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多线程
什么是线程
线程概念
线程(thread)是指一个任务从头至尾的执行流，线程提供一个运行任务的机制，对于java而言，一个程序中可以并发的执行多个线程，这些线程可以在多处理器系统上同时运行。当程序作为一个应用程序运行时，java解释器为main()方法启动一个线程。
并发与并行
并发：指两个或多个事件在同一个时间段内发生。
并行：指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）。
理解：
在操作系统中，安装了多个程序，并发指的是在一段时间内宏观上有多个程序同时运行，这在单 CPU 系统中，每一时刻只能有一道程序执行，即微观上这些程序是分时的交替运行，只不过是给人的感觉是同时运行，那是因为分时交替运行的时间是非常短的。
而在多个 CPU 系统中，则这些可以并发执行的程序便可以分配到多个处理器上（CPU），实现多任务并行执行，即利用每个处理器来处理一个可以并发执行的程序，这样多个程序便可以同时执行。目前电脑市场上说的多核 CPU，便是多核处理器，核 越多，并行处理的程序越多，能大大的提高电脑运行的效率。
注意：单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的，只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同理,线程也是一样的，从宏观角度上理解线程是并行运行的，但是从微观角度上分析却是串行运行的，即一个线程一个线程的去运行，当系统只有一个CPU时，线程会以某种顺序执行多个线程，我们把这种情况称之为线程调度。
线程与进程
进程：是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个独立的内存空间，一个应用程序可以同时运行多个进程；进程也是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位；系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。
线程：线程是进程中的一个执行单元，负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的，这个应用程序也可以称之为多线程程序。
简而言之：一个程序运行后至少有一个进程，一个进程中可以包含多个线程。
线程调度：
分时调度
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。抢占式调度
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(线程随机性)，Java使用的为抢占式调度。抢占式调度详解
大部分操作系统都支持多进程并发运行，现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。比如：现在我们上课一边使用编辑器，一边使用录屏软件，同时还开着画图板，dos窗口等软件。此时，这些程序是在同时运行，”感觉这些软件好像在同一时刻运行着“。
实际上，CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核而言，某个时刻，只能执行一个线程，而 CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉要快，看上去就是在同一时刻运行。其实，多线程程序并不能提高程序的运行速度，但能够提高程序运行效率，让CPU的使用率更高。
Thread类
构造方法：
public Thread() : 分配一个新的线程对象。
public Thread(String name) : 分配一个指定名字的新的线程。
public Thread(Runnable target) : 分配一个带有指定目标新的线程对象。
public Thread(Runnable target,String name): 分配一个带有指定目标新的新城对象并指定名字。
常用方法：
public String getName() :获取当前线程名称。
public void start() :导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run。
public void run() :此线程要执行的任务在此处定义代码。
public static void sleep(long millis) :使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停（暂时停止执行).
