JavaSE入门级-第十八课-多线程
前言
计算机中所有具备功能性的代码整合我们称为程序，也可以说是软件，当这个软件在运行中我们称它是一个进程，一个进程会有很多组成部分，每一个组成部分就是一个线程，如果这个程序比较单一就只有一个部分，就是单线程程序（我们现在做的控制台就是单线程）
线程是进程执行的基本单位，他们是一起运行的（宏观）
比如王者荣耀
ü 人物控制，金币计算，地图场景，音效，语音，数据统计 这些都是同时运行，如果王者荣耀看成一个进程，那么这些都是它的线程，王者荣耀是一个多线程的程序
操作系统（知识补充）
l Operating System 是管理计算机硬件 和 软件资源的程序(是使用电脑的第一程序)操作系统经理过了几代的演变
l 单道审批系统
独享所有资源 CPU等待人工操作 穿孔的纸带 或者 卡片 I/O 问题严重，计算机运算比较快，大部分时间都在等待用户输入任务（作业）
l 批处理系统
晶体管，一次性输入，磁带上存储，载入内存操作，解决I/O问题，但是有任务等待问题还有速度执行问题
l 多道批处理系统
集成电路诞生，一次性读入多个作业，在读取输入的等待时间中，处理其他作业，无交互，等待时间长
l 分时系统
将CPU的使用权分成若干个细小的时间单位如30ms，保证雨露均沾，多个作业同时执行，宏观上
l 实时系统
人工智能机器人，需要依赖程序启动以后，动态采集数据
并行与并发
l 并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生
l 并发是指两个或者多个事件在宏观上同时发生 太快了 1秒内 都是一起运行的，单个CPU在某一瞬间只能处理一个任务（所以我们考虑了多个CPU）
java.lang.Thread 线程
l 我们使用一个案例来看看究竟什么是线程
ü 葫芦娃 大战 孙悟空
ü 客户端代码：
ü 运行效果：
ü 两个对象交替运行，运行效果在两个对象间切换时间片
Thread类的常用方法
Thread表示java中的线程，不需要额外导入包，每个线程都拥有优先权，调用了Runtime.exit() 退出线程，run()方法为线程的执行方法创建线程
ü 方法列表部分：
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方法名 |
方法功能 |
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Thread () |
创建一个线程对象 |
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创建一个线程对象 |
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创建一个线程对象 |
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创建一个线程对象 |
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Thread |
创建一个线程对象 |
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getId |
返回线程的表示ID |
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getName |
返回线程名称 |
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返回线程优先级 |
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getState |
返回线程状态 |
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join |
等待这个线程死亡 |
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run |
可执行方法，Runable |
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start |
导致此线程开始执行;调用此线程的 |
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sleep |
线程休眠，等待唤醒 |
ü 注意：run() 方法是是运行方法，start() 是改变线程转态
java.lang.Runnable 接口
l 实现线程的第二种方式
ü 代码示例：
ü 这是一个函数式接口
ü 使用Runnable实现线程
ü 客户端调用：
ü 解析：run保证方法名是相同的，本质上还是需要Thread的start()方法
多线程经典案例
案例1：泡茶
ü 客人来家里泡茶，洗杯子线程，烧水线程同时开启
ü 客户端代码：
ü 运行效果
案例2：ATM取款
ü ATM有多台机器，去ATM上面取款应该是并发运行
ü 客户端代码：
ü 解析：金额总量是固定的，ATM机有3个，3个同时运行不需要相互等待
练习：
