「Java」十、多线程

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基本概念：程序、进程、线程

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(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

说明：进程作为资源分配的单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域

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。

说明：线程作为调度和执行的单位，每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器(pc)。线程切换的开销小

一个进程中的多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间

它们从同一堆中分配对象，可以访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便、高效。但多个线程操作共享的系统资源可能就会带来安全的隐患。

单核CPU和多核CPU的理解

单核CPU，其实是一种假的多线程，因为在一个时间单元内，也只能执行一个线程的任务。

如果是多核的话，才能更好的发挥多线程的效率。（现在的服务器都是多核的）

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。

使用多线程的优点

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

何时需要多线程

程序需要同时执行两个或多个任务。

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。

需要一些后台运行的程序时。

线程的创建和使用

多线程的创建方式一：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类的子类对象
通过此对象调用start()

class PrimeThread extends Thread {
         long minPrime;
         PrimeThread(long minPrime) {
             this.minPrime = minPrime;
         }

         public void run() {
             // compute primes larger than minPrime
              . . .
         }
     }
//下面的代码将创建一个线程并开始运行：
PrimeThread p = new PrimeThread(143);
p.start();

问题一：不能通过直接调用run()的方式启动线程。如果自己手动调用run()方法，那么就只是普通方法，没有启动多线程模式。run()方法由JVM调用，什么时候调用，执行的过程控制都有操作系统的CPU调度决定。想要启动多线程，必须调用start方法。

问题二：若要再启动一个相同功能的线程，不能让已经start()的线程去执行，如果重复调用了，则将抛出异常“IllegalThreadStateException”。需要再创建一个线程对象。

多线程的创建方式二：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 PrimeRun implements Runnable {
         long minPrime;
         PrimeRun(long minPrime) {
             this.minPrime = minPrime;
         }

         public void run() {
             // compute primes larger than minPrime
              . . .
         }
     }
//下面的代码将创建一个线程并开始运行：
PrimeRun p = new PrimeRun(143);
new Thread(p).start();

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实现类的方式没有类的单继承性的局限性，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 extends Object 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

窗口问题例子

class Window extends Thread{
    priavte static int ticket=100;//需要加static
    @Override
    public void run(){
        while(true){
            if(ticket>0){
                System.out.println(getName()+":买票，票号为："+ticket);
                tickect--;
            }else{
                break;
            }
        }
    }
}
public class TreadMethodTest{
    public static void main(String[] args){
        Windows h1=new Windows("Thread1");
        Windows h2=new Windows("Thread2");
        //h1.setName("线程一")；
        h1.start();
        h2.start();
    }
}

class Windows1 implements Runnable{
    priavte int ticket=100;//不需要加static
    @Override
    public void run(){
        while(true){
            if(ticket>0){
                System.out.println(getName()+":买票，票号为："+ticket);
                tickect--;
            }else{
                break;
            }
        }
    }
}
public class WindowsTest1{
    public static void main(String[] args){
        Windows1 w=new Windows1();

        Thread t1=new Thread(w);
        Thread t2=new Thread(w);

        t1.setName("窗口1");
        t2.setName("窗口2");

        h1.start();
        h2.start();
    }
}

补充：线程的分类

Java中的线程分为两类：一种是守护线程，一种是用户线程。

守护线程是用来服务用户线程的，通过在start()方法前调用 thread.setDaemon(true)可以把一个用户线程变成一个守护线程。

Java垃圾回收就是一个典型的守护线程。若JVM中都是守护线程，当前JVM将退出。形象理解：兔死狗烹，鸟尽弓藏

Thread类中的常用方法

void start()：启动当前线程；调用当前线程的un()
void 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
static Thread currentThread()：静态方法，返回执行当前代码的线程
String getName()：获取线程的名字
void setName(String name)：设置线程的名字
static void yield()：释放当前cpu的执行权
final void 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
void stop()：已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程
static void sleep(long millitime)：让当前线程“睡眠”指定的millitime毫秒，在指定的millitime毫秒时间内，当前线程是阻塞状态。抛出InterruptedException异常
boolean isAlive()：判断线程是否存活