public static Thread currentThread() :返回对当前正在执行的线程对象的引用。
线程的两种创建方式
创建方式一
第一种：创建Thread的子类
java.lang.Thread类：是描述线程的类，要想实现多线程，就必须继承Thread类。
实现步骤：
1.创建一个类继承Thread类。
2.重写Thread类种run方法，在run方法中设置线程任务(就是这个线程用来干什么)
3.在测试类中创建该类的对象。
4.调用Thread类中的方法start方法，开启线程，执行run方法。
实例：
package demo1;
//多线程创建方式一：继承Thread类并重写run方法
public class Test02_NewThreadTwo extends Thread {
//定义指定线程名称的构造方法
public Test02_NewThreadTwo(String name) {
//调用父类的String参数的构造方法，指定线程的名称
super(name);
}
//重写run方法
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i);
}
}
}
===================================================================
//测试类
package demo1;
//测试类
public class NewThreadTwoTest {
public static void main(String[] args) {
//创建自定义线程对象
Test02_NewThreadTwo test02_newThreadTwo=new Test02_NewThreadTwo("小太阳");
//开启线程
test02_newThreadTwo.start();
//主线程
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("小月亮"+i);
}
}
}
创建方式二
第二种：实现Runnable接口
java.langRunnable。 Runnable接口应该由那些打算通过某一线程执行其实例的类来实现。类必须定义一个run的无参数方法。
实现步骤：
1. 创建一个Runnable接口的实现类。
2. 在实现类中重写Runnable接口的run方法，设置线程任务。
3.创建一个Runnable接口的实现类对象。
4.创建Thread类对象，构造方法中传递Runnable接口的实现类对象。
5.调用Thread类中的start方法，开启线程并执行run方法。
实例：
package demo1;
//线程的创建方式二：实现Runnable接口
public class Test01_NewThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
for(int i=0;i<10;i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + i);
}
}
}
=====================================================================
//测试类
package demo1;
//测试类
public class NewThreadTest {
public static void main(String[] args) {
//创建Runnable的实现类对象
Test01_NewThread test01_newThread=new Test01_NewThread();
//创建线程对象，传递实现类对象和参数
Thread t=new Thread(test01_newThread,"小太阳");
//开启线程
t.start();
//主线程
for(int i=0;i<10;i++){
System.out.println("小月亮"+i);
}
}
}
两种线程创建方式的区别（转载）
本部分转载自：创建线程的两种方式的区别
package demo1;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
MyThread myThread=new MyThread();
Thread t1=new Thread(myThread);
Thread t2=new Thread(myThread);
Thread t3=new Thread(myThread);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
class MyThread implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i);
}
}
}
从这个例子我们可以看出，如果现实问题中要求必须创建多个线程来执行同一任务，而且这多个线程之间还将共享同一个资源，那么就可以使用实现Runnable接口的方式来创建多线程程序。而这一功能通过扩展Thread类是无法实现的。
实现Runnable接口相对于扩展Thread类来说，具有无可比拟的优势。这种方式不仅有利于程序的健壮性，使代码能够被多个线程共享，而且代码和数据资源相对独立，从而特别适合多个具有相同代码的线程去处理同一资源的情况。这样一来，线程、代码和数据资源三者有效分离，很好地体现了面向对象程序设计的思想。因此，几乎所有的多线程程序都是通过实现Runnable接口的方式来完成的。
采用继承Thread类方式：
优点：编写简单，如果需要访问当前线程，无需使用Thread.currentThread()方法，直接使用this，即可获得当前线程。
缺点：因为线程类已经继承了Thread类，所以不能再继承其他的父类。
采用继承Runnable接口方式：
优点：线程类只是实现了Runable接口，还可以继承其他的类。在这种方式下，可以多个线程共享同一个目标对象，所以非常适合多个相 同线程来处理同一份资源的情况，从而可以将CPU代码和数据分开，形成清晰的模型，较好地体现了面向对象的思想。
缺点：编程稍微复杂，如果需要访问当前线程，必须使用Thread.currentThread()方法。
匿名内部类方式创建线程
匿名内部类作用：简化代码
1. 把子类继承父类，重写父类的方法，创建子类对象一步完成。
2. 把实现类实现接口，重写接口中的方法，创建实现类对象合成一步完成。
匿名内部类的最终产物：子类/实现类对象，而这个类没有名字
实例：
package demo1;
//匿名内部类方式创建线程
public class Test03_NiMing {
public static void main(String[] args) {
//线程的父类是Thread
new Thread(){
//重写run方法
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"小星星");
}
}
}.start();
//线程的接口Runnable
Runnable r= new Runnable(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"小太阳");
