1. 多线程

1.1 程序,进程,线程

程序 : 一组命令的集合,为了完成指定的功能,程序是静态概念,一般保存在硬盘当中
进程 : 正在运行的程序,是一个动态概念,需要保存在内存当中,操作系统会分配对应的PID,当我们直接关闭某个进程的时候,该进行会在运行内存中被销毁
线程 : 一个程序中,不同的执行分支,如果同一个时间节点允许多个线程同时执行的时候,我们称为支持多线程
在Java中,main方法开始执行,就是一个线程,称为主线程

1.2 并行和并发

并行 : 多个CPU,同时执行多个任务
并发 : 一个CPU,同时执行多个任务多线程并行 必须CPU要大于等于2 才行
单核CPU是没有多线程的

1.3 单核CPU和多核CPU

a)	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。例如：虽然有多车道，但是收费站只有一个工作人员在收费，只有收了费 才能通过，那么CPU就好比收费人员。如果有某个人不想交钱，那么收费人员可以 把他“挂起”（晾着他，等他想通了，准备好了钱，再去收费）。但是因为CPU时 间单元特别短，因此感觉不出来。
b)	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）
c)	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。

1.4 多线程优缺点和应用场景

背景：以单核CPU为例，只使用单个线程先后完成多个任务（调用多个方 法），肯定比用多个线程来完成用的时间更短，为何仍需多线程呢？
多线程程序的优点：
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。
2.	提高计算机系统CPU的利用率
3.	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·	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。

1.5 线程创建

1.5.1 Thread

 * 第一种 创建一个类,继承Thread类 并覆写run方法* * run方法 就等于是新线程中的main方法

class Processor extends Thread {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println("测试线程-->" + i);}}
}

public class Thread_01_Create {public static void main(String[] args) {test_01();}public static void test_01() {// 创建线程类对象Thread t1 = new Processor();// 调用start方法 启动线程t1.start();for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println("main线程-->" + i);}}
}

1.5.2 Runnable

 * 第二种 创建一个类,实现Runnable接口,并覆写run方法* * run方法 就等于是新线程中的main方法

class Processor_01 implements Runnable {@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println("测试线程-->" + i);}}
}

	public static void test_02() {// 创建实现类对象Processor_01 p = new Processor_01();// 创建线程类对象Thread t1 = new Thread(p);// 启动线程t1.start();for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println("main线程-->" + i);}}

1.5.3 继承和实现的区别

public class Thread extends Object implements Runnable
·	区别继承Thread：线程代码存放Thread子类run方法中。实现Runnable：线程代码存在接口的子类的run方法。
·	实现方式的好处避免了单继承的局限性多个线程可以共享同一个接口实现类的对象，非常适合多个相同线 程来处理同一份资源。

1.6 优先级和常用方法

1.6.1 优先级概述

线程的优先级等级
d)	MAX_PRIORITY：10
e)	MIN _PRIORITY：1
f)	NORM_PRIORITY：5
涉及的方法
g)	getPriority() ：返回线程优先值
h)	setPriority(int newPriority) ：改变线程的优先级
说明
i)	线程创建时继承父线程的优先级
j)	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

1.6.2 常用方法

 * getName : 获取线程的名字* * setName : 设置线程的名字,如果不设置,默认是Thread-0开始 依次递增* * setPriority() : 设置优先级,java中有1-10  ,10个优先级等级* 			MIN_PRIORITY = 1* 			NORM_PRIORITY = 5* 			MAX_PRIORITY = 10* * getPriority() : 获取优先级等级* * static currentThread() : 获取当前线程对象* * static sleep() : 让当前线程进入睡眠状态* * currentThread和sleep 是静态方法,意味着 和哪个对象调用无关* * currentThread : 出现在哪个线程中,就获取哪个线程的对象* * sleep : 出现在哪个线程中,就睡眠哪个线程,参数为long类型的毫秒数

1.6.3 使用方式

public class Thread_02_Priority {public static void main(String[] args) {// 创建线程对象Thread t1 = new Processer();// 设置名字t1.setName("t1");// 设置优先级为10t1.setPriority(10);// 设置main的优先级为1Thread.currentThread().setPriority(1);// 启动线程t1.start();for (int i = 0; i < 10; i++) {try {// 睡眠500毫秒Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}// 获取线程对象并获取线程名字System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);}}
}

