多线程

并发和并行

并行：在同一时刻，有多个指令在多个CPU上同时执行。
并发：在同一时刻，有多个指令在单个CPU上交替执行。

进程和线程

进程：就是操作系统中正在运行的一个应用程序。
　　独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位。
　　动态性：进程的实质是程序的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的。
　　并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行
线程：是进程中的单个顺序控制流，是一条执行路径。
　　单线程：一个进程如果只有一条执行路径，则称为单线程程序
　　多线程：一个进程如果有多条执行路径，则称为多线程程序

多线程的实现方案

1.继承Thread类的方式进行实现

定义一个类MyThread继承Thread类
在MyThread类中重写run()方法
创建MyThread类的对象
启动线程

public class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        //代码就是线程在开启之后执行的代码
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("线程开启了" + i);
        }
    }
}

public static void main(String[] args) {
    //创建一个线程对象
    MyThread t1 = new MyThread();
    //创建一个线程对象
    MyThread t2 = new MyThread();
    //t1.run();//表示的仅仅是创建对象,用对象去调用方法,并没有开启线程.
    //t2.run();
    //开启一条线程
    t1.start();
    //开启第二条线程
    t2.start();
}

重写run()方法：run()用来封装被线程执行的代码。
run()方法和start()方法的区别：
　　run()：封装线程执行的代码，直接调用，相当于普通方法的调用，并没有开启线程。
　　start()：启动线程，然后由JVM调用此线程的run()方法。

 2.实现Runnable接口的方式进行实现

定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
在MyRunnable类中重写run()方法
创建MyRunnable类的对象
创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
启动线程

public class MyRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        //线程启动后执行的代码
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println( "实现多线程" + i);
        }
    }
}

public static void main(String[] args) {
    //创建了一个参数的对象
    MyRunnable mr = new MyRunnable();
    //创建了一个线程对象,并把参数传递给这个线程.
    //在线程启动之后,执行的就是参数里面的run方法
    Thread t1 = new Thread(mr);
    //开启线程
    t1.start();

    MyRunnable mr2 = new MyRunnable();
    Thread t2 = new Thread(mr2);
    t2.start();
}

3.用Callable和Future进行实现

定义一个类MyCallable实现Callable接口
在MyCallable类中重写call()方法
创建MyCallable类的对象
创建Future的实现类FutureTask对象，把MyCallable对象作为构造方法的参数
创建Thread类的对象，把FutureTask对象作为构造方法的参数
启动线程

public class MyCallable implements Callable<String> {
    @Override
    public String call() throws Exception {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("实现多线程" + i);
        }
        //返回值就表示线程运行完毕之后的结果
        return "结束";
    }
}

public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
    //线程开启之后需要执行里面的call方法
    MyCallable mc = new MyCallable();
    //可以获取线程执行完毕之后的结果.也可以作为参数传递给Thread对象
    FutureTask<String> ft = new FutureTask<>(mc);
    //创建线程对象
    Thread t1 = new Thread(ft);
    //开启线程
    t1.start();
    //获取call方法线程运行完毕之后的结果,如果线程未结束，get方法会在这里等待；所以get方法需在start方法后
    String s = ft.get();
    System.out.println(s);
}

三种方式的对比

实现Runnable、Callable接口
　　优点：扩展性强，实现该接口的同时还可以继承其他的类。
　　缺点：编程相对复杂，不能直接使用Thread类中的方法。
继承Thread类
　　优点：编程比较简单，可以直接使用Thread类中的方法。
　　缺点：扩展性较差，不能再继承其他的类。

线程类的常见方法

获取和设置线程名称

获取线程的名字
　　String getName()　　返回此线程的名称
Thread类中设置线程的名字
　　void setName(String name)　　将此线程的名称更改为等于参数 name
　　通过构造方法也可以设置线程名称

获得当前线程的对象

public static Thread currentThread()　　返回对当前正在执行的线程对象的引用

String name = Thread.currentThread().getName();

线程休眠

public static void sleep(long time)　　让线程休眠指定的时间，单位为毫秒。

线程调度

线程有两种调度模型

　　分时调度模型：所有线程轮流使用CPU的使用权，平均分配每个线程占用CPU的时间片
　　抢占式调度模型：优先让优先级高的线程使用CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个，优先级高的线程获取的CPU时间片相对多一些
Java使用的是抢占式调度模型

线程的优先级

public final void setPriority(int newPriority) 　　设置线程的优先级（优先级: 1 - 10　　 默认值：5）
public final int getPriority() 　　 获取线程的优先级

