基本概念
程序与进程的概念
- 程序：数据结构+算法，主要指存放在硬盘上的可执行文件
- 进程：指运行在内存中的可执行文件
- 目前主流的操作系统都支持多进程，为了让操作系统可以同时执行多个文件。但是进程是重量级的，也就是新建一个进程会消耗CPU和内存空间等系统资源，因此进程的数量比较有限 线程的概念
- 为了解决上述问题就提出线程的概念，线程就是进程内部的程序流，也就是说操作系统内部支持多进程，而每个进程的内部又是支持多线程的，线程是轻量的，新建线程会共享所在进程的系统资源，因此目前主流的开发都是采用多线程
- 多线程是采用时间片轮法来供多个线程的并发执行，所谓并发就是指宏观并行微观串行的机制
Thread 类
概念
- java.lang.Thread 类代表线程，任何线程对象都是 Thread类 （子类）的实例
- Thread类是线程的模板，封装了复杂的线程开启等操作，封装了操作系统的差异性
基本方法
| 方法 | 功能 |
| ----------------------------------- | ------------------------------------------------------------ |
| Thread() | 构建对象 |
| Thread(String name) | 指定线程名称构建对象 |
| Thread(Runnable target) | 指定Runnable接口的对象来构建对象 |
| Thread(Runnable target,String name) | 指定线程名称跟对象来构建对象 |
| void run() | 若使用Runnable引用构建了线程对象，调用该方法是最终调用接口中的版本
若没有使用Runnable引用构建线程对象，调用该方法时则什么也不做 | | void start() | 启动线程，JVM会自动调用run()方法 |
线程的创建
- 方式1：自定义类继承 Thread 类并重写 run() 方法，然后创建实例并调用 start() 方法。
- 方式2：自定义类实现 Runnable 接口并重写 run() 方法，然后创建实例并作为实参来构建 Thread 类型对象，然后调用 Thread 的 start() 方法。
//方式1：
new Thread(){
@Override
public void run(){
//重写方法
}
}.start();
//方式2:
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run(){
//重写方法
}
}).start();
执行流程
- 执行 main 方法的线程叫做主线程，执行 run 方法的线程叫做子线程/新线程
- main 方法是程序的入口，对于 start 方法之前的代码来说，有主线程执行一次，当 start 方法调用成功后，线程的个数由 1 个变成了 2 个，新启动的线程去执行 run 方法，主线程继续向下执行，两个线程各自独立运行互不影响
- 当 run 方法执行完毕子线程结束，当 main 方法执行完毕主线程结束
- 两个线程执行没有明确的先后执行顺序，有操作系统调度算法来决定
线程的声明周期
- 新建状态：使用 new 关键字关键之后进入的状态，此时线程并没有开始执行
- 就绪状态：调用 start 方法后进入的状态，此时线程还是没有开始执行
- 运行状态：使用线程调度器调用线程后进入的状态，此时线程开始执行，当线程的时间片段执行完毕后任务没有完成时回到就绪状态
- 消亡状态：当线程的任务执行完成后进入的状态，此时线程已经终结
- 阻塞状态：当线程执行的过程中发生了阻塞事件进入的状态，如：sleep方法，阻塞状态解除后进入就绪状态
Thread类的常用方法
| 方法 | 功能 |
|---|---|
| static void yield() | 当前线程让出处理器（离开Running状态），使当前线程进入Runnable状态等待 |
| static void sleep(int ms) | 当前线程从Running状态放弃处理器进入Block状态，休眠 ms 毫秒， 再返回到Runnable，如果其他线程打断当前线程的Block(sleep)，就会发生 InterruptedException |
| int getPriority() | 获取当前线程的优先级 |
| void setPriority(int priority) | 修改线程的优先级 优先级高的线程不一定先执行，但该线程获取到时间片的机会会多一点 |
| void join() | 等待该线程终止(表示当前正在执行的线程对象等待调用线程对象) |
| void join(long millis) | 等待参数指定的毫秒数(表示当前正在执行的线程对象等待调用线程对象，最多等待millis) |
| boolean isDaemon() | 用于判断是否为守护线程 |
| void setDaemon(boolean on) | 用于设置线程为守护线程（必须要在调用 start() 之前设置） |
| long getId() | 获取调用对象所表示线程的编号 |
| String getName() | 获取调用对象所表示线程的名称 |
| void setName(String name) | 设置调用对象所表示线程的名称 |
| static Thread currentThread() | 获取当前线程的应用 |
线程同步机制
基本概念
- 当多个线程同时访问同一种共享资源时，可能会造成数据的覆盖等不一致性问题，此时就需要对线程之间进行通信和协调，该机制就叫做线程的同步机制
- 多个线程并发读写同一个临界资源时会发生线程并发安全问题
- 异步操作：多线程并发的操作，各自独立运行
- 同步操作：多线程串行的操作，先后执行的顺序 解决方案
