多线程介绍

什么是程序？
程序（Program）是一个静态的概念，一般对应于操作系统中的一个可执行文件。
什么是进程?
执行中的程序叫做进程(Process)，是一个动态的概念。其实进程就是一个在内存中独立运行的程序空间 。
现代操作系统比如Mac OS X，Linux，Windows等，都是支持“多任务”的操作系统，叫“多任务”呢？简单地说，就是操作系统可以同时运行多个任务。
打个比方，你一边在用逛淘宝，一边在听音乐，一边在用微信聊天，这就是多任务，至少同时有3个任务正在运行。还有很多任务悄悄地在后台同时运行着，只是桌面上没有显示而已。
什么是线程？
线程（Thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。
有些进程还不止同时干一件事，比如微信，它可以同时进行打字聊天，视频聊天，朋友圈等事情。
在一个进程内部，要同时干多件事，就需要同时运行多个“子任务”，我们把进程内的这些“子任务”称为线程（Thread）。
为了提高生产率，有两种办法：
1.单进程多线程方式 2.多进程多线程
总结
1.线程是程序执行的最小单位，而进程是操作系统分配资源的最小单位；
2.一个进程由一个或多个线程组成，线程是一个进程中代码的不同执行路线；
3.进程之间相互独立，但同一进程下的各个线程之间共享程序的内存空间(包括代码段、数据集、堆等)及一些进程级的资源(如打开文件和信号)，某进程内的线程在其它进程不可见；
4.调度和切换：线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。
什么是并发
并发是指在一段时间内同时做多个事情。当有多个线程在运行时,如果只有一个CPU,这种情况下计算机操作系统会采用并发技术实现并发运行，
具体做法是采用“ 时间片轮询算法”，在一个时间段的线程代码运行时，其它线程处于就绪状。这种方式我们称之为并发。(Concurrent)。
串行(serial)：一个CPU上，按顺序完成多个任务
并行(parallelism)：指的是任务数小于等于cpu核数，即任务真的是一起执行的
并发(concurrency)：一个CPU采用时间片管理方式，交替的处理多个任务。一般是是任务数多于cpu核数，通过操作系统的各种任务调度算法，实现用多个任务“一起”执行（实际上总有一些任务不在执行，因为切换任务的速度相当快，看上去一起执行而已）
线程的执行特点：启动方与被启动方并列执行；
什么是主线程以及子线程
主线程
当Java程序启动时，一个线程会立刻运行，该线程通常叫做程序的主线程（main thread），即main方法对应的线程，它是程序开始时就执行的。
Java应用程序会有一个main方法，是作为某个类的方法出现的。当程序启动时，该方法就会第一个自动的得到执行，并成为程序的主线程。也就是说，main方法是一个应用的入口，也代表了这个应用的主线程。
JVM在执行main方法时,main方法会进入到栈内存,JVM会通过操作系统开辟一条main方法通向cpu的执行路径,cpu就可以通过这个路径来执行main方法,而这个路径有一个名字,叫main(主)线程
主线程的特点
1.它是产生其他子线程的线程。
2.它不一定是最后完成执行的线程，子线程可能在它结束之后还在运行。
子线程
在主线程中创建并启动的线程，一般称之为子线程。
线程状态和生命周期
一个线程对象在它的生命周期内，需要经历5个状态。
新生状态(New)
用new关键字建立一个线程对象后，该线程对象就处于新生状态。处于新生状态的线程有自己的内存空间，通过调用start方法进入就绪状态。
就绪状态(Runnable)
处于就绪状态的线程已经具备了运行条件，但是还没有被分配到CPU，处于“线程就绪队列”，等待系统为其分配CPU。
就绪状态并不是执行状态，当系统选定一个等待执行的Thread对象后，它就会进入执行状态。一旦获得CPU，线程就进入运行状态并自动调用自己的run方法。
有4种原因会导致线程进入就绪状态：
1.新建线程：调用start()方法，进入就绪状态；
2.阻塞线程：阻塞解除，进入就绪状态；
3.运行线程：调用yield()方法，直接进入就绪状态；
4.运行线程：JVM将CPU资源从本线程切换到其他线程。
运行状态(Running)
在运行状态的线程执行自己run方法中的代码，直到调用其他方法而终止或等待某资源而阻塞或完成任务而死亡。
如果在给定的时间片内没有执行结束，就会被系统给换下来回到就绪状态。也可能由于某些“导致阻塞的事件”而进入阻塞状态。
阻塞状态(Blocked)
阻塞指的是暂停一个线程的执行以等待某个条件发生（如某资源就绪）。
有4种原因会导致阻塞：