1.7 生命周期

JDK中用Thread.State类定义了线程的几种状态
要想实现多线程，必须在主线程中创建新的线程对象。Java语言使用Thread类 及其子类的对象来表示线程，在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下的五 种状态：
新建：当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时，新生的线程对象处于新建 状态
就绪：处于新建状态的线程被start()后，将进入线程队列等待CPU时间片，此时它已具备了运行的条件，只是没分配到CPU资源
运行：当就绪的线程被调度并获得CPU资源时,便进入运行状态， run()方法定义了线 程的操作和功能
阻塞：在某种特殊情况下，被人为挂起或执行输入输出操作时，让出 CPU 并临时中止自己的执行，进入阻塞状态
死亡：线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性地中止或出现异常导致结束

1.8 线程控制

1.8.1 线程停止

 * stop : 终止否个线程执行,该方法已过时,不推荐使用,因为有可能导致死锁* * 所以一般使用标识符解决

public class Thread_03_Stop {public static void main(String[] args) {Processer_03 p = new Processer_03();Thread t1 = new Thread(p);t1.setName("t1");t1.start();try {Thread.sleep(5000);// t1.stop();p.flag=true;} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}
}class Processer_03 implements Runnable {// 加一个标识,标识是否要终止线程boolean flag = false;@Overridepublic void run() {for (int i = 0; true; i++) {// 判断是否要终止if (flag) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程已被终止");return;}try {Thread.sleep(1000);System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + i);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}
}

1.8.2 线程合并

 * join : 线程合并,让当前线程等待指定线程执行完,再继续执行

public class Thread_04_Join {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t1 = new Processer_04();t1.setName("t1");t1.start();// 到这里,main就要等着t1线程执行完之后,再继续执行t1.join();for (int i = 0; i < 10; i++) {try {// 睡眠500毫秒Thread.sleep(500);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}// 获取线程对象并获取线程名字System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->" + i);}}
}

1.8.3 Yield

 * yield : 静态方法,暂停当前正在执行的线程对象,并执行其他等待中的线程* * 1 静态方法,意味着跟那个对象调用没有官谢,写在哪个线程中,哪个线程就让位* * 2 给同优先级让位,不同优先级不让位

public static void main(String[] args) {// 创建线程Thread t1 = new Thread(new Processor_05());t1.setName("t1");// 设置t1线程和main线程优先级一致t1.setPriority(5);Thread.currentThread().setPriority(5);// 启动t1.start();for (int i = 0; i < 10; i++) {// 让位Thread.yield();System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);}}

1.9 线程同步

1.9.1 概述

问题的提出
多个线程执行的不确定性引起执行结果的不稳定
多个线程对账本的共享，会造成操作的不完整性，会破坏数据

 * 线程同步 : 当多个线程有可能同时操作同一个数据的时候,为了保证数据一致性,需要进行同步执行* * 本质是同步数据,是一种安全机制* * 异步编程 : 线程之间是完全独立的,相互没有影响* * 同步编程 : 线程之间不是完全独立的,相互可能有影响* * 同步的场景 : * 		1 必须是多线程(必须有并发性,才有可能出错) * 		2 多个线程有可能在同一时间操作同一个数据的可能性 * 		3 尤其是同时对数据进行更改操作,查询无所谓

1.9.2 不同步带来的问题

// 实体类
class Account {// 余额private double balance;//	public synchronized void withDraw(double money) {public   void withDraw(double money) {// 如果该方法加了synchronized,那么该方法就只能有一个线程执行System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行了");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}// 语句块锁synchronized (this) {// 余额减去取钱金额double after = balance - money;// 新余额复制给余额balance = after; // 2000System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 取钱成功,取款 : "+ money + "元,剩余 : " + balance + " 元 ");}}public Account(double balance) {super();this.balance = balance;}

// 线程类
class Processor_06 extends Thread {// 账户Account act;public Processor_06(Account act) {this.act = act;}@Overridepublic void run() {// 取1000act.withDraw(1000);}
}

public class Thread_06_Synchroinzation {public static void main(String[] args) {// 创建账户,余额为3000Account act = new Account(3000);// 两个线程,每个取1000Thread t1 = new Processor_06(act);Thread t2 = new Processor_06(act);t1.setName("t1");t2.setName("t2");t1.start();t2.start();}
}

