多线程
程序
程序(program)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，静态对象。
进程
进程(process)是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
线程
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。若一个进程同一时间并行执行多个线程，就是支持多线程的
每个线程，拥有自己独立的：栈、程序计数器
多个线程，共享同一个进程中的结构：方法区、堆
单核CPU和多核CPU
单核CPU，是一种伪多线程，CPU通过对一个线程处理一段时间后“挂起”然后处理另一线程，只是CPU的主频比较高，切换的比较快，看起来像是在处理多线程一样
如果是多核的话，才能更好的发挥多线程的效率
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。
使用多线程的优点
1.提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义，可增强用户体验；
- 提高计算机系统CPU的利用率；
- 改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程，独立运行，利于理解和修改；
何时使用多线程
1.程序需要同时执行两个或多个任务； 2.程序需要实现一些需要等待的任务时，如用户输入、文件读写操作、网络操作、搜索等； 3.需要一些后台运行的程序时；
如何创建一个线程
方式一：继承于Thread类
- 创建一个继承于Thread类的子类
- 重写Thread类的run() --> 将此线程执行的操作声明在run()中
- 创建Thread类的子类的对象
- 通过此对象调用start() -->start()方法的作用：1.启动当前线程 2.调用当前线程的run()
public class MyThread extends Thread{
//重写run()方法
public void run(){ //内部写此线程要执行的操作，例：输出1-100的偶数
for(int i = 0;i < 100;i++){
if(i %2 == 0){
System.out.println(i);
}
}
}
public static void main(String[] args){
MyThread mythread = new MyThread(); //创建Thread类的子类的对象
mythread.start(); //通过此对象调用start()
}
}
**注：**不能让已经start 的线程再执行一次，会报出：IllegalThreadException的异常 ，应重新创建一个MyThread对象再start
方式二：实现Runnable接口
-
创建一个实现了Runnable接口的类
-
实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()
-
创建实现类的对象
-
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
-
通过Thread类的对象调用start()
class MyThread implements Runnable{ //实现Runnable中的抽象方法：run() public void run(){ for (int i = 0;i < 100;i++){ if(i % 2 == 0){ System.out.println(i); } } } public static void main(String[] args){ //创建实现类的对象 MyThread mythread = new MyThread(); //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 Thread t1 = new Thread(mythread); //通过Thread类的对象调用start() t1.start(); //再启动一个线程 Thread t2 = new Thread(mythread); t2.start(); } }**注：**在开发中，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的局限性
2. 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(继承的Thread类也实现了Runnable接口)
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
Thread中的常用方法
- start():启动当前线程，调用当前线程的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，返回执行当前代码的线程
- getName():获取当前线程的名字
- setName():设置当前线程的名字
- yleld():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执行完以后，线程a在结束阻塞状态。
- 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”指定的millitime毫秒，在指定的milltime毫秒时间内，当前线程是阻塞状态
- isAlive():判断当前线程是否存活
线程的优先级
MIN_PRIORITY: 1
NORM_PRIORITY:5 --> 默认优先级
MAX_PRIORITY:100
获取和设置当前线程的优先级
getPriority():获取线程的优先级
setPriority(int p):设置线程的优先级
**注：**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，高优先级的线程有较高概率被执行，并不意味着只有当高优先级的线程执行完以后，低优先级的线程才执行。
线程的生命周期
线程的同步
例：模拟火车站售票程序，开启三个窗口售票。
class Ticket implements Runnable {
private int tick = 100;
public void run() {
while (true) {
if (tick > 0) {
try{
Thread.sleep(10);
}catch(interruptedException e){
e.printStackTrace;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "售出车票，tick号为：" +
tick--);
} else
break;
}
}
}
class TicketDemo {
public static void main(String[] args) {
Ticket t = new Ticket();
Thread t1 = new Thread(t);
Thread t2 = new Thread(t);
Thread t3 = new Thread(t);
t1.setName("t1窗口");
t2.setName("t2窗口");
t3.setName("t3窗口");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
**出现安全问题的原因：**当多条语句在操作同一个线程共享数据时，一个线程对多条语句只执行了一部分，还没有 执行完，另一个线程参与进来执行。导致共享数据的错误。
**解决方法：**对多条操作共享数据的语句，只能让一个线程都执行完，在执行过程中，其他线程不可以 参与执行。
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
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
4.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
同步的方式，解决了线程的安全问题（好处）。操作同步代码时，只能有一个线程参与，其他线程等待，相当于是一个单线程的过程，效率低（局限性）
方式二：同步方法
synchronized还可以放在方法声明中，表示整个方法为同步方法。
public synchronized void show (String name){
....
}
- 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
- 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
class A{
private final ReentrantLock lock = new ReenTrantLock();
public void m(){
lock.lock();
try{
//保证线程安全的代码;
}
finally{
lock.unlock();
}
}
}
**注：**如果同步代码有异常，要将unlock()写入finally语句块
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（））
单例设计模式之懒汉式（线程安全）
class Singleton {
private static Singleton instance = null;
private Singleton(){}
public static Singleton getInstance(){
if(instance==null){
synchronized(Singleton.class){
if(instance == null){
instance=new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
public class SingletonTest{
public static void main(String[] args){
Singleton s1=Singleton.getInstance();
Singleton s2=Singleton.getInstance();
System.out.println(s1==s2);
}
}
线程的死锁
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
说明;
- 出现死锁后，不会出现异常，不会出现提示，只是所有的线程都处于 阻塞状态，无法继续
- 我们使用同步时，要避免出现死锁
解决方法：
- 专门的算法、原则
- 尽量减少同步资源的定义
- 尽量避免嵌套同步
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
**注意：**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听器，否则，会出现java.lang.IllegalMonitorStateException异常
3.wait()、notify()、notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中的
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：1）两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调用
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
JDK5.0新增线程创建方式
新增创建线程方式一：实现Callable接口
与使用Runnable相比， Callable功能更强大些：
- 相比run()方法，可以有返回值
- 方法可以抛出异常
- 支持泛型的返回值
- 需要借助FutureTask类，比如获取返回结果
//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();
}
}
}
新增创建线程方式二：使用线程池
提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。
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
1）corePoolSize：核心池的大小
2）maximumPoolSize：最大线程数
3）keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
4）......
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
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 NumberThread2 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 Threadpooltest {
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
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());//适用于Runnable
service.execute(new NumberThread2());//适用于Runnable
// service.submit(Callable callable); 适用于Callable
//3.关闭连接池
service.shutdown();
}
}
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 <T> Future<T> submit(Callable<T> 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。
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