线程的优先级

线程的优先级等级：

MAX_PRIORITY：10

MIN _PRIORITY：1

NORM_PRIORITY：5

涉及的方法：

getPriority() ：返回线程优先值

setPriority(int newPriority) ：改变线程的优先级

说明：

线程创建时继承父线程的优先级

低优先级只是获得调度的概率低，并非一定是在高优先级线程之后才被调用

线程的生命周期

JDK中用Thread.State类定义了线程的几种状态

线程的同步

方式一：同步代码块

synchronized(同步监视器){
    //需要被同步的代码
}

说明：

操作共享数据的代码，记为需要被同步的代码
共享数据：多个线程共同操作的变量
同步监视器：俗称，锁。任何一个类的独享，都可以充当锁。要求多个线程必须要公用同一把锁。

在使用实现Runnable接口的方式时，往往使用this作为同步监视器。在使用继承Thread类时，往往使用“当前类.class”作为同步监视器，只会加载一次，慎用this。

方式二：同步方法

如果操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中，我们不妨将此方法声明为同步的。

//Runnable接口方式：
class Window3 implements Runnable{
    private ticket=100;

    public void run(){
        while(true){
            show();
        }
    }

    private synchronized void show(){//默认的同步监视器：this
        ……
    }
}

如果使用继承Thread类的方式，只能将同步方法设为静态方法。同时因为静态方法只能调用静态方法，所以需要使用Thread.currentThread().getName()来获取线程名。

总结：

同步方法仍然涉及到同步监视器，只是不需要我们显示的声明。
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。

同步的好处与坏处：

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（坏处）

解决懒汉式的线程安全问题

//线程不安全的懒汉式：
class Order{
    //1.私有化类的构造器
    private Order(){

    }
    //2.声明当前类的对象，没有初始化
    //4.此对象也必须声明为static的
    private static Order instance=null;
    //3.声明public、static的放回当前类对象的方法
    public static Order getInstance(){
        if(instance==null){
            instance=new Order();
        }
        return instance;
    }
}

//方式一：效率较差
    public static Order getInstance(){
        synchronized (Order.class){
            if(instance==null){
                instance=new Order();
            }
            return instance;
        }
    }
//方式二：
    public static Order getInstance(){
        if(instance==null){//增加一次判断，如果已经创建了对象，则不需要进入同步代码块
            synchronized (Order.class){
                if(instance==null){
                    instance=new Oder();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

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

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

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

例子：

class A {
    public synchronized void foo(B b) {
        System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()
                + " 进入了A实例的foo方法"); // ①
        try {
            Thread.sleep(200);
        } catch (InterruptedException ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
        System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()
                + " 企图调用B实例的last方法"); // ③
        b.last();
    }

    public synchronized void last() {
        System.out.println("进入了A类的last方法内部");
    }
}

class B {
    public synchronized void bar(A a) {
        System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()
                + " 进入了B实例的bar方法"); // ②
        try {
            Thread.sleep(200);
        } catch (InterruptedException ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
        System.out.println("当前线程名: " + Thread.currentThread().getName()
                + " 企图调用A实例的last方法"); // ④
        a.last();
    }

    public synchronized void last() {
        System.out.println("进入了B类的last方法内部");
    }
}

public class DeadLock implements Runnable {
    A a = new A();
    B b = new B();

    public void init() {
        Thread.currentThread().setName("主线程");
        // 调用a对象的foo方法
        a.foo(b);
        System.out.println("进入了主线程之后");
    }

    public void run() {
        Thread.currentThread().setName("副线程");
        // 调用b对象的bar方法
        b.bar(a);
        System.out.println("进入了副线程之后");
    }

    public static void main(String[] args) {
        DeadLock dl = new DeadLock();
        new Thread(dl).start();
        dl.init();
    }
}

jdk5.0新增的方式三：Lock(锁)

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。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。

