线程
多线程：★★★★
一、程序、进程、线程的理解
01. 程序(programm)
概念：是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码。
02. 进程(process)
概念：程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。
说明：进程作为资源分配的单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域
03. 线程(thread)
概念：进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的一条执行路径。
说明：线程作为调度和执行的单位，每个线程拥独立的运行栈和程序计数器(pc)，线程切换的开销小。
一个进程至少有一个线程在运行，当一个进程中出现多个线程时，就称这个应用程序是多线程应用程序，每个线程在栈区中都有自己的执行空间，自己的方法区、自己的变量。
jvm在启动的时，首先有一个主线程，负责程序的执行，调用的是main函数。主线程执行的代码都在main方法中。
当产生垃圾时，收垃圾的动作，是不需要主线程来完成，因为这样，会出现主线程中的代码执行会停止，会去运行垃圾回收器代码，效率较低，所以由单独一个线程来负责垃圾回收。
随机性的原理：因为cpu的快速切换造成，哪个线程获取到了cpu的执行权，哪个线程就执行。
返回当前线程的名称：Thread.currentThread().getName()
线程的名称是由：Thread—编号定义的。编号从0开始。
线程要运行的代码都统一存放在了run方法中。
线程要运行必须要通过类中指定的方法开启。start方法。（启动后，就多了一条执行路径）
start方法：1）、启动了线程；2）、让jvm调用了run方法。
二、并行与并发
01. 单核CPU与多核CPU的理解
单核CPU，其实是一种假的多线程，因为在一个时间单元内，也只能执行一个线程的任务。例如：虽然有多车道，但是收费站只有一个工作人员在收费，只有收了费才能通过，那么CPU就好比收费人员。如果某个人不想交钱，那么收费人员可以把他“挂起”（晾着他，等他想通了，准备好了钱，再去收费。）但是因为CPU时间单元特别短，因此感觉不出来。
如果是多核的话，才能更好的发挥多线程的效率。（现在的服务器都是多核的）
一个Java应用程序java.exe，其实至少三个线程：main()主线程，gc()垃圾回收线程，异常处理线程。当然如果发生异常，会影响主线程。
02. 并行与并发的理解
并行：多个CPU同时执行多个任务。比如：多个人同时做不同的事。
并发：一个CPU(采用时间片)同时执行多个任务。比如：秒杀、多个人做同一件事
创建线程的第一种方式：继承Thread ，由子类复写run方法。
步骤：
1，定义类继承Thread类；
2，目的是复写run方法，将要让线程运行的代码都存储到run方法中；
3，通过创建Thread类的子类对象，创建线程对象；
4，调用线程的start方法，开启线程，并执行run方法。
说明两个问题：
问题一：我们启动一个线程，必须调用start()，不能调用run()的方式启动线程。
问题二：如果再启动一个线程，必须重新创建一个Thread子类的对象，调用此对象的start().
线程状态：
被创建：start()
运行：具备执行资格，同时具备执行权；
冻结：sleep(time),wait()—notify()唤醒；线程释放了执行权，同时释放执行资格；
临时阻塞状态：线程具备cpu的执行资格，没有cpu的执行权；
消亡：stop()
创建线程的第二种方式：实现一个接口Runnable。
步骤：
1，定义类实现Runnable接口。
2，覆盖接口中的run方法（用于封装线程要运行的代码）。
3，通过Thread类创建线程对象；
4，将实现了Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类中的构造函数。
为什么要传递呢？因为要让线程对象明确要运行的run方法所属的对象。
5，调用Thread对象的start方法。开启线程，并运行Runnable接口子类中的run方法。
Ticket t = new Ticket();
/*直接创建Ticket对象，并不是创建线程对象。
因为创建对象只能通过new Thread类，或者new Thread类的子类才可以。
所以最终想要创建线程。既然没有了Thread类的子类，就只能用Thread类。*/
Thread t1 = new Thread(t); //创建线程。
/*只要将t作为Thread类的构造函数的实际参数传入即可完成线程对象和t之间的关联
为什么要将t传给Thread类的构造函数呢？其实就是为了明确线程要运行的代码run方法。*/
t1.start();
为什么要有Runnable接口的出现？
1：通过继承Thread类的方式，可以完成多线程的建立。但是这种方式有一个局限性，如果一个类已经有了自己的父类，就不可以继承Thread类，因为java单继承的局限性。
可是该类中的还有部分代码需要被多个线程同时执行。这时怎么办呢？
只有对该类进行额外的功能扩展，java就提供了一个接口Runnable。这个接口中定义了run方法，其实run方法的定义就是为了存储多线程要运行的代码。
所以，通常创建线程都用第二种方式。
因为实现Runnable接口可以避免单继承的局限性。
2：其实是将不同类中需要被多线程执行的代码进行抽取。将多线程要运行的代码的位置单独定义到接口中。为其他类进行功能扩展提供了前提。
所以Thread类在描述线程时，内部定义的run方法，也来自于Runnable接口。
实现Runnable接口可以避免单继承的局限性。而且，继承Thread，是可以对Thread类中的方法，进行子类复写的。但是不需要做这个复写动作的话，只为定义线程代码存放位置，实现Runnable接口更方便一些。所以Runnable接口将线程要执行的任务封装成了对象。