1.9.3 解决方案

1.9.3.1 方法锁

private double balance;public synchronized void withDraw(double money) {// 如果该方法加了synchronized,那么该方法就只能有一个线程执行System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行了");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}// 余额减去取钱金额double after = balance - money;// 新余额复制给余额balance = after; // 2000System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 取钱成功,取款 : "+ money + "元,剩余 : " + balance + " 元 ");}

方法使用synchronized之后,该方法只能有一个线程执行

1.9.3.2 语句块锁

假如 该方法中,只有部分代码需要同步的时候,如果通过synchronized修饰,效率会大大折扣
所以 我们可以通过语句块锁,只锁对应的代码,这样的话该方法中其他的代码还是可以同时执行,效率有所提升

public   void withDraw(double money) {// 如果该方法加了synchronized,那么该方法就只能有一个线程执行System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行了");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}// 语句块锁synchronized (this) {// 余额减去取钱金额double after = balance - money;// 新余额复制给余额balance = after; // 2000System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 取钱成功,取款 : "+ money + "元,剩余 : " + balance + " 元 ");}}

1.9.4 Synchronized

 * synchronized(对象){} 成员语句块锁* * 当访问一个对象中加锁的成员方法或者成员成员语句块锁的时候,则该对象中所有加锁的成员方法和成员语句块锁 全部锁定* * synchronized(类名.class){} 静态语句块锁* * 当访问一个类中,加锁的静态方法或者静态语句块锁的时候,则该对象中所有加锁的静态方法和静态语句块锁 全部锁定

// 业务类
class MyClass_01 {public synchronized void m1() {try {Thread.sleep(3000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("加锁的m1方法");}public synchronized void m2() {System.out.println("加锁的m2方法");}public void m3() {System.out.println("未加锁的m3方法");}
}

class Processor_08 implements Runnable {MyClass_01 mc;public Processor_08(MyClass_01 mc) {this.mc = mc;}@Overridepublic void run() {// 获取线程名字String name = Thread.currentThread().getName();if (name.equals("t1")) {mc.m1();} else if (name.equals("t2")) {mc.m2();}if (name.equals("t3")) {mc.m3();}}
}

public class Thread_07_Synchroinzation {public static void main(String[] args) {MyClass_01 mc = new MyClass_01();Thread t1 = new Thread(new Processor_08(mc));Thread t2 = new Thread(new Processor_08(mc));Thread t3 = new Thread(new Processor_08(mc));t1.setName("t1");t2.setName("t2");t3.setName("t3");t1.start();// 保证t1先执行,进入m1方法执行睡眠try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}t2.start();t3.start();// 1秒后 m3执行,3秒后 m1和m2执行}
}

1.10 Lock

1.10.1 概述

·	从JDK 5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同
步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当。
·	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。

1.10.2 使用

1.10.3 优缺点

 * lock 是显示锁,需要手动开启和关闭  synchronized是隐式锁,自动开启,执行完自动关闭* * lock只有代码块锁 , 而 synchronized支持方法和代码块锁* * lock锁,需要JVM花费较少的时间来进行资源调度.性能相对较好,而有很好的扩展性* * 使用顺序 : Lock锁 ---> 同步代码块锁 ---> 方法锁

1.11 定时器任务

1.11.1 概述

 * 定时器 : 计划任务* * 只要有一个计划任务,就会开启一个线程,进行计时,到达指定时间后,由该线程来完成这个任务

1.11.2 使用

// 创建任务
class LogTimerTask extends TimerTask {@Overridepublic void run() {Date date = new Date();SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");String time = sdf.format(date);System.out.println(time);}
}

public class Thread_09_Timer {public static void main(String[] args) {// 1 要做的事,也就是任务对象// 2 什么时候开始做 , 1000*5 就是5秒之后开始// 3 间隔时间,每隔多久做一次 1000*3 每3秒执行一次Timer t = new Timer();t.schedule(new LogTimerTask(), 1000*5,1000*3);}
}