多线程_蔡建伟博客

# 概述

## 进程
是一个正在执行中的程序。每一个进程执行都有一个执行顺序。该顺序是一个执行路径，或者叫一个控制单元。

## 线程
就是进程中的一个独立的控制单元。线程在控制着进程的执行。一个进程中至少有一个线程。

## 多线程
在java虚拟机启动的时候会有一个java.exe的执行程序，也就是一个进程。该进程中至少有一个线程负责java程序的执行。而且这个线程运行的代码存在于main方法中。该线程称之为主线程。JVM启动除了执行一个主线程，还有负责垃圾回收机制的线程。像种在一个进程中有多个线程执行的方式，就叫做多线程。

## 多线程的好处
多线程的出现能让程序产生同时运行效果。可以提高程序执行效率。

例如：在java.exe进程执行主线程时，如果程序代码特别多，在堆内存中产生了很多对象，而同时对象调用完后，就成了垃圾。如果垃圾过多就有可能是堆内存出现内存不足的现象，只是如果只有一个线程工作的话，程序的执行将会很低效。而如果有另一个线程帮助处理的话，如垃圾回收机制线程来帮助回收垃圾的话，程序的运行将变得更有效率。

## 计算机CPU的运行原理
我们电脑上有很多的程序在同时进行，就好像cpu在同时处理这所以程序一样。其实不是这样，而是在一个时刻，单核的cpu只能运行一个程序。而我们看到的同时运行效果，只是cpu在多个进程间做着快速切换动作。

而cpu执行哪个程序，是毫无规律性的。这也是多线程的一个特性：随机性。哪个线程被cpu执行，或者说抢到了cpu的执行权，哪个线程就执行。而cpu不会只执行一个，当执行一个一会后，又会去执行另一个，或者说另一个抢走了cpu的执行权。至于究竟是怎么样执行的，只能由cpu决定

# 创建线程的方式

创建线程共有两种方式：继承Thread类和实现Runnable接口

## 继承Thread类

java中已经提供了对线程这类事物的描述的类——Thread类。这第一种方式就是通过继承Thread类，然后复写其run方法的方式来创建线程。

创建步骤：
1. 定义类继承Thread。
2. 复写Thread中的run方法。目的：将自定义代码存储在run方法中，让线程运行
3. 创建定义类的实例对象。相当于创建一个线程。
4. 用该对象调用线程的start方法。该方法的作用是：启动线程，调用run方法。

> 注：如果对象直接调用run方法，等同于只有一个线程在执行，自定义的线程并没有启动。

覆盖run方法的原因：
   Thread类用于描述线程。该类就定义了一个功能，用于存储线程要执行的代码。该存储功能就是run方法。也就是说，Thread类中的run方法，用于存储线程要运行的代码。

```java
/*
小练习
创建两线程，和主线程交替运行。
*/
//创建线程Test
class Test extends Thread
{
//  private String name;
    Test(String name)
    {
        super(name);
//      this.name=name;
    }
    //复写run方法
    public void run()
    {
        for(int x=0;x<60;x++)
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..run..."+x);
//      System.out.println(this.getName()+"..run..."+x);
    }
}

class  ThreadTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        new Test("one+++").start();//开启一个线程
        new Test("tow———").start();//开启第二线程

//主线程执行的代码  
        for(int x=0;x<170;x++)
        System.out.println("Hello World!");
    }
}
```

## 实现Runnable接口
使用继承方式有一个弊端，那就是如果该类本来就继承了其他父类，那么就无法通过Thread类来创建线程了。这样就有了第二种创建线程的方式：实现Runnable接口，并复习其中run方法的方式

创建步骤：
1. 定义类实现Runnable的接口。
2. 覆盖Runnable接口中的run方法。目的也是为了将线程要运行的代码存放在该run方法中。
3. 通过Thread类创建线程对象。
4. 将Runnable接口的子类对象作为实参传递给Thread类的构造方法。
5. 调用Thread类中start方法启动线程。start方法会自动调用Runnable接口子类的run方法

>为什么要将Runnable接口的子类对象传递给Thread的构造函数？
 因为，自定义的run方法所属的对象是Runnable接口的子类对象。所以要让线程去指定对象的run方法，就必须明确该run方法所属对象

实现方式好处：避免了单继承的局限性。在定义线程时，建议使用实现方式

# 两种方式的区别和线程的几种状态

## 两种创建方式的区别
继承Thread类：线程代码存放在Thread子类run方法中。

实现Runnable接口：线程代码存放在接口子类run方法中。

## 几种状态
被创建：等待启动，调用start启动。
运行状态：具有执行资格和执行权。
临时状态（阻塞）：有执行资格，但是没有执行权。
冻结状态：遇到sleep（time）方法和wait（）方法时，失去执行资格和执行权，sleep方法时间到或者调用notify（）方法时，获得执行资格，变为临时状态。
消忙状态：stop（）方法，或者run方法结束。

> 注：当已经从创建状态到了运行状态，再次调用start（）方法时，就失去意义了，java运行时会提示线程状态异常。
   
# 线程安全问题

## 导致安全问题的出现的原因
当多条语句在操作同一线程共享数据时，一个线程对多条语句只执行了一部分，还没用执行完，另一个线程参与进来执行。导致共享数据的错误。

简单的说就两点：
1. 多个线程访问出现延迟
2. 线程随机性

> 注：线程安全问题在理想状态下，不容易出现，但一旦出现对软件的影响是非常大的

## 解决办法——同步
对多条操作共享数据的语句，只能让一个线程都执行完。在执行过程中，其他线程不可以参与执行。在java中对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式——synchronized（同步）

同步有两种解决方式，一种是同步代码块，还有就是同步函数。都是利用关键字synchronized来实现

### 同步代码块

用法：synchronized（对象）{需要被同步的代码}

同步可以解决安全问题的根本原因就在那个对象上。其中对象如同锁。持有锁的线程可以在同步中执行。没有持有锁的线程即使获取cpu的执行权，也进不去，因为没有获取锁
 
### 同步函数

用法：在函数上加上synchronized修饰符即可

那么同步函数用的是哪一个锁呢？

函数需要被对象调用。那么函数都有一个所属对象引用。就是this。所以同步函数使用的锁是this。
 
## 同步的前提
1. 必须要有两个或者两个以上的线程
2. 必须是多个线程使用同一个锁

如果使用了同步，还出现了安全问题，肯定是这两个前提没有遵守

## 同步的利弊
好处：解决了多线程的安全问题
弊端：多个线程需要判断锁，较为消耗资源

## 如何寻找多线程中的安全问题
1. 明确哪些代码是多线程运行代码
2. 明确共享数据
3. 明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的

# 静态函数的同步方式
如果同步函数被静态修饰后，使用的锁是什么呢？

通过验证，发现不在是this。因为静态方法中也不可以定义this。静态进内存时，内存中没有本类对象，但是一定有该类对应的字节码文件对象。如：

类名.class 该对象的类型是Class

这就是静态函数所使用的锁：是该方法所在类的字节码文件对象。类名.class

# 死锁
当同步中嵌套同步时，就有可能出现死锁现象
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