l 实现多线程窗口售票，或多线程食堂打饭
Java中的多线程
l java主攻互联网服务，在这个方向上的多线程有不太一样的地方，多线程可以分为两种方向展现：
ü 一遍泡茶一遍洗杯子，是两个事件，两个类，两个对象，同时运行
ü 在100米赛道上，是一个时间，一个类，八个对象，同时运行
ü 从编码的角度说，两个类容易理解，但是连个对象就比较困难，如果两个对象共同访问同一份静态数据，说着是类共享数据，就会出现 线程安全问题
ü 代码实例：
ü 这个钱，会出错
同步 与 异步
l 线程同步与异步指的是资源的占用问题
ü 线程同步 synchronization：如果多个线程同时需要访问资源，线程A访问资源时必须 等待 其他线程没有访问改资源，称为线程同步，或 线程安全
ü 线程异步 asynchronization：如果多个线程同时需要访问资源，线程A访问资源 无需等待 其他线程，称为线程异步，或 线程不安全
优缺点比较
l 线程同步，数据数据安全，但是线程之间相互等待，效率比较低，线程异步不需要等待效率高，但是有数据污染风险
synchronized
ü 方法同步：
ü 代码解析：synchronized 是一个关键字，加载方法中，表示方法同步，即 有线程进入到方法中，方法访问的变量数据安全，必须等待次线程结束之后才能被其他线程访问
l 代码块同步：
ü 当对象进入代码块中，同步锁一样的效果，数据安全
线程死锁问题：
l 两个线程相互等待对方释放资源，就是死锁
l 客户端调用：
ü 谁先放手谁是狗
形成死锁的前提条件
ü 互斥条件：系统对于资源的分配，一次只能给一个进程
ü 不可剥夺条件：资源获得之后，除非主动释放否则不能强行剥夺
ü 请求与保持条件：对自己持有的资源保持不放，并且提出新的请求
ü 循环等待条件：存在资源等待循环（闭环）
l 四个条件为死锁必要条件
避免死锁问题
l 死锁没得救，一定会发生，但是我们可以减少它发生的概率
ü 使用顺序锁
ü 使用限时锁
ü 死锁检测
ü 添加中间层
练习：
l 银行家算法
线程状态
l 线程处在不同的阶段能够定义出不同状态
l 如下图所示：
l 总结状态：
ü new新建：线程被创建，new Thread();
ü runnable就绪：调用了 start() 方法，在线程池线程中等待运行
ü running运行：获得时间片，得到CPU权限
ü blocked阻塞：失去时间片，暂停运行
- 等待阻塞：wait()方法，让出时间片
- 同步阻塞：需要访问的资源被 synchronized 锁了
- 其他阻塞：调用sleep() 或者 join() 或者 请求IO
ü dead死亡：线程正常结束，或被杀死
线程转态转换方法：
新建 → 就绪
l 调用 start() 方法，调run() 方法是没用滴，run方法是给jvm调用的
就绪 → 运行
l 自然获得时间片，或者提高线程优先级（插队），优先级分为 1-10越大越牛逼
运行 → 死亡
l main（）方法结束，run（）方法结束，或者背调用命令 kill
运行 → 阻塞 → 运行
sleep（）方法
l 线程执行sleep()方法，进入阻塞状态，但是不会释放资源锁
sleep 时间结束后，不是马上run，需要等待时间片
wait（）方法
l 线程调用wait方法，进入阻塞状态，会释放锁，必须拥有锁，否则不能直接wait()
wait(),和 notify()必须在 同步代码块内
l wait(时间)时间到了会自己抢锁执行
l 当发生以下事件会被唤醒：
- 被notify 或者 notifyAll
- 没有其他线程了
- 经过限定时间以后
yield（） 方法
l 暂停当前的线程，不会释放锁，从新让线程回到就绪状态，等待时间片
join（）方法
l 把指定线程加入到当前方法中，被加入线程执行结束后才会继续执行原线程
Callable 接口（补充）
l Callable也是函数式接口，只有一个方法，实现方式和 Runnable类似，但是Callable能够在执行方法结束后，获得返回值
代码示例：
ü 可以使用 FutureTak .get()方法 获得返回值
线程池 调度工具
Java通过Executors提供四种线程池
- SingleThreadExecutor 单线程
- FixedThreadPool 控制并发数
- ScheduledThreadPool 预定线程，时间固定
- CachedThreadPool 缓存线程
Lock可重入锁
使用关键字synchrognized，能够解决同步问题但是语义表达不清晰，java的锁对象
ThreadLocal
l ThreadLocal解决并发问题，是线程的一个本地变量，为每个线程提供独立的副本使得线程之间不会相互影响
代码示例：
生产者 与 消费者（补充）
l 生产者 与 消费者模式指的是一种数据提供机制，java中使用线程的等待和唤醒来实现这类问题
l 如图所示：
ü 生产者提供数据，到数据缓冲区，消费者从数据缓冲区取数据
ü 缓冲区存在数据时，允许消费者获取
ü 缓冲区数据空缺时通知生产者制造
l java实现代码如下：
数据类型：
生产者：
消费者：
缓冲区：
客户端代码：
浙公网安备 33010602011771号