}
}
};
new Thread(r).start();
//线程的接口Runnable--全部匿名内部类实现
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"小月亮");
}
}
}).start();
}
}
线程安全
概念
如果有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。程序每次运行结果和单线程运行的结果是一样
的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。
案例: 通过电影院卖票来解释线程安全问题。假设电影院有一百张电影票要卖，通过A、B、C三个窗口来卖这一百张票。
package demo2;
//电影院卖票
public class Ticket implements Runnable{
private int ticket=100;
//设置线程任务，卖票
@Override
public void run() {
//使用死循环，卖票持续执行
while(true){
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->正在卖第" + ticket + "张票");
ticket--;
}
}
}
}
=================================================================
//测试类
package demo2;
//模拟卖票实例：A\B\C三个窗口同时卖票
public class Ticket_Test {
public static void main(String[] args) {
Ticket t=new Ticket();
Thread A=new Thread(t);
Thread B=new Thread(t);
Thread C=new Thread(t);
A.start();
B.start();
C.start();
}
}
测试结果中出现了一些问题：
Thread-0--->正在卖第3张票
Thread-2--->正在卖第3张票
Thread-1--->正在卖第1张票
Thread-2--->正在卖第0张票
Thread-0--->正在卖第-1张票这种问题，三个窗口（线程）票数不同步，这种问题成为线程不安全。
线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写
操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步，
否则的话就可能影响线程安全。
线程同步
当我们使用多个线程对同一资源进行访问的时候，并且对资源有写的操作，就容易引发线程安全问题。既然出现了线程安全问题，那么Java种肯定有解决方案。
要解决多线程并发访问同一资源的安全性问题，Java中提供了线程同步机制(synchronized)来完成。
完成线程同步操作有三种方式：
1.同步代码块 2. 同步方法 3.锁机制
同步代码块
同步代码块： synchronized 关键字可以用于方法中的某个区块中，表示只对这个区块的资源实行互斥访问。
格式：
synchronized(锁对象){
需要同步操作的代码
}同步锁： 对象的同步锁只是一个概念,可以想象为在对象上标记了一个锁.
1. 锁对象 可以是任意类型。
2. 多个线程对象 要使用同一把锁。
注意：在任何时候,最多允许一个线程拥有同步锁,谁拿到锁就进入代码块,其他的线程只能在外等着(BLOCKED)。
举个例子：三个人要上厕所，但只有一个坑位，不可能同时上。同步锁就相当于第一个进去了，并且把门锁上了，其他两个人进去不了，只能在外面等待，只有当第一个人上完出来后后面的人才能进去，这样不会引发安全问题。
实例：
package demo2;
//同步代码块
public class Ticket implements Runnable{
private int ticket=100;
//创建锁对象，保证唯一
Object lock=new Object();
//设置线程任务，卖票
@Override
public void run() {
//使用死循环，卖票持续执行
while(true){
//同步代码块，设置一个锁
synchronized (lock) {
if (ticket > 0) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->正在卖第" + ticket + "张票");
ticket--;
}
}
}
}
}
同步方法
同步方法: 使用synchronized修饰的方法,就叫做同步方法,保证A线程执行该方法的时候,其他线程只能在方法外等着。
实例：
package demo2;
//同步方法
public class Ticket_Method implements Runnable{
//定义票数
private int ticket=100;
//执行卖票操作
@Override
public void run() {
while (true){
method();
}
}
//锁对象 是 谁调用这个方法 就是* 隐含 锁对象 就是 this
private synchronized void method() {
if(ticket>0){
try {
Thread.sleep(100);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->正在卖第" + ticket + "张票");
ticket--;
}
}
}
锁机制
java.util.concurrent.locks.Lock 机制提供了比synchronized代码块和synchronized方法更广泛的锁定操作,同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有,除此之外更强大,更体现面向对象。
Lock锁也称同步锁：加锁与释放锁方法化了。
public void lock() : 加同步锁。
public void unlock() :释放同步锁。
实例：
package demo2;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
//锁机制
public class Ticket_Locked implements Runnable {
private int tickets=100;
//创建锁对象
Lock lock = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true){
lock.lock(); //加同步锁
if(tickets>0){
try {
Thread.sleep(100);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--->正在卖第" + tickets + "张票");
tickets--;
}
lock.unlock(); //释放同步锁
}
}
}