Java——多线程
一、概述
进程：
正在运行的程序，是系统进行资源分配和调用的独立单位
每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源
线程：
是进程中的单个顺序控制流，是一条执行路径
一个进程如果只有一条执行路径，则为单线程程序
一个进程如果有多条执行路径，则称为多线程程序
java程序运行原理
java命令会启动java虚拟机，JVM，等于启动了一个应用程序，也就是启动了一个进程。该进程会自动启动一个“主线程”，然后主线程再去调用某个类的main方法。
所以main方法运行在主线程中。在此之前的所有线程都是单线程的。
二、多线程的实现
java提供了一个类描述线程 Thread，一个JVM中可以创建多个线程同时执行，每个线程都有优先权。
java中创建线程对象的几种方式：
1.自己写一个A类继承Thread类，重写run方法，这个A类就叫线程类
2.自己写一个A类实现Runnable接口，实现run方法，这个A类就叫线程类
3.自己写一个A类实现Callable接口，实现call方法，这个A类就叫线程类，需要结合线程池才能使用
线程实现方式1：自己写一个A类继承Thread类，重写run方法，这个A类就叫线程类
注意：
1.run方法就是一个线程对象要做的事情
2.线程对象不能靠调用run方法来启动线程，只能算普通的对象调用了一个普通的方法，和线程没关系了
3.要想启动一个线程，应该调用start（）来进行启动，JVM进程会为这个线程开辟一个对象，这个线程内部调用对应的run方法
4.调用完start（）方法之后，线程只是具备了执行的资格，但是还没有真正的执行，只有抢到了CPU执行权的时候，才会执行
（执行run方法里的逻辑，run方法执行完了，线程也就结束了）
Thread构造方法
Thread（）分配一个新的Thread对象
Thread（String name）分配一个新的Thread对象
Thread类中的成员方法
public final String getName() 获取当前线程的名字
public final void setName(String name) 将此线程的名称更改为等于参数name 。
public static Thread currentThread() 获取当前方法所在的线程 主线程的名字叫做main
MyThread1 t1 = new MyThread1(); // 在使用无参构造方法的时候，给创建的对象起了名字
MyThread1 t1 = new MyThread1("xxx"); //使用带参数的构造方法，在创建线程对象的时候给线程起名字
三、线程调度
每个线程都存在优先级
线程有两种调度模型：
分时调度模型：所有线程轮流使用CPU的使用权，平均分配每个线程占用的CPU的时间片
抢占式调度模型：优先让优先级高的线程使用CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个，优先级高的线程获取的CPU时间片相对多一点
Java使用的是抢占式调度模型
public final int getPriority() 获取线程的优先级
默认情况下，线程的优先级都是5
public final void setPriority(int newPriority) 修改线程的优先级 范围是[1,10]
优先级高的线程只是说先执行的概率会大一些，并不是一定会执行
四、线程控制
public static void sleep(long millis) 休眠线程
public final void join() 其他线程会等待该线程执行结束 加入线程
礼让线程：public static void yield() 为了让线程之间更加和谐
后台线程（守护线程）：
线程分为两种：
用户线程：是没有设置Daemon的线程
守护线程：当没有用户线程的时候守护线程自动死亡
中断线程：
public final void stop（） 直接将线程停止，已被弃用
public void interrupt（）
四、生命周期
五、Runnable接口（多线程的实现2）
自己写一个A类实现Runnable接口，实现run方法，这个A类就叫线程类，需要借助Thread类来创建线程对象
因为是实现了Runnable接口，接口中只有一个抽象run方法，找不到getName（）方法，所以需要间接的获取当前线程对象，然后再获取线程名字
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" -- "+i);
实现接口的好处
可以避免由于java单继承带来的局限性
适合多个相同程序的代码去处理同一个资源的情况，把线程同程序的代码，数据有效分离
如何创建线程对象并启动呢？
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
需要借助Thread类来创建线程对象 public Thread(Runnable target)
Thread t1 = new Thread(myRunnable);
