多线程

进程：执行程序的一次执行过程

一个进场可以包含若干个线程，一个进程中至少有一个线程

main()称为主线程，为系统的入口，用于执行整个程序

一个进程中如果开辟了多个线程，线程的运行有调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序不能人为干预

对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题

三种创建方式:

Thread class:继承Thread类(重点)

Runnable接口：实现Runnable接口(重点)

Callable接口：实现Callable接口(了解)

Thread

自定义线程类继承Thread类

重写run()方法，编写线程执行体

创建线程对象，调用start()方法启动线程

package TestThread;

//创建线程方式一：继承Thread类，重写run()方法，调用start开启线程
public class ThreadDemo1 extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<10;i++) {
            System.out.println("此处多线程执行到了第"+i+"次");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //main线程
        //创建一个线程对象
        ThreadDemo1 threadDemo1 = new ThreadDemo1();
        threadDemo1.start();//开启线程
        for (int a=0;a<1000;a++){
            System.out.println("此处为主线程的第"+a+"次循环");
        }
    }
}

可见输出结果为主进程和线程交替

使用多线程下载网络图片：

package TestThread;

import com.sun.org.apache.bcel.internal.generic.NEW;
import org.apache.commons.io.FileUtils;

import javax.naming.Name;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;

public class ThreadDL extends Thread{
    private String url;
    private String name;

    public ThreadDL(String URL,String Name) {
        this.url=URL;//网址
        this.name=Name;//储存的文件名
    }

    @Override
    public void run() {//重写run方法
        WebDownLoader webDownLoader = new WebDownLoader();
        webDownLoader.DownLoader(url,name);
        System.out.println("下载了的文件名为："+name);
        //.start()执行线程
    }

    public static void main(String[] args) {
        ThreadDL dl1 = new ThreadDL("https://i1.hdslb.com/bfs/archive/1fa64c3ec1e3aa61a9415174cee0d153b78200ea.jpg@160w_100h_1c.webp", "testcat.jpg");
        ThreadDL dl2 = new ThreadDL("https://i0.hdslb.com/bfs/archive/314d23d008c9554f7e5ba80ad8b3ecd9bd39b136.png@160w_100h_1c.webp", "testcat2.jpg");
        ThreadDL dl3 = new ThreadDL("https://i1.hdslb.com/bfs/archive/fbfbd79d1d612ff71de6c96d5aca1f5ee8d2ebd7.jpg@160w_100h_1c.webp", "testcat3.jpg");
        dl1.start();//运行线程
        dl2.start();
        dl3.start();
    }
}
class WebDownLoader{
    public void DownLoader(String url,String name) {
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("DownLoader异常，io方法出现问题");
        }
    }
}

注：需要先导入commons-io包

最后下载了3张猫猫图片，保存名称分别为testcat1、2、3

Runnable

定义MyRunnable类实现Runnable接口
实现run()方法，编写线程执行体
创建线程对象，调用start()方法启动线程

package TestThread;

public class TestRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<10;i++) {
            System.out.println("此处多线程执行到了第"+i+"次");
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        //创建Runnable接口的实现类对象
        TestRunnable testRunnable = new TestRunnable();
        new Thread(testRunnable).start();//创建线程对象，通过线程类对象来开启
        /*上面这一行代码等同于
        Thread thread = new Thread(testRunnable);
        thread.start();
         */
        for (int a=0;a<1000;a++){
            System.out.println("此处为主线程的第"+a+"次循环");
        }
    }
}

Thread类和Runnable接口小结

继承Thread类：
子类继承Thread类具备多线程能力
启动线程：子类对象.start()
但是不建议使用，避免OOP单继承局限性

实现Runnable接口：
实现接口Runnable具有多线程能力
启动线程：new Thread(子类对象).start(),即传入目标对象+Thread对象.start()
推荐使用：避免单继承的局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