1.执行sleep(int millsecond)方法，使当前线程休眠，进入阻塞状态。当指定的时间到了后，线程进入就绪状态。
2.执行wait()方法，使当前线程进入阻塞状态。当使用nofity()方法唤醒这个线程后，它进入就绪状态。
3.线程运行时，某个操作进入阻塞状态，比如执行IO流操作(read()/write()方法本身就是阻塞的方法)。只有当引起该操作阻塞的原因消失后，线程进入就绪状态。
4.join()线程联合: 当某个线程等待另一个线程执行结束后，才能继续执行时，使用join()方法。
死亡状态(Terminated)
死亡状态是线程生命周期中的最后一个阶段。线程死亡的原因有两个。一个是正常运行的线程完成了它run()方法内的全部工作；
另一个是线程被强制终止，如通过执行stop()或destroy()方法来终止一个线程（注：stop()/destroy()方法已经被JDK废弃，不推荐使用）。
当一个线程进入死亡状态以后，就不能再回到其它状态了。
线程的使用
终止线程的典型方式
终止线程我们一般不使用JDK提供的stop()/destroy()方法(它们本身也被JDK废弃了)。
通常的做法是提供一个boolean型的终止变量，当这个变量置为false，则终止线程的运行。
线程休眠
sleep()方法：可以让正在运行的线程进入阻塞状态，直到休眠时间满了，进入就绪状态。sleep方法的参数为休眠的毫秒数。
线程联合
当前线程邀请调用方法的线程优先执行，在调用方法的线程执行结束之前，当前线程不能再次执行。
线程A在运行期间，可以调用线程B的join()方法，让线程B和线程A联合。这样，线程A就必须等待线程B执行完毕后，才能继续执行。
join方法的使用
join()方法就是指调用该方法的线程在执行完run()方法后，再执行join方法后面的代码，即将两个线程合并，用于实现同步控制。
当两个线程联合后，线程的执行方式为串行化执行；
什么是线程的优先级
每一个线程都是有优先级的，我们可以为每个线程定义线程的优先级，但是这并不能保证高优先级的线程会在低优先级的线程前执行。
线程的优先级用数字表示，范围从1到10，一个线程的缺省优先级是5。
Java 的线程优先级调度会委托给操作系统去处理，所以与具体的操作系统优先级有关，如非特别需要，一般无需设置线程优先级。
注意
线程的优先级，不是说哪个线程优先执行，如果设置某个线程的优先级高。那就是有可能被执行的概率高。并不是优先执行。
什么是守护线程
在Java中有两类线程：
1.User Thread(用户线程)：就是应用程序里的自定义线程。
2.Daemon Thread(守护线程)：比如垃圾回收线程，就是最典型的守护线程。
守护线程（即Daemon Thread），是一个服务线程，准确地来说就是服务其他的线程，这是它的作用，而其他的线程只有一种，那就是用户线程。
守护线程特点：
守护线程会随着用户线程死亡而死亡。
守护线程与用户线程的区别：
用户线程，不随着主线程的死亡而死亡。用户线程只有两种情况会死掉，1在run中异常终止。2正常把run执行完毕，线程死亡。
守护线程，随着用户线程的死亡而死亡，当用户线程死亡守护线程也会随之死亡。
同步问题的提出
现实生活中，我们会遇到“同一个资源，多个人都想使用”的问题。 比如：教室里，只有一台电脑，多个人都想使用。
天然的解决办法就是，在电脑旁边，大家排队。前一人使用完后，后一人再使用。
线程同步的概念
处理多线程问题时，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还想修改这个对象。 这时候，我们就需要用到“线程同步”。
线程同步其实就是一种等待机制，多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列，等待前面的线程使用完毕后，下一个线程再使用。
死锁及解决方案
“死锁”指的是：
多个线程各自占有一些共享资源，并且互相等待其他线程占有的资源才能进行，而导致两个或者多个线程都在等待对方释放资源，都停止执行的情形。
死锁问题的解决
死锁是由于 “同步块需要同时持有多个对象锁造成”的，要解决这个问题，思路很简单，就是：同一个代码块，不要同时持有两个对象锁。
线程并发协作(生产者/消费者模式)
多线程环境下，我们经常需要多个线程的并发和协作。这个时候，就需要了解一个重要的多线程并发协作模型“生产者/消费者模式”。
角色介绍
1.什么是生产者？生产者指的是负责生产数据的模块（这里模块可能是：方法、对象、线程、进程）。
2.什么是消费者？消费者指的是负责处理数据的模块（这里模块可能是：方法、对象、线程、进程）。