三、线程的生命周期
图示：
说明：
1.生命周期关注两个概念：状态、相应的方法
2.关注：状态a-->状态b:哪些方法执行了（回调方法）
某个方法主动调用：状态a-->状态b
3.阻塞：临时状态，不可以作为最终状态
死亡：最终状态。
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//面试
new Thread(new Runnable(){ //匿名
public void run(){
System.out.println("runnable run");
}
})
{
public void run(){
System.out.println("subthread run");
}
}.start(); //结果：subthread run
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Try {
Thread.sleep(10);
}catch(InterruptedException e){}// 当刻意让线程稍微停一下，模拟cpu 切换情况。
多线程安全问题的原因：
通过图解：发现一个线程在执行多条语句时，并运算同一个数据时，在执行过程中，其他线程参与进来，并操作了这个数据。导致到了错误数据的产生。
涉及到两个因素：
1，多个线程在操作共享数据。
2，有多条语句对共享数据进行运算。
原因：这多条语句，在某一个时刻被一个线程执行时，还没有执行完，就被其他线程执行了。
解决安全问题的原理：
只要将操作共享数据的语句在某一时段让一个线程执行完，在执行过程中，其他线程不能进来执行就可以解决这个问题。
如何进行多句操作共享数据代码的封装呢？
java中提供了一个解决方式：就是同步代码块。
格式：
synchronized(对象) { // 任意对象都可以。这个对象就是锁。
需要被同步的代码；
}
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同步：★★★★★
好处：解决了线程安全问题。
弊端：相对降低性能，因为判断锁需要消耗资源，产生了死锁。
定义同步是有前提的：
1，必须要有两个或者两个以上的线程，才需要同步。
2，多个线程必须保证使用的是同一个锁。
同步的第二种表现形式：
同步函数：其实就是将同步关键字定义在函数上，让函数具备了同步性。
同步函数是用的哪个锁呢？
通过验证，函数都有自己所属的对象this，所以同步函数所使用的锁就是this锁。
当同步函数被static修饰时，这时的同步用的是哪个锁呢？
静态函数在加载时所属于类，这时有可能还没有该类产生的对象，但是该类的字节码文件加载进内存就已经被封装成了对象，这个对象就是该类的字节码文件对象。
所以静态加载时，只有一个对象存在，那么静态同步函数就使用的这个对象。
这个对象就是 类名.class
同步代码块和同步函数的区别？
同步代码块使用的锁可以是任意对象。
同步函数使用的锁是this，静态同步函数的锁是该类的字节码文件对象。
在一个类中只有一个同步，可以使用同步函数。如果有多同步，必须使用同步代码块，来确定不同的锁。所以同步代码块相对灵活一些。
1.背景
例子：创建个窗口卖票，总票数为100张.使用实现Runnable接口的方式
*
* 1.问题：卖票过程中，出现了重票、错票 -->出现了线程的安全问题
* 2.问题出现的原因：当某个线程操作车票的过程中，尚未操作完成时，其他线程参与进来，也操作车票。
* 3.如何解决：当一个线程a在操作ticket的时候，其他线程不能参与进来。直到线程a操作完ticket时，其他线程才可以开始操作ticket。这种情况即使线程a出现了阻塞，也不能被改变。
2.Java解决方案：同步机制
在Java中，我们通过同步机制，来解决线程的安全问题。
方式一：同步代码块
*
* synchronized(同步监视器){
* //需要被同步的代码
*
* }
* 说明：1.操作共享数据的代码，即为需要被同步的代码。 -->不能包含代码多了，也不能包含代码少了。
* 2.共享数据：多个线程共同操作的变量。比如：ticket就是共享数据。
* 3.同步监视器，俗称：锁。任何一个类的对象，都可以充当锁。
* 要求：多个线程必须要共用同一把锁。
*
* 补充：在实现Runnable接口创建多线程的方式中，我们可以考虑使用this充当同步监视器。
在继承Thread类创建多线程的方式中，慎用this充当同步监视器，考虑使用当前类充当同步监视器。
* 方式二：同步方法
* 如果操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中，我们不妨将此方法声明同步的。
* 关于同步方法的总结：
* 1. 同步方法仍然涉及到同步监视器，只是不需要我们显式的声明。
* 2. 非静态的同步方法，同步监视器是：this
* 静态的同步方法，同步监视器是：当前类本身
方式三：Lock锁 --- JDK5.0新增
*
* 1. 面试题：synchronized 与 Lock的异同？
* 相同：二者都可以解决线程安全问题
* 不同：synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器
* Lock需要手动的启动同步（lock()，同时结束同步也需要手动的实现（unlock()）
使用的优先顺序：
* Lock ---> 同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源 ) ---> 同步方法（在方法体之外)
3.利弊
同步的方式，解决了线程的安全问题。---好处
操作同步代码时，只能一个线程参与，其他线程等待。相当于是一个单线程的过程，效率低。
4.