后台线程/守护线程

public final void setDaemon(boolean on)　　设置为守护线程

当普通线程执行完之后,守护线程也没有继续运行下去的必要了（守护线程不会执行完毕）

线程的安全问题

同步代码块

锁多条语句操作共享数据，可以使用同步代码块实现
格式：
　　synchronized(任意对象) {
　　　　多条语句操作共享数据的代码
　　}
默认情况是打开的，只要有一个线程进去执行代码了，锁就会关闭
当线程执行完出来了，锁才会自动打开
同步的好处和弊端
　　好处：解决了多线程的数据安全问题
　　弊端：当线程很多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中会降低程序的运行效率

public class MyThread extends Thread {
    private static int ticketCount = 100; //由于main中创建了两个MyThread对象，所以加static，使得MyThread中创建的所有对象共享ticketCount
    private static Object obj = new Object();

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            synchronized (obj){
                if(ticketCount <= 0){
                    break; //卖完了
                }else{
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    ticketCount--;
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticketCount + "张票");
                }
            }
        }
    }
}

public static void main(String[] args) {
    MyThread t1 = new MyThread();
    MyThread t2 = new MyThread();

    t1.setName("窗口一");
    t2.setName("窗口二");

    t1.start();
    t2.start();
}

同步方法

同步方法

把synchronized关键字加到方法上
　　格式：
　　　　修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) { }
同步代码块和同步方法的区别:
　　同步代码块可以锁住指定代码,同步方法是锁住方法中所有代码
　　同步代码块可以指定锁对象,同步方法不能指定锁对象
同步方法的锁对象是this

同步静态方法

把synchronized关键字加到静态方法上
　　格式：
　　　　修饰符 static synchronized 返回值类型 方法名(方法参数) { }
同步静态方法的锁对象是类名.class

public class MyRunnable implements Runnable {
    //private int ticketCount = 100;    //同步方法
    private static int ticketCount = 100;    //同步静态方法

    @Override
    public void run() {
        while(true){
            if("窗口一".equals(Thread.currentThread().getName())){
                //同步方法
                boolean result = synchronizedMthod();
                if(result){
                    break;
                }
            }

            if("窗口二".equals(Thread.currentThread().getName())){
                //同步代码块
                //synchronized (this){    //同步方法
                synchronized (MyRunnable.class){    //同步静态方法
                    if(ticketCount == 0){
                       break;
                    }else{
                        try {
                            Thread.sleep(10);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        ticketCount--;
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticketCount + "张票");
                    }
                }
            }

        }
    }

    //private synchronized boolean synchronizedMthod() {    //同步方法
    private static synchronized boolean synchronizedMthod() {    //同步静态方法
        if(ticketCount == 0){
            return true;
        }else{
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            ticketCount--;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticketCount + "张票");
            return false;
        }
    }
}

public static void main(String[] args) {
    MyRunnable mr = new MyRunnable();

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

    t1.setName("窗口一");
    t2.setName("窗口二");

    t1.start();
    t2.start();
}

Lock锁

为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock。Lock实现提供比使用synchronized方法和语句可以获得更广泛的锁定操作。
Lock中提供了获得锁和释放锁的方法
　　void lock()　　获得锁
　　void unlock()　　释放锁
Lock是接口不能直接实例化，这里采用它的实现类ReentrantLock来实例化
　　ReentrantLock的构造方法
　　　　ReentrantLock​()　　创建一个ReentrantLock的实例

public class Ticket implements Runnable {
    private int ticket = 100;    //票的数量
    private Object obj = new Object();
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                lock.lock();
                if (ticket <= 0) {         
                    break;    //卖完了
                } else {
                    Thread.sleep(100);
                    ticket--;
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "在卖票,还剩下" + ticket + "张票");
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

死锁

线程死锁是指由于两个或者多个线程互相持有对方所需要的资源，导致这些线程处于等待状态，无法前往执行。
避免：不要写锁的嵌套

生产者消费者模式

等待和唤醒的方法

为了体现生产和消费过程中的等待和唤醒，Java就提供了几个方法供我们使用，这几个方法在Object类中
　　Object类的等待和唤醒方法：
　　　　void wait​() 　　导致当前线程等待，直到另一个线程调用该对象的 notify()方法或 notifyAll()方法（使用什么对象当做锁,那么就必须用这个对象去调用等待和唤醒的方法）
　　　　void notify​() 　　唤醒正在等待对象监视器的单个线程
　　　　void notifyAll​() 　　唤醒正在等待对象监视器的所有线程