t1.setName("大哥");
public Thread(Runnable target, String name) 创建线程对象的同时给线程起名字
Thread t1 = new Thread(myRunnable, "大哥");
六、多线程程序练习、
为了模拟真实的收票场景，可以在售票过程中加入延迟
加入延迟之后出现的问题：
1、出现了售卖重复的票的现象。原因：CPU的一次操作必须是原子性的，CPU小小的时间片可以执行很多次
2、出现了售卖第0张票和第-1张票的现象。原因：线程的执行具有随机性
其实出现的现象就是线程不安全的现象
如何判断是否存在线程安全的问题？三个缺一不可
1.是否存在多线程环境？符合
2.是否存在共享变量（共享数据）？符合
3.是否存在多条语句操作着共享变量（共享数据）？符合
如何解决线程安全的问题？
1.synchronized 同步代码块
2.加锁
同步代码块：
java给我们提供了一个关键字给我们使用：synchronized
定义格式：
synchronized（对象）{
操作共享数据的代码
}
对象有个要求：必须是多个线程共享对象且唯一的
同步方法的锁对象是谁？
是当前整在执行的锁对象自身 this
同步的特点：
前提
多个线程
多个线程使用的是同一个锁对象
好处
解决了多线程的安全问题
弊端
当线程较多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中会降低程序的运行效率
同步静态方法的锁对象是谁？
是当前类的class文件对象。 
七、Lock锁
解决多线程安全问题的方案之一：使用Lock锁来实现
Lock本身是一个接口，所以找一个实现类：ReentrantLock
void lock（）加锁
void unlock（）释放锁
死锁问题
同步弊端
效率低
如果出现了同步嵌套，就容易产生死锁问题
死锁问题
是指两个或者两个以上的线程在执行的过程中，因争夺资源产生的一种互相等待现象
八、等待唤醒机制
共享数据：学生对象
生产者（线程）：给学生对象成员变量赋值
消费者（线程）：取出学生对象的成员变量值并打印
测试类：StudentDemo
问题1：我们正常编写代码后发现，运行的结果是null---0 这是必然的结果
因为消费者中拥有一个只属于自己的学生对象，而不是与生产者共享的
解决方案：只需要在外面new出来，以参数的形式传入到生产者和消费者中
问题2：我们将问题1进行了修改，将学生对象放在了外部创建，但是运行的时候发现，还是会有null---0的结果出现，这是偶然
这是因为线程之间执行具有随机性导致的，解决方案：为了看的更加明显，我加入循环
问题3：我们在问题2的基础之上加入了循环，让它赋不同的值，让结果看的更加丰富，于是我们又发现出现了学生的姓名和年龄对应不上的现象。
这其实是线程安全的问题。
判断是否存在线程安全的问题三要素：
1、是否存在多线程环境？是
2、是否存在共享数据？存在
3、是否存在多条语句操作着共享数据？存在
解决方案：同步代码块 到这里只是解决了姓名和年龄不匹配的问题，依旧没有解决问题2的null--0问题
问题4：如何解决依旧存在null---0的问题
这是一个等待唤醒机制的问题（建立线程安全的基础之上）
生产者
作为生产者，应该先 看一看数据有没有被消费，如果被消费才会生产
如果上一次的数据没有被消费，应该等待消费者消费，等待的同时要通知消费者将上一次生产的数据进行消费
消费者
作为消费者，在消费数据之前应该先看一看有没有数据，如果有数据才消费
如果没有数据，等待生产者生产数据，同时也要通知生产者生产数据
也要创建一个共享数据类：学生对象
还有测试类要创建生产者线程对象和消费者线程对象
SetStudentThread setStudentThread = new SetStudentThread(student);
GetStudentThread getStudentThread = new GetStudentThread(student);
九、线程组
java中使用ThreadGroup来表示线程组，它可以对一批线程组进行分类管理，java允许程序直接对线程组进行控制
默认情况下，所有的线程都属于主线程组
public final ThreadGroup getThreadGroup（）
我们也可以给线程设置分组
Thread（ThreadGroup group，Runnable target，String name）
构造方法
ThreadGroup（String name）构造一个新的线程组
创建一个线程组对象
ThreadGroup tg1 = new ThreadGroup("帅哥组");
ThreadGroup tg2 = new ThreadGroup("美女组");
如何将一个线程放入到一个线程组中？ 以Thread类构造方法的方式指定
Thread(ThreadGroup group, String name)
分配一个新的 Thread对象。
创建一个线程对象
MyThread t1 = new MyThread(tg1,"xxx");
