JAVA多线程学习

Posted 2020-07-30

一、什么是多线程？

很显然，一随便编敲一段简单的小代码，从main方法开始运行，计算机是一条一条地从上而下的串行执行程序。那如果我们要同时执行两个任务呢？就比如你用浏览器上网看网页的时候，你还能同时登QQ，还能同时下载电影……这些任务都是并行执行的。在计算机的任务管理器里可以看到一个一个的正在运行的程序任务，这些程序就是一个个一个的进程，而大多数进程下面都已多条线程同时执行，所以，多线程其实就是多个任务在同时执行。

虽然是多线程，但是CPU执行命令仍然是一条一条执行的。然而计算机CPU只有一个，虽然多核计算机能够有虚拟多CPU的技术（这是我自己对多核CPU的理解，不够准确请见谅），但是相对于计算机要实现的线程数量，简直少的可怜。所以，当多线程在硬件实现的时候，CPU的处理方式是进行分时处理（TDMA时分多址有没有！！？）。什么意思呢，就是在一段时间执行这一条线程，一段时间执行另外一条线程，所有的具有执行资格的线程进行随机的获得CPU的执行权。CPU的运算速度快的惊人，因此我们感觉上其实就是多线程在并发执行了。

二、JAVA中多线程的使用，Thread类

“一切皆对象”在JAVA语言中是一个永恒不变的定理，自然线程这玩意同样有个对象进行包装。那就是Thread类。这个对象实现了一个Runnable接口，这个接口很简单，就一个run方法。

对于要多线程执行任务，可以通过如下两种方法来实现多线程：

1、继承Thread类

通过将要实现的任务封装成方法，再封装成对象，然后继承Thread类，将任务方法写进run方法之中，在再父线程中用start方法启动就可以了。比如如下开启一个线程的代码

package com.qyz.thread;

public class ThreadDemo1 {

    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Demo("第一个线程");
        //start()开启线程
        t1.start();
        //输出：第一个线程：被打开了
    }
}
//继承了Thread的对象
class Demo extends Thread{
    public Demo(String name){
        //父类构造方法中可以给线程命名
        super(name);
    }
    //重写run方法
    @Override
    public void run(){
        //打印线程名称
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：被打开了");
    }
}

 

 

2、通过实现Runnable接口

方法一的线程开启方法有一个问题，就是当一个类的的继承体系结构之中，只有部分子类需要开启新的线程执行任务，但由于是单继承的，继承了某个父类的子类不可能再继承Thread方法，因此只有通过实现

Runnable方法来开启线程。

1、某个类实现Runnable，并重写run方法，封装需要新开启线程实现的任务。2、新建Thread(Runnable target,name)对象。将Runnable对象封装进线程对象中。3、开启线程start（）

 1 package com.qyz.thread;
 2 
 3 public class ThreadDemo2 {
 4 
 5     public static void main(String[] args) {
 6         Thread t1 = new Thread(new Demo2(),"第二个线程");
 7         //start()开启线程
 8         t1.start();
 9         //输出：第二个线程：被打开了
10     }
11 }
12 //实现了Runnable接口的对象
13 class Demo2 implements Runnable{
14     //重写run方法
15     @Override
16     public void run(){
17         //打印线程名称
18         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：被打开了");
19     }
20 }

 

三、多线程之间的同步问题

多线程好吗？当然好，但是会有一个问题需要注意！那就是同步问题。在多个线程访问同一对象数据时？有多条操作命令，本来想的是等一个线程操作完该对象后，另外一个线程再操作，但是由于CPU是随机分时执行线程，因此有可能当一个线程对共享对象操作到一半时，CPU就切向另外一个线程，导致出现意外的输出结果。这样的问题一半很难排查，因此需要在编写代码的时候多加注意！

没有同步的买卖票事例

 1 package com.qyz.thread;
 2 
 3 public class TickerDemo1 {
 4     public static void main(String[] args) {
 5         SaleTicket st = new SaleTicket();
 6         //实现3个线程
 7         Thread t1 = new Thread(st, "1号卖票员");
 8         Thread t2 = new Thread(st, "2号卖票员");
 9         Thread t3 = new Thread(st, "3号卖票员");
10         //开启线程
11         t1.start();
12         t2.start();
13         t3.start();
14     }
15 }
16 class SaleTicket implements Runnable{
17     //总共100张票
18     private int num = 100;
19     @Override
20     public void run() {
21         while(this.num > 0){
22             //这个代码太简单，所以让线程睡一会，突出同步问题
23             try {Thread.sleep(10);} catch (Exception e) {}
24             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "******" + num--);
25         }
26     }
27 }

 

本来不该出现的0号票出现了，意外情况

解决方法：加锁

多线程中的锁其实就像一扇门，一个线程进去之后，把门锁上，另外一个线程就不能进来，直到门里面的线程执行完毕出来。

JAVA中实现同步锁通过关键字synchronized，有以下方法

1、同步代码块，需要同步的命令封装进一个代码块中，加上一个对象做锁即可

 1 class SaleTicket implements Runnable{
 2     //总共100张票
 3     private int num = 100;
 4     //一个object对象充当锁
 5     private Object lock = new Object();
 6     @Override
 7     public void run() {
 8         while(true){
 9             //同步代码块封装
10             synchronized (lock) {
11                 if(this.num > 0){
12                     //这个代码太简单，所以让线程睡一会，突出同步问题
13                     try {Thread.sleep(10);} catch (Exception e) {}
14                     System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "******" + num--);
15                 }else
16                     break;
17             }
18         }
19     }
20 }

 

 

 输出如下

问题解决！

2、同步函数

函数是一种封装，代码块也是一种封装，那能不能结合在一起呢？sure！那就是通过关键字将将方法变成同步函数。

 1 class SaleTicket implements Runnable{
 2     //总共100张票
 3     private int num = 100;
 4     @Override
 5     public void run() {
 6         while(true){
 7             this.sale();
 8         }
 9     }
10     //通过封装成同步函数来实现
11     private synchronized void sale(){
12         if(this.num > 0){
13             //这个代码太简单，所以让线程睡一会，突出同步问题
14             try {Thread.sleep(10);} catch (Exception e) {}
15             System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "******" + num--);
16         }
17     }
18 }

 

成功解决！