3.什么是缓冲区？消费者不能直接使用生产者的数据，它们之间有个“缓冲区”。生产者将生产好的数据放入“缓冲区”，消费者从“缓冲区”拿要处理的数据。
缓冲区是实现并发的核心，缓冲区的设置有两个好处：
1.实现线程的并发协作
有了缓冲区以后，生产者线程只需要往缓冲区里面放置数据，而不需要管消费者消费的情况；同样，消费者只需要从缓冲区拿数据处理即可，也不需要管生产者生产的情况。
这样，就从逻辑上实现了“生产者线程”和“消费者线程”的分离，解除了生产者与消费者之间的耦合。
2.解决忙闲不均，提高效率
生产者生产数据慢时，缓冲区仍有数据，不影响消费者消费；消费者处理数据慢时，生产者仍然可以继续往缓冲区里面放置数据 。
线程并发协作总结
线程并发协作（也叫线程通信）
生产者消费者模式：生产者和消费者共享同一个资源，并且生产者和消费者之间相互依赖，互为条件。
对于生产者，没有生产产品之前，消费者要进入等待状态。而生产了产品之后，又需要马上通知消费者消费。
对于消费者，在消费之后，要通知生产者已经消费结束，需要继续生产新产品以供消费。
在生产者消费者问题中，仅有synchronized是不够的。synchronized可阻止并发更新同一个共享资源，实现了同步但是synchronized不能用来实现不同线程之间的消息传递（通信）。
那线程是通过哪些方法来进行消息传递（通信）的呢？见如下总结：
方法名 　　　　　　　　　　　　　　　　 作 用
final void wait() 　　　　　　　　　　　　表示线程一直等待，直到得到其它线程通知
void wait(long timeout) 　　　　　　　　  线程等待指定毫秒参数的时间
final void wait(long timeout,int nanos) 　　线程等待指定毫秒、微秒的时间
final void notify() 　　　　　　　　　　　 唤醒一个处于等待状态的线程
final void notifyAll() 　　　　　　　　　　 唤醒同一个对象上所有调用wait()方法的线程，优先级别高的线程优先运行
以上方法均是java.lang.Object类的方法；都只能在同步方法或者同步代码块中使用，否则会抛出异常。

UDP通信的实现和项目案例
UDP通信实现原理
UDP协议与之前讲到的TCP协议不同，是面向无连接的，双方不需要建立连接便可通信。
UDP通信所发送的数据需要进行封包操作（使用DatagramPacket类），然后才能接收或发送（使用DatagramSocket类）。
DatagramPacket：数据容器（封包）的作用
此类表示数据报包。 数据报包用来实现封包的功能。
常用方法：
方法名 使用说明
DatagramPacket(byte[] buf, int length) 构造数据报包，用来接收长度为 length 的数据包
DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port) 构造数据报包，用来将长度为 length 的包发送到指定主机上的指定端口号
getAddress() 获取发送或接收方计算机的IP地址，此数据报将要发往该机器或者是从该机器接收到的
getData() 获取发送或接收的数据
setData(byte[] buf) 设置发送的数据
DatagramSocket：用于发送或接收数据报包
当服务器要向客户端发送数据时，需要在服务器端产生一个DatagramSocket对象，在客户端产生一个DatagramSocket对象。
服务器端的DatagramSocket将DatagramPacket发送到网络上，然后被客户端的DatagramSocket接收。
DatagramSocket有两种常用的构造函数。一种是无需任何参数的，常用于客户端；另一种需要指定端口，常用于服务器端。如下所示：
1.DatagramSocket() ：构造数据报套接字并将其绑定到本地主机上任何可用的端口。
2.DatagramSocket(int port) ：创建数据报套接字并将其绑定到本地主机上的指定端口。
常用方法：
方法名 使用说明
send(DatagramPacket p) 从此套接字发送数据报包
receive(DatagramPacket p) 从此套接字接收数据报包
close() 关闭此数据报套接字
UDP通信编程基本步骤：
1.创建客户端的DatagramSocket，创建时，定义客户端的监听端口。
2.创建服务器端的DatagramSocket，创建时，定义服务器端的监听端口。
3.在服务器端定义DatagramPacket对象，封装待发送的数据包。
4.客户端将数据报包发送出去。
5.服务器端接收数据报包。