多线程复习
程序、进程、线程的理解
1. 程序(program)
概念：
完成某种特定任务，并使用某种编写语言的一组指令集合；即是一段静态的代码。
2. 进程(process)
概念:
程序的一次执行过程；或是正在运行的程序。
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
3. 线程(thread)
概念:
是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
补充:
内存结构:
进程可以细化为多个线程。
每个线程，拥有自己的独立:栈、程序计数器(pc)
多个线程，共享同一个进程的结构: 方法区、堆
并行与并发
1. 单核CPU与多核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。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。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3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
2. 并行与并发的理解
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
创建多线程的两种方式
方式一: 继承Thread类的方式:
* 方式一
:继承与Thread类
* 1. 创建一个继承于Thread类的子类
* 2. 重写Thread类的
run()方法
---> 将此线程的操作声明在
run()中
* 3. 创建Thread类的子类对象
* 4. 通过此对象调用
start()
说明两个问题:
问题一: 我们启动一个线程，必须调用start()；不能调用run()的方式去启动线程。
问题二: 如果再启动一个线程，必须重新创建一个Thread子类的对象，再调用此对象的start()方法。会报错IllegalThreadStateException
方式二: 实现Runnable接口的方式:
* 1. 创建一个实现了Runnable接口的类
* 2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法
: run()
* 3. 创建实现类的对象
* 4. 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
* 5. 通过Thread类的对象去调用
start()
两种方式的对比:
* 开发中: 优先选择: 实现Runnable接口的方式
* 原因: 1. 实现方式没有类的单继承性局限性
* 2. 实现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 implements Runnable；都实现Runnable接口
* 相同点: 两种方式都需要重写run()，将创建的线程要执行的逻辑声明在run()中。
目前两种方式，想要启动线程，都需要调用Thread类中的start()。
Thread类中的常用方法
Thread类中的常用方法:
* 测试Thread类中的常用方法
:
* 1. start(): 启动当前线程
;调用当前线程的
run()方法
* 2. 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
* 3. currentThread(): 静态方法，返回执行当前代码的线程
* 4. getName(): 获取当前线程的名字
* 5. setName(): 设置当前线程的名字
* 6. yield(): 释放当前CPU的执行权
* 7. join(): 在线程A中调用线程B的
join()，此时线程A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。
* 8. stop(): 已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程
* 9. sleep(long millis
): 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。
* 10. isAlive(): 判断当前线程是否存活
线程的优先级
:
* 1.
* MAX_PRIORITY：
10
* MIN_PRIORITY
: 1
* NORM_PRIORITY
:5 -->默认优先级
* 2.如何设置当前线程的优先级
* getPriority(): 获取程序的优先级
* setPriority(int p
): 设置线程的优先级
*
* 说明
: 高优先级的线程要抢占低优先级线程CPU的执行权。但只是从概率上讲，高优先级的线程高概率的情况下呗执行。
* 并不意味着只有当高优先级线程执行完以后，低优先级线程才执行。
线程通信: wait() / notify() / notifyAll() :此三个方法定义在Object类中的。
补充: 线程的分类
线程的生命周期
图示:
说明:
生命周期关注两个概念: 状态、相应方法
关注: 状态a --> 状态b :哪些方法执行了(回调方法)
某个方法主动调用: 状态a -->状态b
阻塞状态: 临时状态，不可作为最终状态。
死亡: 最终状态。
线程的同步机制
1. 背景
* 创建三个窗口，总票数为100张，使用实现Runnable接口的方式
*
* 1. 卖票过程中，出现了重票、错票 --->线程安全问题
* 2. 问题出现的原因: 当某个线程操作车票的过程中，尚未操作完成时，其他线程参与进来，也来操作车票。
* 3. 如何解决: 当一个线程在操作ticket的时候，其他线程不能参与进来。直到线程A操作完ticket时
* 其他线程才可以开始操作ticket。这种情况即是线程A出现了阻塞，也不能被改变。
2. Java解决方案: 同步机制
在Java中，我们通过同步机制，来解决线程的安全问题。
方式一: 同步代码块
*
* synchronized(同步监视器){
* //需要被同步的代码
*
* }
* 说明: 1. 操作共享数据的代码，即为需要被同步的代码 -->不能包含代码多了,也不能包含代码少了。
* 2. 共享数据: 多个线程共同操作的变量。比如: ticket就是共享数据
* 3. 同步监视器，俗称: 锁。任何一个类的对象，都可以充当锁。
* 要求: 多个线程必须要共用同一个把锁。
*
* 补充: 在实现Runnable接口创建多线程的方式中，我们可以考虑，使用this充当同步监视器。
在继承Thread类创建多线程的方式中，慎用this充当同步监视器。考虑使用当前类充当同步监视器。
*
*
方式二: 同步方法
* 如果操作共享数据的代码完整声明在一个方法中，我们不妨将此方法声明为同步的。
*
* 关于同步方法的总结:
* 1. 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。
* 2. 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
*
方式三: Lock锁 --- jdk5.0新增
* 1. 面试题: synchronized 与 Lock 的异同?
* 相同: 二者都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后，自动释放同步监视器
* Lock需要手动的启动同步(lock())，同时结束同步也需要手动的实现(unlock())。
*
* 面试题: 如何解决线程安全问题?有几种方式?
