,"你" );
        Thread t1 = new Thread(d,"女朋友" );
        t.start();
        t1.start();

        Thread.sleep(1500);
        System.out.println(account.money);
    }
}

###4.死锁及解决方案
1）死锁的概念
死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程称为死锁进程。

如何解决死锁问题：

往往是程序逻辑的问题。需要修改程序逻辑。
尽量不要同时持有两个对象锁。