Java--多线程基础知识(2)

一.多线程的中断

1.通过自定义的变量来作为标志位

import java.util.Scanner;public class Demo1 {public static boolean flg = false;public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(()->{while (!flg){System.out.println("t1线程正在执行");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {System.out.println("t1线程被中断");}}System.out.println("t1线程停止");});t1.start();Scanner scanner = new Scanner(System.in);scanner.next();flg = true;}
}

在代码中，我们将 flg 作为标志位，当代码运行的时候我们需要输入任意键为就可以改变 flg，以此来达到停止代码运行的作用；

注意：flg 必须作为全局变量，因为 lambda 捕获的局部变量是不能被修改的，这是为了确保代码的安全性和一致性，由于我们要对flg 进行修改，所以我们要将 flg 作为全局变量。

2.使用 Thread.interrupted() 或者

Thread.currentThread.isInterrupted()代替标志位

import java.util.Scanner;public class Demo2 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(()->{Thread cur = Thread.currentThread();while (!cur.isInterrupted()){System.out.println("t1线程正在执行");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {System.out.println("t1线程被中断");}}System.out.println("t1线程停止");});t1.start();Scanner scanner = new Scanner(System.in);scanner.next();t1.interrupt();}
}

以上代码我们将 cur.isInterrupted 作为标志位，当我们输入任意字符之后就会调用 t1.interrupt() 方法，将标志位改为 false，但是运行后并且输入后我们发现代码仍在执行，

Java的线程中断机制有这样的设计：

当一个线程在阻塞状态（Thread.join,Thread.sleep,Thread.wait）下被中断时，中断标志位会被自动清除，也就是说当调用 Thread.interrupt() 之后，虽然  !cur.isInterrupted() 改为了 false，但是由于被清除了标志位，又变为了 true，这才导致程序仍然在运行。

也就是说 interrupt 方法做了两件事：首先将标志位设置为了 true，但是由于唤醒了 sleep ，以异常的方式返回了，清除了线程的标志位，将标志位重新设置为了 false。针对这种情况，我们需要在 catch 中做更详细的处理。

二.线程的等待与安全问题

public class Demo3 {static int result = 0;public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(()->{for (int i = 0; i < 50000; i++) {result++;}});Thread t2 = new Thread(()->{for (int i = 0; i < 50000; i++) {result++;}});t1.start();t2.start();Thread.sleep(1000);System.out.println( result);}
}

以上代码我们创建了两个线程 ： 分别是 t1，t2，这两个线程同时对 result ++，正常情况下，result 的结果肯定是100000的，但在我们运行代码后：

我们发现并没有到达100000，这就是多线程引发的线程安全问题，线程对 result++ 要进行三个操作：首先将 result 从主内存中读取到工作内存中，其次将 result 在工作内存中++，最后将result的值放回到主内存中，问题就出在这几步上，由于操作不是原子的，导致在 t1 从主内存中读取到 result的值并且++之后，t2也进行了从主内存中读取到了 result 的值，此时t1 和t2都需要将工作内存中的值写入到主内存当中，这样就会导致其中一个线程的值会覆盖掉另一个线程的值，这才导致了 result 的值并没有到达100000；

针对这个问题：

我们可以让某一个线程通过 Thread.sleep() 来等待另一个线程运行，但这种方法我们无法确定另一个线程运行多久，所以不推荐使用。

第二个方法是运行 join() 方法，

public class Demo3 {static int result = 0;public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(()->{for (int i = 0; i < 50000; i++) {result++;}});Thread t2 = new Thread(()->{for (int i = 0; i < 50000; i++) {result++;}});t1.start();t1.join();t2.start();Thread.sleep(1000);System.out.println( result);}
}

在 t2 运行之前调用 t1.join() 方法，此时main线程会等待 t1 线程运行完成之后再往下走调用 t2.start，此时就解决了上述问题。

三.线程的状态

线程的状态分为六种：

new,runnable,terminated 状态演示：

public class Demo4 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(()->{for (int i = 0; i < 100; i++) {}});System.out.println(t1.getState());t1.start();System.out.println(t1.getState());try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println(t1.getState());}}

timed_waiting , blocked 状态演示：

public class Demo5{static Object object = new Object();public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(()->{synchronized( object){try {Thread.sleep(10000);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}});Thread t2 = new Thread(()->{synchronized ( object){while ( true){}}});t1.start();t2.start();try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println(t1.getState());System.out.println(t2.getState());}
}

将上述部分代码进行更改，就可以得到 waiting 状态：

        Thread t1 = new Thread(()->{synchronized( object){try {object.wait();} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}}});

四.线程的锁

还是对上述的线程安全问题进行解决，线程安全问题其中的导火索之一便是代码的非原子性，由于一件事情要分几步来操作，这种情况容易出问题，所以就出现了锁，锁可以将几个步骤的操作绑定在一起，这样就可以变相的实现代码的原子化。

public class Demo6 {static int result = 0;static Object locker = new Object();public static void add(int a){synchronized (locker){result++;}}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(()->{for (int i = 0; i < 50000; i++) {add(result);}});Thread t2 = new Thread(()->{for (int i = 0; i < 50000; i++) {add(result);}});t1.start();t2.start();Thread.sleep(100);System.out.println( result);}
}

sychronized（Object object）{ }

其中 sychronized 就是锁的关键字，他需要的参数是 Object 类，就像是对 object 上了锁，其他人想要进是没有办法的，除非你释放了锁，当你走完{ }的时候，此时就完成了对锁的释放。

上述代码我们对 add类里面的内容上了锁，我们还可以对线程的内容直接加锁：

public class Demo6 {static int result = 0;static Object locker = new Object();public static void add(int a){result++;}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(()->{synchronized(locker){for (int i = 0; i < 50000; i++) {add(result);}}});Thread t2 = new Thread(()->{synchronized(locker){for (int i = 0; i < 50000; i++) {add(result);}};});t1.start();t2.start();Thread.sleep(100);System.out.println( result);}
}

运行结果不变；

要注意：我们不能只对一个线程加锁，那样的话是没有意义的：

public class Demo6 {static int result = 0;static Object locker = new Object();public static void add(int a){result++;}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(()->{synchronized(locker){for (int i = 0; i < 50000; i++) {add(result);}}});Thread t2 = new Thread(()->{for (int i = 0; i < 50000; i++) {add(result);};});t1.start();t2.start();Thread.sleep(100);System.out.println( result);}
}

这是因为如果我们只对一个线程的内容上锁了，另一个线程没有对同一个Object类上锁，两个线程还是会各自运行各自的。

最后就是：两个线程针对不同的 Object 类上锁也会有线程安全问题：

public class Demo6 {static int result = 0;static Object locker = new Object();static Object locker2 = new Object();public static void add(int a){result++;}public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Thread(()->{synchronized(locker){for (int i = 0; i < 50000; i++) {add(result);}}});Thread t2 = new Thread(()->{synchronized(locker2){for (int i = 0; i < 50000; i++) {add(result);};}});t1.start();t2.start();Thread.sleep(100);System.out.println( result);}
}