java编程基础入门学习—多线程开发应用

Java是一种可以撰写跨平台应用软件的面向对象的程序设计语言。Java 技术具有卓越的通用性、高效性、平台移植性和安全性,广泛应用于PC、数据中心、游戏控制台、科学超级计算机、移动电话和互联网,同时拥有全球最大的开发者专业社群。

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一. 线程安全

对于线程安全问题,首先举个例子:

1234567891011121314151617181920212223242526272829303132//窗口售票问题class MyThreadDemo implements Runnable { int ticket = 100; @Override public void run() { while (true){ if (ticket>0) { try { Thread.currentThread().sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"售票,票号为:"+ticket--); }else{ break; } } }}public class ThreadTest { public static void main(String[] args){ MyThreadDemo m = new MyThreadDemo(); Thread t1 = new Thread(m); Thread t2 = new Thread(m); Thread t3 = new Thread(m); t1.start(); t2.start(); t3.start(); }}

问题描述:

上面的多线程售票出现了一下错误现象

重票:


错票:

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首先,我们分析一下为什么出现这种问题呢?

我们所期望的理想状态为:

但是,会出现一个极端状态:

这是由于一个线程在操作共享数据过程中,未执行完毕的情况下,例外的线程参与进来,导致了共享数据存在了安全问题,本实例的共享数据为ticket。

那么,如何处理程序的线程安全问题呢?

必须让一个线程操作共享数据完毕以后,其它线程才有机会参与共享数据的操作。

原理我们也理解了,那java如何去实现线程的安全呢?

使用线程的同步机制

实现方式有两种:

同步代码块

synchronized(同步监视器){//需要被同步的代码块(即操作共享数据的代码)}

共享数据:多个线程共同操作的同一个数据(变量)

同步监视器:由任何一个类的对象来充当,哪个线程获取此监视器,谁就执行大括号里被同步的代码。俗称:锁。

代码实现:

1234567891011121314151617181920212223class MyThreadDemo implements Runnable { int ticket = 100; Object object = new Object(); @Override public void run() { //Object object = new Object();//不行,由成员变量变为局部变量,每创建一个线程,都会创建一个对象 while (true){ synchronized (object){//同步监视器(锁)可以由任何一个类的对象来充当,也可以使用this,表示当前对象,只new了一次。但是在继承的方式中,一定要注意使用this,可能创建了多个线程对象,要求是多个线程使用同一个锁,即使用同一个对象。 if (ticket>0) { try { Thread.currentThread().sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"售票,票号为:"+ticket--); }else{ break; } } } }}

同步方法

同步的方法实现在java提升2相关章节/)已经给出,可以前去查看。

它是将操作共享数据的方法声明为

synchronized

,即此方法为同步方法,能够保证当其中一个线程执行此方法时,其它线程在外等待直至此线程执行完此方法。

那么同步方法有没有锁呢,答案是有的,锁为this。但是同样要注意,在使用继承创建的线程的方式中,同样要慎用同步方法的方式,因为它的锁为this。必须保证多个线程共用一把锁。

使用锁的方式(了解)

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二. 互斥锁之单例模式之懒汉式的线程安全问题

互斥锁

指的是一次最多只能有一个线程持有的锁. 在jdk1.5之前, 我们通常使用synchronized机制控制多个线程对共享资源的访问. 关键字

synchronized

来与对象的互斥锁联系。当某个对象用

synchronized

修饰时,表明该对象在任一时刻只能由一个线程访问。

同步的局限性:导致程序的执行效率要降低

同步方法(非静态的)的锁为this。

同步方法(静态的)的锁为当前类本身。

单例模式懒汉式实现:

12345678910111213141516171819202122232425class Singleton { private Singleton() { } private static Singleton instance = null; public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { instance = new Singleton(); } return instance; }}public class TestSingleton { public static void main(String[] args) { Singleton s1 = Singleton.getInstance(); Singleton s2 = Singleton.getInstance(); System.out.println(s1 == s2); }}output:true

会出现线程安全问题,多个线程同时执行时,第一个线程调用

getInstance()

进入if语句内,还未实例化,出现线程挂起,后面的线程也会进入会再创建一个对象,最终导致可能返回了不同Singleton对象。

解决线程安全问题实现:

1234567891011public static Singleton getInstance() {//如果第一个线程获取了单例的实例对象,后面的线程再获取实例的时候就不需要进入同步代码块了 if (instance == null) {//多线程执行时,会先判断对象是否为null,如果为null,直接返回,无需等待进去同步代码块线程执行完毕,然后再去执行,提高了效率 synchronized (Singleton.class) {//对于静态方法,使用但钱勒本身充当锁 if (instance == null) { instance = new Singleton(); } } } return instance;}

综上,用这种方式解决了懒汉式的线程安全问题,也提高了效率,但是在实际开发中还是用饿汉式的比较多,因为这种方式,相对复杂,不适合应用。

三. 线程的死锁问题

死锁

,是指不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃,都再等待对方放弃自己需要的同步资源,就形成了线程的死锁。

死锁的实例:

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839public class TestDeadLock { static StringBuffer sb1 = new StringBuffer(); static StringBuffer sb2 = new StringBuffer(); public static void main(String[] args){ new Thread(){ public void run(){ synchronized (sb1){ try { Thread.currentThread().sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } sb1.append("A"); synchronized (sb2){ sb2.append("B"); System.out.println(sb1); System.out.println(sb2); } } } }.start(); new Thread(){ public void run(){ synchronized (sb2){ sb1.append("C"); synchronized (sb1){ sb2.append("D"); System.out.println(sb1); System.out.println(sb2); } } } }.start(); }}

四. 线程通信

三个方法

wait(): 令当前线程挂起并放弃CPU,同步资源,使别的线程可访问并修改共享资源,而当前线程排队等候再次对资源的访问

notify(): 唤醒正在排队等待同步资源的线程中优先级最高者结束等待

notifyAll(): 唤醒正在排队等待资源的所有线程结束等待。

注:Java.lang.Object提供的这三个方法只有再synchronized方法或synchronized代码块中才能使用,否则会报java.lang.lllegalMonitorStateException异常。

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实例:

12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758596061/*** 线程通信* 使用两个线程打印1-100,线程1,线程2,交替打印*/class PrintNum implements Runnable { int num = 1; @Override public void run() { while (true) { synchronized (this){ notify(); if (num <= 100) { try { Thread.currentThread().sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + num); num++; } else { break; } try { wait(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }}public class TestCommunication { public static void main(String[] args) { PrintNum p = new PrintNum(); Thread t1 = new Thread(p); Thread t2 = new Thread(p); t1.setName("甲"); t2.setName("乙"); t1.start(); t2.start(); }}output:甲:1乙:2甲:3乙:4甲:5乙:6...甲:97乙:98甲:99乙:100

关于多线程的相关知识,暂时先到这,后续有学习的内容,会持续更新,喜欢的,关注白呲牙。

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