第十章多线程

01、基本概念：程序、进程、线程

程序(program)：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，静态对象。
进程(process)：程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程：有它自身的产生、存在和消亡的过程。——生命周期
- 如：运行中的QQ，运行中的MP3播放器程序是静态的，进程是动态的
线程(thread)，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。

1.1、进程与线程

单核CPU和多核CPU的理解

单核CPU，其实是一种假的多线程
一个Java应用程序java.exe，其实至少有三个线程：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。

并行与并发

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。

02、线程的创建和使用

2.1、线程的创建和启动

Java语言的JVM允许程序运行多个线程，它通过java.lang.Thread类来体现。
Thread类的特性
- 每个线程都是通过某个特定Thread对象的run()方法来完成操作的，经常把run()方法的主体称为线程体
- 通过该Thread对象的start()方法来启动这个线程，而非直接调用run()

2.2、Thread类

Thread()：创建新的Thread对象
Thread(String threadname)：创建线程并指定线程实例名
Thread(Runnabletarget)：指定创建线程的目标对象，它实现了Runnable接口中的run方法
Thread(Runnable target, String name)：创建新的Thread对象

2.3、API中创建线程的两种方式

JDK1.5之前创建新执行线程有两种方法：
- 继承Thread类的方式
- 实现Runnable接口的方式

2.3.1、创建多线程的方式一：继承Thread类

多线程的创建，方式一：继承于Thread类

1.创建一个继承于Thread类的子类
2.重写Thread的run()方法 ---> 将此线程的方法声明在run()中
3.创建Thread类的子对象
4.通过此对象调用start()

mt子线程的创建和启动过程

2.3.2、创建过程中的两个问题说明

1.创建一个继承于Thread类的子类
class MyThread extends Thread{
    //重写Thread类的run()
    @Override
    public void run() {
        for(int i = 1;i < 100;i++){
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建Thread类的子对象
        MyThread t1 = new MyThread();

        //4.通过此对象调用start():①启动当前线程 ②调用当前线程的run()
        t1.start();
        //问题1:我们不能通过直接调用run()的方式启动线程。
//        t1.run();

        //问题二:再启动一个线程，遍历100以内的偶数。不可以还让已经start()的线程去执行。会报IllegalThreadStateException
//        t1.start();
        //我们需要重现创建一个线程的对象，去start().
        MyThread t2 = new MyThread();
        t2.start();

        //如下操作仍在main线程中执行的
        for(int i = 1;i < 100;i++){
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i + "***main()***");
            }
        }
    }
}

2.3.3、Thread类的有关方法

测试Thread类的常用方法

start():启动当前线程，执行当前线程的run()
run():通常需要重写Thread类中的此方法，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中
currentThread(): 静态方法，返回当前代码执行的线程
getName():获取当前线程的名字
setName():设置当前线程的名字
yield():释放当前CPU的执行权
join():在线程a中调用线程b的join(),此时线程a就进入阻塞状态，直到线程b完全执行完以后，线程a才结束阻塞状态。
stop():已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程。
sleep(long millitime)：让当前线程“睡眠”指定时间的millitime毫秒)。在指定的millitime毫秒时间内，前线程是阻塞状态的。
isAlive()：返回boolean，判断线程是否还活着

2.3.4、线程的优先级

线程的优先级等级
MAX_PRIORITY：10
- MIN _PRIORITY：1
- NORM_PRIORITY：5 --->默认优先级
涉及的方法
- getPriority() ：返回线程优先值
- setPriority(intnewPriority) ：改变线程的优先级
说明:高优先级的线程要抢占低优先级线程cpu的执行权。但是只是从概率上讲，高优先级的线程高概率的情况下被执行。并不意味着只有当高优先级的线程执行完以后，低优先级的线程才会被执行。

2.3.5、创建多线程的方式二：实现Runnable接口

创建多线程的方式二：实现Runnable接口

1.创建一个实现了Runnable接口得类
2.实现类去实现Runnable中的抽象方法:run()
3.创建实现类的对象
4.将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
5.通过Thread类的对象调用start()

2.3.9、继承方式和实现方式的联系与区别

比较创建线程的两种方式。
开发中：优先选择：实现Runnable接口的方式
原因：
- 1. 实现的方式没有类的单继承性的局限性
- 1. 实现的方式更适合来处理多个线程有共享数据的情况。
联系：public class Thread implements Runnable
相同点：两种方式都需要重写run(),将线程要执行的逻辑声明在run()中。