一个测试的例子,有点问题需要后续去改正

package TestThread;
//模拟龟兔赛跑
public class Race implements Runnable{
    private static String winner;
    @Override
    public void run() {
        for (int i=1;i<=100;i++) {
            //判断比赛是否结束
            boolean flag=gameover(i);
            //如果比赛结束则停止程序
            if (flag){
                break;
            }
            if(Thread.currentThread().getName().equals("兔子")&&i%10==0){//兔子中途休息
                try {
                    Thread.sleep(10000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"跑了第"+i+"步");
        }
    }
    private boolean gameover(int steps){//判断是否完成比赛
        if (winner!=null){//如果存在胜利者
            return true;
        }else {
            if (steps==100){
                System.out.println("胜者是"+Thread.currentThread().getName());
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Race race = new Race();
        new Thread(race,"兔子").start();
        new Thread(race,"乌龟").start();
    }
}

静态代理

package TestThread;
//静态代理总结：
//真实对象和代理对象共用一个接口
//代理对象要代理真实角色

//优点：代理对象可以做很多真实对象做不了的事，可以让真实对象专注于做自己的事
public class StaticProxy {
    public static void main(String[] args) {
        WeddingCompany weddingCompany = new WeddingCompany(new You());
        weddingCompany.HappyMarry();
    }
}

interface Marry{//定义一个接口，接口中有一个方法HappyMarry()
    void HappyMarry();
}
class You implements Marry{
    @Override
    public void HappyMarry() {
        System.out.println("恭喜结婚");
    }
}
//代理角色
class WeddingCompany implements Marry{
    private Marry target;//Marry的对象
    public WeddingCompany(Marry target) {
        this.target = target;
    }
    @Override
    public void HappyMarry() {
        before();
        this.target.HappyMarry();
        after();
    }
    public void before(){
        System.out.println("结婚前");
    }
    public void after(){
        System.out.println("结婚后");
    }
}

Lamda表达式

避免匿名内部类定义过多

函数式接口的定义：任何接口如果是包含唯一一个抽象方法，那么它就是一个函数式接口

public interface 自定义接口名称{
    public abstract void 自定义方法名称();
}

package TestThread;

public class Lamda {
    //3.静止内部类
    static class Like2 implements ILike{
        @Override
        public void LamdaDemo() {
            System.out.println("静止内部类Lamda表达式测试");
        }
    }
    //================================================================
    public static void main(String[] args) {
        ILike like = new Like();
        like.LamdaDemo();//调用实现类

        like = new Like2();
        like.LamdaDemo();//调用静止内部类

        //4.局部内部类
        class Like3 implements ILike{
            @Override
            public void LamdaDemo() {
                System.out.println("局部内部类Lamda表达式测试");
            }
        }
        like = new Like3();
        like.LamdaDemo();//调用局部内部类

        //匿名内部类：没有类的名称，必须借助接口或父类
        like = new ILike(){
            @Override
            public void LamdaDemo() {
                System.out.println("匿名内部类Lamda表达式测试");
            }
        };
        like.LamdaDemo();
        //重点！！！使用Lamda简化
        like= ()-> {
            System.out.println("Lamba表达式测试！！！！！！！！！！！！");
        };
        like.LamdaDemo();
        }

    }

//1.定义一个函数式接口
interface ILike{
    void LamdaDemo();
}
//2.实现类
class Like implements ILike{
    @Override
    public void LamdaDemo() {
        System.out.println("实现类Lamda表达式测试");
    }
}

简化相关：

package TestThread;

public class Lamda2 {
    public static void main(String[] args) {
        Love love =(int a)->{
            System.out.println("i love you"+a);
        };
        love.test(2);

