JAVA多线程编程

1.1 进程、线程、多线程

通过并发与并行抢占CPU资源
Java 的多线程机制 - 通过 Java 虚拟机实现

线程分为用户线程和守护进程（如GC垃圾回收）。每个 Java 程序有一个缺省的主线程（main方法）。从 main 方法开始执行时，再创建的线程成为程序其他线程。虚拟机在所有线程结束后才会结束 Java 程序。

1.2 线程的生命周期

新建状态调用 start() 进入Runable
Runable:
- Running <=> Ready （调度切换）
阻塞（中断）状态
- Timed Waiting: （限期等待）如sleep，wait，join方法
- Waiting （无限期等待）
- Blocked （阻塞状态，通过排他锁的方式实现）
Terminated （死亡状态）

1.3 线程调度与优先级

抢占调度模型机制
优先级
- 线程优先级时一个1~10的整数，默认每个线程都会分配5
- setPriorit(int grade) 、 getPriority()
- 并不能绝对保证执行顺序，具体看CPU调度

1.4 线程创建方法

Thread 子类（java.lang包）
- 须重写 run 方法，其在分配CPU资源时会自动执行
- 子类.start() 调用开始运行
Thread 类
- Thread( Runnable target )

    class Demo implements Runnable{
        //注意接口中的访问性不可以降低
        public void run(){}
    }
    ...
    Demo demo = new Demo();
    Thread mythread = new Thread(demo);

Runnable 是一个接口，实例对象指向所创建线程的目标对象，调用 start 方法后同上会自动调用 run 方法。
此处还涉及到一个静态代理的概念，如Runnable方式简介通过 Thread创建线程就是种代理。静态代理的条件及好处：

代理和实体类实现了同一个接口
使得实体类可以充分解放，交给代理完成部署，自己完成本职工作

calloc 线程池批量注册创建线程

1.5 线程中常用方法

run()、start()
sleep(int millsecond) 使线程放弃CPU资源
isAlive() 测试进程是否激活，新建+死亡 return false
currentTread() 类方法
interrupt()

正在执行的其他进程可使用要唤醒线程.interrupt()，通过产生异常的形式结束休眠。如无限期等待线程可捕捉到main方法抛出的InterruptedException被唤醒而重新排队。

注：一个正在运行的线程不要再重新new了，否则先前的实体会变成垃圾且不会被垃圾回收掉，如果突然释放可能会引发错误甚至导致设备损坏

1.6 Lamda表达式

实现函数式接口，使得代码简洁。

变化过程：类 -> 静态内部类 -> 局部内部类 -> 匿名类 -> 表达式
表达式简化
- 去参数类型 注：多个参数，一去都去，且加（）
- 去代码段 注：一个语句时，多条须加{}
- 去类名+方法名

1.7 操作线程：停止、休眠、礼让 ...

stop() 注：一般使用标志位控制run中循环次数，不推荐使用JDK的stop方法
sleep(int minseconds)、wait 等
yeild() 注：正在执行的进程会回到就绪队列排队，但执行结果取决于CPU调度，即不一定礼让成功
join() （线程插队，会造成其他线程阻塞)
getState() （线程监测状态）

1.8 守护线程

线程分为用户线程和守护线程（如垃圾回收，后台记录操作，监控内存等），虚拟机不用维护守护进程。

Thread.setDaemon(default false) //默认false（用户进程），true（守护进程）

1.9 线程同步机制

每个对象都有一把锁（锁机制）

线程的不安全性
sleep 可以放大问题，使用线程 sleep 使并发的线程同时进行而避免CPU太快导致问题捕捉不到
synchronized 关键字的两种方式同步方法、同步块（隐式锁）

优化：加方法锁会影响执行效率，代码分为只读代码和修改代码，故只需给修改代码加锁即可同步块可以是给任意对象加锁的，而同步方法默认是给 this 对象加锁

synchronized(obj){...} //使用方法

死锁

死锁的产生原因：互相抱着双方想下一步获取的资源而又不松手

显式锁 - Lock

JDK 5.0 始，更强的线程同步机制，通过显式定义锁对象，实现了java.util.concurrent.locks.Lock接口，比较常用的是其实现类ReentrantLock（可重入锁）。

class demo{
    ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    try{
        lock.lock();
        ...
    }finally{
        lock.unlock();
    }
}

JUC 并发安全类集合（拓展）

1.10 线程通信

synchronized只是实现了线程同步，而未实现不同线程间的通信。

OBJ 对象的方法

hashCode()、toString() ...

以下是只能在同步方法/代码块中使用（否则会抛出异常）的方法，用于解决线程通信的方法

wait()、wait(long timeout)
notify()、notifyAll()

生产者消费者问题
管程法与信号灯法（即信号量取反）

1.11 线程池

线程池相关API

ExecutorService 线程池接口，有子类如ThreadPoolExecutor
- void execute(Runnable ommand): 执行任务/命令，无返回值，一般用来执行Runnable
- Future submit(Callabletask): 有返回值，一般用来执行Callable
- void shutdown(): 关闭线程池
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

Java多线程机制