- 由程序结果可知：当两个线程同时对同一个账户进行取款时，导致最终的账户余额不合理
- 引发原因：线程一执行取款时还没来得及将取款后的余额写入后台，线程二就已经开始取款
- 解决方案：让线程一执行完毕取款操作后，再让线程二执行即可，将线程的并发操作改为串行操作
- 经验分享：在以后的开发尽量减少串行操作的范围，从而提高效率 实现方式
- 在 Java 语言中使用 synchronized 关键字来实现同步/对象锁机制。从而保证线程执行的原子性，具体方式如下：
- 原子性：代表操作最小化了，要么执行完，要么不执行，无法打断的操作。
//使用同步代码块的方式实现部分代码的锁定
synchronized(/*类类型的引用*/){}//要求是同一个对象的引用
//使用同步方法的方式事项所有代码的锁定
synchronized void test(){}
//等价于
void test(){
synchronized(this){}
}
静态方法的锁定
- 当我们对一个静态方法加锁，如：
public synchronized static void test(){};，那么该方法锁的对象是类对象，每个类都有唯一的一个类对象，获取类对象的方式：类名.class - 静态方法与非静态方法同时使用了 synchronized 后，他们之间是非互斥关系，原因是：静态方法锁的是类对象，而非静态方法锁的是当前方法所属对象
public synchronized static void test(){};
//等价于
void test(){
synchronized(类名.class){}
}
synchronized的注意事项
- 多个需要同步的线程在访问同步块时，看到的应该是同一个锁对象引用。
- 在使用同步块时应当尽量减少同步范围以提高并发的执行效率
使用 Lock 实现线程同步
基本概念
- 从 Java 5 开始提供了更强大的线程同步机制---使用显式定义的同步锁对象来实现
- java.util.concurrent.locks.Lock 接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具
- 该接口的主要实现类是 ReentrantLock 类，该类拥有与 synchronized 相同的并发性，在以后的线程安全控制中，经常使用 ReentrantLock 类显式加锁和释放锁 常用方法 | 方法 | 功能 | | --------------- | -------- | | ReentrantLock() | 构造对象 | | void lock() | 上锁 | | void unlock() | 释放锁 |
与 synchronized 相比
| Lock | synchronized | |
|---|---|---|
| 类型 | 显式锁 | 隐式锁 |
| 操作 | 手动开启和关闭 | 执行代码后自动释放 |
| 作用方式 | 同步代码块锁 | 同步代码块锁和同步方法锁 |
| 性能 | 性能更好 | 比Lock方式慢 |
Object 类中线程同步方法
| 方法 | 功能 |
|---|---|
| void wait() | 用于使得线程进入等待状态，直到其他线程调用notify()或notifyAll()，会释放锁 |
| void wait(long timeout) | 进入等待状态，直到参数指定的时间过去或其他线程调用方法 |
| void notify() | 唤醒等待的单个线程 |
| void notifyAll() | 唤醒所有等待的线程 |
线程池
Callable 接口
- 从 Java 5 开始新增加的创建线程的第三种方式：实现Callable接口
- Callable的线程是有返回值的 FutureTask 类
- 用于描述可取消的异步计算，该类提供了Future 接口的基本实现，包括启动和取消计算、查询计算是否完成以及检索计算结果的方法，也可以用于获取方法调用的返回结果 线程池
- 在服务器编程模型的原理，每一个客户端连接用一个单独的线程为之服务，当与客户端的会话结束时，线程也就结束了，即每来一个客户端连接，服务器就要创建一个线程
- 如果访问服务器的客户端很多，那么服务器要不断地创建和销毁线程，这将严重影响服务器的性能
- 线程池是什么？首先创建一些线程，他们的集合成为线程池，当服务器接收到一个客户端请求后，就从线程池中取出一个空闲的线程为之服务，服务完后不关闭该线程，而是将该线程还回到线程池中
- 在线程池的编程模式下，任务是提交给整个线程池，而不是直接交给某个线程，线程池在拿到任务后，他就在内部找空闲的线程，再将任务交给空闲的线程。一个线程同时只能执行一个任务，但是可以向一个线程池同时提交多个任务 Java 5 开始提供了线程池相关类和接口：Executors 类与 ExecutorService 接口
- Executors是一个工具类和线程池的工程类，可以创建并返回不同类型的线程池
方法 功能 static ExecutorService newCachedThreadPool() 创建一个可根据需要创建新线程的线程池 static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) 创建一个可重用固定线程池数的线程池 static ExecutorService newSingleThreadExecutor() 创建一个只有一个线程的线程池 - ExecutorService 接口是真正的线程池接口，主要实现类是ThreadPoolExecutor
方法 功能 void execute(Runnable command) 执行任务和命令，通常用于执行Runnable Future submit(Callable task) 执行任务和命令，通常用于执行Callable void shutdown() 启动有序关闭
