第二单元小结
这个单元的作业完成的并不好，总结一下，大概有以下的问题：
1. 第一次面对多线程，从概念上来说，和传统的单线程程序不同。
2. 这个单元的作业需要将多线程与设计模式进行结合。（鄙人两者都学的稀烂。。。）
3. 多线程的程序，如若报错，首先应当先考虑是否是线程之间的关系导致的问题。再明确地找到问题的进程进行错误分析。这和传统的单线程程序完全不同。
既然本单元的学习是多线程。这篇随笔的内容就是多线程的学习。
单线程程序
以此单线程程序为例，其中的main也就是主线程。主线程执行命令行中输入的类的main方法。在方法中的处理都执行完之后，主线程终止了。
另外严格地来说，Java处理的后台也有线程在运行，例如垃圾回收线程、GUI相关线程等。
多线程程序
举例来讲，多线程程序的运行轨迹像多条线交织在一起。
比如GUI：可以查找字段，同时显示“停止查找”的按钮来停止查找。这里如果设置两个线程会比较好。
再比如操作系统课上讲的I/O操作处理问题。文件、网络等的I/O操作一般都非常耗时间。如果是单线程程序，此时就需要等待，毫无疑问，这是十分浪费性能的。此时将I/O操作单独作为一个线程与其他操作分离，从而提高性能。
另外，我们还可以看一下网络服务器同时处理多个客户端的案例。如果设计一个程序来同时针对多个客户端进行处理，那么这样的程序会很复杂，而且会面临服务器反馈客户端请求不及时的问题。但是如果我们给每一个客户端都设计上一个线程，如此一来，每一个客户端都会感觉自己被单独处理了。
总结一下，多线程程序的应用，主要是为了满足功能需求、性能需求这两个方面。
Java对于多线程程序的实现
一般有两个方法：1. 继承Java中自带的Thread类。2. 实现Java中自带的Runnable接口。需要注意的是，Thread类本身上就是实现了Runnable接口的类。
通过重写Thread类里的空方法run()，再调用这个Thread类的start()方法来启动新的进程。以下面的代码为例：
调用start方法后，程序会在后台启动新的线程，然后该线程调用run方法。逻辑结构如下题所示：
这里就涉及到了并发（concurrent）的概念，可以这样理解：“将一个操作分割成多个部分并允许进行无需处理”。需要区别于并行，并行是多个操作同时处理。上图的程序是并发处理的，两个进程进行不断切换，顺序执行，并发处理。为了确保程序能够完全正确地运行，就必须考虑线程的互斥处理和同步处理。
实现Runnable接口也是类似的。如下代码所示：
不管是利用Thread类子类的方法，还是利用Runnable接口实现类的方法，启动新线程的方法最终都是Thread类的start方法。
线程的暂停：
sleep方法可以暂停线程。如：
Thread.sleep(1000);
就是将线程暂停约1000ms。因为该方法可能会抛出InterruptedException异常该方法调用一般放在try…catch块中，如下代码所示：
一般sleep方法可能会用到的场景如下：模拟非常耗时间的线程、自动时间后关闭对话框、显示瞬间的状态可能会用到。
可通过Thread类中的interrupt方法来唤醒。
线程的互斥处理：
为何要进行线程的互斥处理呢？这涉及到了线程之间互相竞争导致的数据竞争的问题。以a、b两线程为例，操作都是在返回当前数字+1。A还没有返回1001的时候，b就已经读取了1000，导致返回的数据不是1002而是1001。
为了解决这个问题，需要用synchronized关键字来给者类方法“上锁”进行互斥处理。当a进程在处理对象时，其他线程就不能对对象进行操作，需要排队，同一时刻只能有一个线程运行。
线程的互斥机制称为监视（monitor）。是否获取锁可通过Thread.holdsLock方法来确认，如：
assert Thread.holdsLock(obj);
来判断是否获取obj对象的锁。注意，synchronized关键字是给对象上锁，表现为多个线程必须排队调用对象的上锁方法，而未上锁的方法不受影响。
而如果只是想让方法中的某一部分由一个线程来运行，而非整个方法，则可使用synchronized方法块，课用于精确控制互斥处理的执行范围。
以下两段代码是等效的：
换句话说，用synchronized关键字修饰的方法是使用该对象（this）的锁来执行线程的互斥处理。
同理若是synchronized关键字修饰的静态方法是利用类对象的锁来进行互斥处理。
线程协作：
目的就是有序控制线程。Java提供wait方法来让线程等待，notify和notifyAll方法来唤醒等待的线程。
等待队列就是实例对象执行了wait方法后，暂停操作的现成的队列。在以下情况发生时，线程会退出等待队列：
1. 其他线程的notify的方法唤醒。
2. 其他线程的notifyAll方法。。。。。
3. 其他线程的interrupt方法。。。。。
4. wait方法超时。
若实例对象执行wait方法，则线程必须持有锁。进入等待队列后便会释放锁。如下图所示：
1. 获取锁的线程a执行wait方法后释放锁：
2. 线程B能够获取锁：
notify方法就是随机将等待队列中的一个线程取出来并唤醒。如下图所示：
1. 获取锁的b线程执行notify方法后，让a线程退出等待队列，想要继续执行wait方法后的操作，但b线程依然持有锁：
2. a线程获取锁并继续执行。
而notifyAll方法则是唤醒所有等待队列中的线程，其他同notify方法。即所有的线程都退出等待队列，但是只有一个线程获得锁，其余的线程处于阻塞状态。
一般说来，notify方法因为唤醒的线程少，所以处理速度要比notifyAll方法快，但是健壮性却不如notifyAll方法。处理不好，程序可能会停止。除非完全理解代码的含义和范围，否则建议notifyAll方法。
总结一下，以上的方法都是Object类的方法（而非Thread类的固有方法），换句话说，这些方法不能狭义地理解为针对线程的操作，而是针对实例对象的等待队列的操作。