ReentrantLock 类实现了 Lock ，它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁。

class A{
    //1.实例化ReentrantLock
    private final ReentrantLock lock = new ReenTrantLock();
    public void m(){
        //2.调用锁定方法Lock()
        lock.lock();
        try{
            //保证线程安全的代码;
        }
        finally{
            //3.调用解锁的方法unLock()
            lock.unlock();
        }
    }
}

面试题：synchronized与Lock的异同？

相同：二者东瓯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，同时结束同步也需要手动的实现。

推荐的优先使用顺序：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）

线程的通信

线程通信的例子：使用两个线程交替打印1~100

涉及三个方法：

wait():一旦执行，当前啊线程就会进入阻塞状态，并释放同步监视器

notify():一旦执行，就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait，就唤醒优先级高的一个

motifyAll():一旦执行，就会唤醒所有被wait的线程

wait()，notify()，notifyAll()的说明：

三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中
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IIllegalMonotorStateException异常
三个方法是定义在java.long.Object类中

面试题：sleep()和wait()的异同？

相同点：一旦执行方法，都可以使得当前的进程进入阻塞状态。

不同点：

1）两个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使用，wait()必须使用在synchronized中

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()不会释放同步监视器，wait()会释放同步监视器

//例子：
class Clerk{
    private int productCount=0;

    public synchronized void ProduceProduct(){
        if(productCount<20){
            productCount++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":开始生产第"+productCount+"个产品")；

            notify();
        }else{
            wait();//需要try-catch
        }
    }

    public synchronized void consumeProduct(){
        if(productCount<20){
            productCount++;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":开始生产第"+productCount+"个产品")；

            notify();
        }else{
            wait();
        }
    }
}

class Producer extends Tread{
    private Clerk clerk;

    public Producer(Clerk clerk){
        this.clerk;
    }

    @Override
    public void run(){
        Thread.sleep(100);//需要try-catch
        clerk.produceProduct();
    }
}

class Consumer extends Tread{
    private Clerk clerk;

    public Consumer(Clerk clerk){
        this.clerk;
    }

    @Override
    public void run(){
        Thread.sleep(100);
        clerk.consumeProduct();
    }
}

public clss ProductTest{
    public static void main(String[] args){
        Clerk clerk=new Clerk();

        Producer p1=new Producer(clerk);
        p1.setName("生产者1");

        Consumer c1=new Consumer(clerk);
        c1.setName("消费者1");

        p1.start();
        c1.start();
    }
}

JDK5.0新增线程创建方式

新增方式一：实现Callable接口

//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参数传递到FutureTask的构造器中，创建FutureTask的对象
        FutureTask futureTask=new FutureTask(numThread);
        //5.将FutureTaske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(Exception e){
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口穿件多线程方式强大？

call()可以有返回值
call()可以跑出异常，被外面呢的操作捕获，获取异常的信息
Callable是支持泛型的

新增方式二：使用线程池

背景：经常创建和销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大。

思路：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

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

…

Sinkers

基本概念：程序、进程、线程

线程的创建和使用

多线程的创建方式一：继承于Thread类

多线程的创建方式二：实现Runnable接口

比较创建线程的两种方式

补充：线程的分类

Thread类中的常用方法

线程的优先级

线程的生命周期

线程的同步

方式一：同步代码块

方式二：同步方法

解决懒汉式的线程安全问题

死锁

jdk5.0新增的方式三：Lock(锁)

线程的通信

JDK5.0新增线程创建方式

新增方式一：实现Callable接口

新增方式二：使用线程池

如何不使用第三方工具，彻底卸载360？

「转载」我在方舱，看见老人们的孤岛求生｜hayami’s blog

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基本概念： 程序、进程、线程

线程的创建和使用

多线程的创建方式一：继承于Thread类

多线程的创建方式二：实现Runnable接口

比较创建线程的两种方式

补充：线程的分类

Thread类中的常用方法

线程的优先级

线程的生命周期

线程的同步

方式一：同步代码块

方式二：同步方法

解决懒汉式的线程安全问题

死锁

jdk5.0新增的方式三：Lock(锁)

线程的通信

JDK5.0新增线程创建方式

新增方式一：实现Callable接口

新增方式二：使用线程池

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