* 3种;同步代码块、同步方法、Lock锁
*
*优秀使用顺序:
* Lock --> 同步代码块(已经进入方法体，分配了相应资源) --> 同步方法(在方法体之外)
3. 利弊
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。 --->局限性
4. 面试题:
Java是如何解决线程安全问题的，有几种方式?并对比几种方式的不同。
3种；
Lock锁: 较为灵活，可自己指定何时锁 和何时解锁，注意使用的锁要唯一。
同步方法块:指定包含代码为同步，同步监视器自己指定，但必须保证唯一，
同步方法:修饰方法，将方法体声明为同步，同步监视器如果是非静态则为this，如果是静态则为当前类本身
synchronized 和 Lock方式解决线程安全的区别
相同点: 都能解决线程安全问题
不同点: synchronized机制在执行完相应的同步代码后，自动释放同步监视器
Lock需要手动的启动同步(lock())，同时结束同步也需要手动的实现(unlock())。
线程的同步机制
1. 线程安全的单列模式(懒汉式)
public class Singleton{
private static Singleton instance
;
private Sington(){}
public static synchronized Singleton
getinstance(){
if(instance
== null
){
Singleton instance
= new Singleton();
}
return instance
;
}
}
public class Singleton{
private Singleton(){}
private static Singleton instance
;
public static Singleton
getInstance(){
synchronized(Singleton
.class){
if(instance
== null
){
Singleton instance
= new Singleton();
}
return instance
;
}
}
}
饿汉式
public class Singleton{
private Singleton(){}
private static Singleton instance
= new Singleton();
public static Singleton
getInstance(){
return instance
;
}
}
2. 死锁问题
死锁的理解:
不同线程分别占用对方的同步资源不放弃，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。
说明:
1) 出现死锁后，不会出现异常，不会出现提升，只是所有的线程都出于阻塞状态，无法继续。
2) 我们使用同步时，要避免出现死锁。
举例:
public static void main(String
[] args
) {
StringBuffer s1
= new StringBuffer();
StringBuffer s2
= new StringBuffer();
new Thread(){
@Override
public void run() {
synchronized (s1
){
s1
.append("a");
s2
.append(1);
try {
Thread
.sleep(100);
} catch (InterruptedException e
) {
e
.printStackTrace();
}
synchronized(s2
){
s1
.append("b");
s2
.append(2);
System
.out
.println(s1
);
System
.out
.println(s2
);
}
}
}
}.start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (s2
){
s1
.append("c");
s2
.append(3);
try {
Thread
.sleep(100);
} catch (InterruptedException e
) {
e
.printStackTrace();
}
synchronized(s1
){
s1
.append("d");
s2
.append(4);
System
.out
.println(s1
);
System
.out
.println(s2
);
}
}
}
}).start();
}
线程通信
1. 线程通信涉及到的三个方法:
* 1. wait(): 一旦执行此方法，当前线程就进入阻塞状态。并释放同步监视器。
* 2. notify(): 一旦执行此方法，就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait，就唤醒优先级高的线程。
* 3. notifyAll(): 一旦执行此方法，就会唤醒被所以wait的线程。
2. 说明:
* 1. wait()，notify()，notifyAll() 三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。
* 2. wait()，notify()，notifyAll() 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IllegalMonitorStateException异常
* 3. wait()，notify()，notifyAll() 三个方法是定义在java.lang.Object类中。
3. 面试题:
面试题: sleep() 和 wait() 的异同？
* 相同点: 一旦执行方法都可以使当前线程进入阻塞状态
* 不同点: 1) 两个方法的声明位置不一样: 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调用。
* wait()必须使用在同步代码块或同步方法中。
* 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()不会释放锁；
* wait()会释放锁，并需要通过notify()来唤醒。
4.
小结释放锁的操作:
小结不释放锁的操作:
JDK5.0新增线程创建的方式
新增方式一: 实现Callable接口。 — jdk 5.0 新增
class NumThread implements Callable{
@Override
public Object
call() throws Exception
{
int sum
= 0;
for (int i
= 0; i
<= 100; i
++) {
if (i
% 2 ==0){
System
.out
.println(i
);
sum
+= i
;
}
}
return sum
;
}
}
public class ThreadNew {
public static void main(String
[] args
) {
NumThread numThread
= new NumThread();
FutureTask f
= new FutureTask<Integer>(numThread
);
new Thread(f
).start();
Object o
= null
;
try {
o
= f
.get();
System
.out
.println("总合为: "+ o
);
} catch (InterruptedException e
) {
e
.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e
) {
e
.printStackTrace();
}
}
}
说明:
* 如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口创建多线程强大?
* 1. call()可以有返回值。
* 2. call()可以抛出异常，被外面的操作捕获，获取异常的信息
* 3. Callable是支持泛型
新增方式二: 使用线程池
class NumberThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i
= 0; i
<= 100; i
++) {
if (i
% 2 ==0){
System
.out
.println(Thread
.currentThread().getName()+"： "+ i
);
}
}
}
}
public class ThreadPool {
public static void main(String
[] args
) {
ExecutorService executorService
= Executors
.newFixedThreadPool(10);
executorService
.execute(new NumberThread());
executorService
.execute(new NumberThread1());
executorService
.shutdown();
}
}
class NumberThread1 implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i
= 0; i
<= 100; i
++) {
if (i
% 2 !=0){
System
.out
.println(Thread
.currentThread().getName()+"： "+ i
);
}
}
}
}
说明:
好处:
* 1. 提高响应效率(减小创建新线程的时间)
* 2. 降低资源的消耗(重复利用，而不是再造)
* 3. 便于线程的管理
* 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会终止
* ...
面试题: java中多线程的创建有几种方式？
4种;
Thread继承
Runnable接口实现
Callable接口实现
线程池