        //简化参数类型
        love = (a)->{
            System.out.println("I love you"+a);
        };
        love.test(2);
        //简化括号
        love =a -> System.out.println("Ii love you"+a);
        love.test(2);
    }
}

interface Love{
    public void test(int a);
}

Lamda总结：

1.Lamda表达式只有在一行代码的情况下才能简化为一行，如果有多行，就用代码块包裹{}

2.前提是接口为函数型接口

3.多个参数也可以去掉参数类型，要去掉就都去掉，必须加上括号

线程状态

五大状态：创建、就绪、阻塞、运行、死亡
创建：Thread t= new Thread()
就绪：当调用start()方法，线程立刻进入就绪状态，但不意味着立即调度执行
运行：进入运行状态，线程才真正执行线程体的代码块
阻塞：当调用sleep，wait或同步锁定时，线程进入阻塞状态，代码不往下执行，阻塞事件结束后，重新进入就绪状态，等待cpu调度执行
死亡：线程中断或结束，一旦进入死亡状态，线程就不会再次启动

线程方法
setPriority(int newPriority):更改线程优先级
static void sleep(long millis):在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠
void join():等待该线程终止
static void yield():暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程
void interrupt():中断线程(非常不建议采用这个方式)
boolean isAlive():测试线程是否处于活动状态

停止线程：

package TestThread;
public class TestStop implements Runnable{
    private boolean flag = true;//1.设置一个标志位
    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while (flag){
            System.out.println("线程当前执行到第"+i+++"次");
        }
    }
    public void stop(){//2.设置一个公开的方法用于停止线程，转换标志位
        this.flag = false;
    }
    public static void main(String[] args) {
        TestStop testStop = new TestStop();
        new Thread(testStop).start();
        for (int i = 0;i<100;i++){
            System.out.println("当前执行到第"+i+"次");
            if (i==50){
                testStop.stop();//3.调用stop方法，让线程停止
                System.out.println("线程停止了，主程序还在运行");
            }
        }
    }
}

线程休眠(sleep):

sleep(时间)指定当前线程阻塞的毫秒数；1000毫秒=1秒

sleep存在异常InterruptedEXception

sleep时间达到后线程进入就绪状态

sleep可以模拟网络延时、倒计时等

每个对象都有一个锁，sleep不会释放锁

package TestThread;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

//通过倒计时测试sleep
public class TestSleep {
    public static void SleepDemo()throws Exception{
        int i=10;
        while (true){
            Thread.sleep(1_000);//每1000毫秒(1秒)计时一次
            System.out.println(i--);
            if (i==0){
                break;
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        try {
            SleepDemo();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        Date date = new Date(System.currentTimeMillis());//打印系统当前时间
        while (true){
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(new SimpleDateFormat("HH:mm:ss").format(date));
            date =new Date(System.currentTimeMillis());
        }

    }
}

礼让yield：

package TestThread;
//测试礼让线程
//礼让不一定成功
public class TestYield {
    public static void main(String[] args) {
        Yield yield = new Yield();
        new Thread(yield,"a").start();
        new Thread(yield,"b").start();

    }
}
class Yield implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始执行");
        Thread.yield();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程停止运行");
    }
}
//运行结果有可能是：
//a线程开始执行
//b线程开始执行
//a线程停止运行
//b线程停止执行

多线程强制执行Join：

package TestThread;

public class TestJoin implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        int i;
        for (i=0;i<10;i++){
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("Join"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        TestJoin testJoin = new TestJoin();
        Thread thread = new Thread(testJoin);
        thread.start();

        int i=0;
        for (i=0;i<100;i++){
            System.out.println("主线程当前执行到"+i);
            if (i==2){
                thread.join();//先执行线程run(),执行完后主程序才会继续执行
            }
        }
    }
}

线程状态监测Thread.State

线程状态可以处于以下状态之一：

NEW：尚未启动的线程处于此状态

RUNNABLE：在Java虚拟机中执行的线程处于此状态

BLOCKED：被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态

WAITING：正在等待另一个线程执行特定动作的线程处于此状态

TIMED_WAITING：正在等待另一个线程执行动作达到指定等待时间的线程处于此状态

TERMINATED：已退出的线程处于此状态

package TestThread;

public class TestState {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        Thread thread = new Thread(()-> {
            for (int i=5;i>0;i--){
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("分割线-------------------------------------");
        });