MyThread t2 = new MyThread(tg1,"xxx");
获取线程组的名字
1、先获取线程所在的线程组
2、再获取线程组的名字
System.out.println(t1.getThreadGroup().getName());
System.out.println(t2.getThreadGroup().getName());
tg1.setDaemon(true); 直接对组进行操作，也会影响到组中的线程，有了线程组，方便管理和分类
十、线程池
程序启动一个新线程的成本是比较高的，因为它涉及到要与操作系统进行交互。而使用线程池可以很好的提高性能，尤其是当程序中要创建打来那个生存期很短的线程时，
更应该考虑使用线程池。
线程池例的每一个线程代码结束后，并不会死亡，而是再次回到线程池中成为空闲状态，等待下一个对像来使用。
方法
static ExecutorService newCachedThreadPool() 创建一个根据需要创建新线程的线程池，但在可用时将重新使用以前构造的线程。
static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) 创建一个线程池，可以调度命令在给定的延迟之后运行，或定期执行。
static ExecutorService newSingleThreadExecutor() 创建一个使用从无界队列运行的单个工作线程的执行程序。
static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) 创建一个线程池，该线程池重用固定数量的从共享无界队列中运行的线程。
创建一个固定大小的线程池
ExecutorService fixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(2); 2指的是同一时刻最多只有两个线程执行
线程一旦被放入了线程池中就会开始执行（相当于调用了start()方法，具备了执行资格）
Future<?> submit(Runnable task)
提交一个可运行的任务执行，并返回一个表示该任务的未来。
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread t1 = new Thread(myRunnable);
线程池中的线程之间会互相抢CPU执行权
fixedThreadPool.submit(new MyRunnable()); 这里底层相当于有一个Thread类包装成线程对象了并且也开始执行
fixedThreadPool.submit(new MyRunnable()); 这里底层相当于有一个Thread类包装成线程对象了并且也开始执行
fixedThreadPool.submit(new MyRunnable()); 这里底层相当于有一个Thread类包装成线程对象了并且也开始执行
线程池需要手动关闭,一般情况下需要不断地放入线程执行，一般不需要关。
fixedThreadPool.shutdown();
<T> Future<T> submit(Callable<T> task) 创建线程第三种方式
提交值返回任务以执行，并返回代表任务待处理结果的Future。
fixedThreadPool.submit(new MyCallable());
fixedThreadPool.submit(new MyCallable());
fixedThreadPool.submit(new MyCallable());
十一、Callable接口（多线程的实现3）
好处
可以有返回值
可以抛出异常
弊端
代码比较复杂，所以一般不用
十二、匿名内部类方式使用多线程
new Thread（）{代码...}.start（）；
NEW Thread（new Runnable（）{代码...}.start（）；
使用匿名内部类创建线程对象并启动
new 类/接口/抽象类（）{
重写方法
}
十三、定时器
定时器是一个应用十分广泛的线程工具，可用于调度多个定时任务以后台线程的方式执行。
在java中可以通过Timer和TimerTask类来实现定时调度功能
构造方法
Timer（） 创建一个新的定时器
创建一个定时器对象
Timer timer = new Timer();
调用方法定时，告诉定时器到了时间该干什么
void schedule(TimerTask task, long delay) 在指定的延迟之后安排指定的任务执行。
第一个参数指的是到时间要做的事情，第二个参数是延迟多久单位是毫秒
timer.schedule(new MyTask(timer),5000);
timer.cancel();
void schedule(TimerTask task, long delay, long period) 在指定的延迟之后开始 ，重新执行固定延迟执行的指定任务。
timer.schedule(new MyTask(),10000,2000);
浙公网安备 33010602011771号