03、线程的生命周期

04、线程的同步

4.1、解决线程安全方式一：

同步代码块处理实现Runnable的线程安全问题

同步代码块处理继承Thread类的线程安全问题

4.2、解决线程安全方式二：

同步方法处理实现Runnable的线程安全问题

同步方法处理继承Thread类的线程安全问题

4.3、线程安全的单例模式之懒汉式

/**
 * 使用同步机制将单例模式中的懒汉式改写为线程安全的
 */
public class BankTest {
}
class Bank{

    private Bank(){}

    private static Bank instance = null;

    public static Bank getInstance(){
        //方式一：效率稍差
        //快捷键:Alt+Shift+Z
//        synchronized (Bank.class) {
//            if(instance == null){
//                instance = new Bank();
//            }
//            return instance;
//        }

        //方式二：效率较高
        if(instance == null) {
            synchronized (Bank.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Bank();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

4.4、死锁的问题

死锁的理解：不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃，都在等待对方放弃自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁

4.5、解决线程安全问题方式三：Lock锁方式

解决线程安全问题的方式三：lock锁---》JDK5.0新增

注意：如果同步代码有异常，要将unlock()写入finally语句块
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()）
优先使用顺序：
- 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）
面试题：如何解决线程安全问题？有几种方式线程通信的例子：使用两个线程打印1-100。线程1, 线程2 交替打印

05、线程的通信

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。
说明：
- wait()，notify()，notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。
- 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
- wait()，notify()，notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。

5.1、sleep()和wait()的异同

面试题：sleep() 和 wait()的异同？
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。
不同点：
- 两个方法声明的位置不同：Thread类中声明sleep() , Object类中声明wait()
- 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
- 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。

06、JDK5.0新增线程创建方式

6.1、创建多线程的方式三：实现Callable接口

创建一个实现Callable的实现类
实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
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
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()
获取Callable中call方法的返回值

6.2、使用线程池的好处

提高响应速度（减少了创建新线程的时间）
降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
便于线程管理
- corePoolSize：核心池的大小
- maximumPoolSize：最大线程数
- keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
- …

6.3、创建多线程的方式四：使用线程池

面试题：创建多线程有几种方式？四种！

提供指定线程数量的线程池
设置线程池的属性
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
关闭连接池线程池相关API

JDK 5.0起提供了线程池相关API：ExecutorService和Executors
ExecutorService：真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
void execute(Runnable command) ：执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable
Future submit(Callable task)：执行任务，有返回值，一般又来执行Callable
void shutdown()：关闭连接池
Executors：工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池
Executors.newCachedThreadPool()：创建一个可根据需要创建新线程的线程池
Executors.newFixedThreadPool(n); 创建一个可重用固定线程数的线程池
Executors.newSingleThreadExecutor()：创建一个只有一个线程的线程池
Executors.newScheduledThreadPool(n)：创建一个线程池，它可安排在给定延迟后运行命令或者定期地执行。

07、题目

07、练习题

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 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()）

面试题：创建多线程有几种方式？四种！

面试题：sleep() 和 wait()的异同？

第十章 多线程

第十章 多线程

01、基本概念：程序、进程、线程

1.1、进程与线程

02、线程的创建和使用

2.1、线程的创建和启动

2.2、Thread类

2.3、API中创建线程的两种方式

2.3.1、创建多线程的方式一：继承Thread类

2.3.2、创建过程中的两个问题说明

2.3.3、Thread类的有关方法

2.3.4、线程的优先级

2.3.5、创建多线程的方式二：实现Runnable接口

2.3.9、继承方式和实现方式的联系与区别

03、线程的生命周期

04、线程的同步

4.1、解决线程安全方式一：

同步代码块处理实现Runnable的线程安全问题

同步代码块处理继承Thread类的线程安全问题

4.2、解决线程安全方式二：

同步方法处理实现Runnable的线程安全问题

同步方法处理继承Thread类的线程安全问题

4.3、线程安全的单例模式之懒汉式

4.4、死锁的问题

4.5、解决线程安全问题方式三：Lock锁方式

05、线程的通信

5.1、sleep()和wait()的异同

06、JDK5.0新增线程创建方式

6.1、创建多线程的方式三：实现Callable接口

6.2、使用线程池的好处

6.3、创建多线程的方式四：使用线程池

07、题目

07、练习题

第十章多线程

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