面试题：Java是如何解决线程安全问题的，有几种方式？并对比几种方式的不同
面试题：synchronized和Lock方式解决线程安全问题的对比
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★考点问题：请写一个延迟加载的单例模式？写懒汉式；当出现多线程访问时怎么解决？加同步，解决安全问题；效率高吗？不高；怎样解决？通过双重判断的形式解决。
//懒汉式：延迟加载方式。
当多线程访问懒汉式时，因为懒汉式的方法内对共性数据进行多条语句的操作。所以容易出现线程安全问题。为了解决，加入同步机制，解决安全问题。但是却带来了效率降低。
为了效率问题，通过双重判断的形式解决。
class Single{
private static Single s = null;
private Single(){}
public static Single getInstance(){ //锁是谁？字节码文件对象；
if(s == null){
synchronized(Single.class){
if(s == null)
s = new Single();
}
}
return s;
}
}
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同步死锁：通常只要将同步进行嵌套，就可以看到现象。同步函数中有同步代码块，同步代码块中还有同步函数。
线程间通信：思路：多个线程在操作同一个资源，但是操作的动作却不一样。
1：将资源封装成对象。
2：将线程执行的任务(任务其实就是run方法。)也封装成对象。
等待唤醒机制：涉及的方法：
wait:将同步中的线程处于冻结状态。释放了执行权，释放了资格。同时将线程对象存储到线程池中。
notify：唤醒线程池中某一个等待线程。
notifyAll:唤醒的是线程池中的所有线程。
注意：
1：这些方法都需要定义在同步中。
2：因为这些方法必须要标示所属的锁。
你要知道 A锁上的线程被wait了,那这个线程就相当于处于A锁的线程池中，只能A锁的notify唤醒。
3：这三个方法都定义在Object类中。为什么操作线程的方法定义在Object类中？
因为这三个方法都需要定义同步内，并标示所属的同步锁，既然被锁调用，而锁又可以是任意对象，
那么能被任意对象调用的方法一定定义在Object类中。
wait和sleep区别： 分析这两个方法：从执行权和锁上来分析：
wait：可以指定时间也可以不指定时间。不指定时间，只能由对应的notify或者notifyAll来唤醒。
sleep：必须指定时间，时间到自动从冻结状态转成运行状态(临时阻塞状态)。
wait：线程会释放执行权，而且线程会释放锁。
Sleep：线程会释放执行权，但不是不释放锁。
线程的停止：通过stop方法就可以停止线程。但是这个方式过时了。
停止线程：原理就是：让线程运行的代码结束，也就是结束run方法。
怎么结束run方法？一般run方法里肯定定义循环。所以只要结束循环即可。
第一种方式：定义循环的结束标记。
第二种方式：如果线程处于了冻结状态，是不可能读到标记的，这时就需要通过Thread类中的interrupt方法，将其冻结状态强制清除。让线程恢复具备执行资格的状态，让线程可以读到标记，并结束。
—————————< java.lang.Thread >————
interrupt()：中断线程。
setPriority(int newPriority)：更改线程的优先级。
getPriority()：返回线程的优先级。
toString()：返回该线程的字符串表示形式，包括线程名称、优先级和线程组。
Thread.yield()：暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。
setDaemon(true)：将该线程标记为守护线程或用户线程。将该线程标记为守护线程或用户线程。当正在运行的线程都是守护线程时，
Java 虚拟机退出。该方法必须在启动线程前调用。
join：临时加入一个线程的时候可以使用join方法。
当A线程执行到了B线程的join方式。A线程处于冻结状态，释放了执行权，B开始执行。
A什么时候执行呢？只有当B线程运行结束后，A才从冻结状态恢复运行状态执行。
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Lock接口：多线程在JDK1.5版本升级时，推出一个接口Lock接口。
解决线程安全问题使用同步的形式，(同步代码块，要么同步函数)其实最终使用的都是锁机制。
到了后期版本，直接将锁封装成了对象。线程进入同步就是具备了锁，执行完，离开同步，就是释放了锁。
在后期对锁的分析过程中，发现，获取锁，或者释放锁的动作应该是锁这个事物更清楚。所以将这些动作定义在了锁当中，并把锁定义成对象。
所以同步是隐示的锁操作，而Lock对象是显示的锁操作，它的出现就替代了同步。
在之前的版本中使用Object类中wait、notify、notifyAll的方式来完成的。那是因为同步中的锁是任意对象，所以操作锁的等待唤醒的方法都定义在Object类中。
而现在锁是指定对象Lock。所以查找等待唤醒机制方式需要通过Lock接口来完成。而Lock接口中并没有直接操作等待唤醒的方法，而是将这些方式又单独封装到了一个对象中。这个对象就是Condition，将Object中的三个方法进行单独的封装。并提供了功能一致的方法 await()、signal()、signalAll()体现新版本对象的好处。
< java.util.concurrent.locks > Condition接口：await()、signal()、signalAll()；
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class BoundedBuffer {
final Lock lock = new ReentrantLock();
final Condition notFull = lock.newCondition();
final Condition notEmpty = lock.newCondition();
final Object[] items = new Object[100];
int putptr, takeptr, count;
public void put(Object x) throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (count == items.length)
notFull.await();
items[putptr] = x;
if (++putptr == items.length) putptr = 0;
++count;
notEmpty.signal();
}
finally {
lock.unlock();
}
}
public Object take() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (count == 0)
notEmpty.await();
Object x = items[takeptr];
if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;
——count;
notFull.signal();
return x;
}
finally {
lock.unlock();
}
}
}
线程通信
1.线程通信涉及到的三个方法：
* wait():一旦执行此方法，当前线程就进入阻塞状态，并释放同步监视器。
* notify():一旦执行此方法，就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait，就唤醒优先级高的那个。
* notifyAll():一旦执行此方法，就会唤醒所有被wait的线程。
2.说明：
* 1.wait()，notify()，notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。
* 2.wait()，notify()，notifyAll()三个方法的调用者必须是同步代码块或同步方法中的同步监视器。
* 否则，会出现IllegalMonitorStateException异常
* 3.wait()，notify()，notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。
3.面试题：
面试题：sleep() 和 wait()的异同？
* 1.相同点：一旦执行方法，都可以使得当前的线程进入阻塞状态。
* 2.不同点：1）两个方法声明的位置不同：Thread类中声明sleep() , Object类中声明wait()
* 2）调用的要求不同：sleep()可以在任何需要的场景下调用。 wait()必须使用在同步代码块或同步方法中
* 3）关于是否释放同步监视器：如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中，sleep()不会释放锁，wait()会释放锁。
4.
小结释放锁的操作：
小结不会释放锁的操作：
新增方式一：实现Callable接口。 --- JDK 5.0新增
//1.创建一个实现Callable的实现类
class NumThread implements Callable{
//2.实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
@Override
public Object call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
if(i % 2 == 0){
System.out.println(i);
sum += i;
}
}
return sum;
}
}
public class ThreadNew {
public static void main(String[] args) {
//3.创建Callable接口实现类的对象
NumThread numThread = new NumThread();
//4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象
FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread);
//5.将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，并调用start()
new Thread(futureTask).start();
try {
//6.获取Callable中call方法的返回值
//get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值。
Object sum = futureTask.get();
System.out.println("总和为：" + sum);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
说明：
* 如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口创建多线程方式强大？
* 1. call()可以返回值的。
* 2. call()可以抛出异常，被外面的操作捕获，获取异常的信息
* 3. Callable是支持泛型的
新增方式二：使用线程池
class NumberThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
for(int i = 0;i <= 100;i++){
if(i % 2 == 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
}
}
}
}
class NumberThread1 implements Runnable{
@Override
public void run() {
for(int i = 0;i <= 100;i++){
if(i % 2 != 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
}
}
}
}
public class ThreadPool {
public static void main(String[] args) {
//1. 提供指定线程数量的线程池
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service;
//设置线程池的属性
// System.out.println(service.getClass());
// service1.setCorePoolSize(15);
// service1.setKeepAliveTime();
//2.执行指定的线程的操作。需要提供实现Runnable接口或Callable接口实现类的对象
service.execute(new NumberThread());//适合适用于Runnable
service.execute(new NumberThread1());//适合适用于Runnable
// service.submit(Callable callable);//适合使用于Callable
//3.关闭连接池
service.shutdown();
}
}
说明：
* 好处：
* 1.提高响应速度（减少了创建新线程的时间）
* 2.降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
* 3.便于线程管理
* corePoolSize：核心池的大小
* maximumPoolSize：最大线程数
* keepAliveTime：线程没任务时最多保持多长时间后会终止
面试题：Java中多线程的创建有几种方式？四种。
浙公网安备 33010602011771号