        Thread.State state = thread.getState();
        System.out.println(state);//NEW

        thread.start();
        state =thread.getState();
        System.out.println(state);//RUN

        while (state!=Thread.State.TERMINATED){//只要线程不终止就一直是输出状态
                Thread.sleep(100);
                state=thread.getState();
                System.out.println(state);
            }
        }
    }

线程优先级：Java提供一个线程调度器来监控程序中启动后进入就绪状态的所有线程，线程调度器按照优先级决定应该调度哪个线程来执行

线程的优先级用数字表示，范围从1~10

Thread.MIN_PRIORITY = 1//最低优先级

Thread.MAX_PRIORITY = 10//最高优先级

Thread.NORM_PRIORITY = 5//一般优先级

可以使用以下方式改变或获取优先级：

getPriority().setPriority(int xxx)

例子：

package TestThread;

public class TestPriority{
    public static void main(String[] args) {
        test threada = new test();
        Thread thread1 = new Thread(threada,"高优先级");
        test threadb = new test();
        Thread thread2 = new Thread(threadb, "普通优先级");
        test threadc = new test();
        Thread thread3 = new Thread(threadc, "低优先级");
        thread1.setPriority(10);//可替换为thread1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        thread2.setPriority(5);//可替换为thread2.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
        thread3.setPriority(1);//可替换为thread3.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        System.out.println(thread3.getPriority());
        System.out.println(thread1.getPriority());
        System.out.println(thread2.getPriority());
        thread3.start();
        thread1.start();
        thread2.start();

    }
}
class test implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<10;i++){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"运行到第"+i+"次");
        }
    }
}
/*运行结果为
1
10
5
低优先级运行到第0次
高优先级运行到第0次
高优先级运行到第1次
高优先级运行到第2次
高优先级运行到第3次
高优先级运行到第4次
高优先级运行到第5次
高优先级运行到第6次
高优先级运行到第7次
高优先级运行到第8次
高优先级运行到第9次
普通优先级运行到第0次
普通优先级运行到第1次
普通优先级运行到第2次
普通优先级运行到第3次
普通优先级运行到第4次
普通优先级运行到第5次
普通优先级运行到第6次
普通优先级运行到第7次
普通优先级运行到第8次
低优先级运行到第1次
低优先级运行到第2次
低优先级运行到第3次
低优先级运行到第4次
低优先级运行到第5次
低优先级运行到第6次
低优先级运行到第7次
低优先级运行到第8次
低优先级运行到第9次
普通优先级运行到第9次*/

守护线程

当用户线程执行结束时，守护线程同时结束(一般看不到)

package TestThread;

public class testDaemon {
    public static void main(String[] args) {
        protect Protect = new protect();
        Thread thread = new Thread(Protect);
        you Y = new you();
        Thread thread1 = new Thread(Y);
        thread.setDaemon(true);//设置为守护线程
        thread.start();
        thread1.start();
    }
}
class protect implements Runnable{//守护线程
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("守护线程正在执行");
        }
    }
}
class you implements Runnable {//用户线程
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0;i<50;i++){
            System.out.println("线程正执行到第" +i+"次");
        }
    }
}

同步方法synchronized

我们可通过private来保证数据对象的安全，对于方法，可以通过synchronized来实现，即synchronized方法和synchronized块

同步方法：puiblic synchronized void method(int args){}

缺点：若将一个大的方法块申明为synchronized将会影响效率
例子：

package TestThread;
//以买票系统为例
public class synchronizedtest {
    public static void main(String[] args) {
        buytickets buytickets = new buytickets();
        new Thread(buytickets,"我").start();
        new Thread(buytickets,"其他人").start();
        new Thread(buytickets,"黄牛").start();
    }
}
class buytickets implements Runnable{
    private int ticketnums=10;
    boolean flag=true;
    @Override
    public void run() {
        while (flag) {
            buy();
        }
    }
    public synchronized void buy(){
        if (ticketnums<=0){
            System.out.println("没票了");
            flag=false;
        }else {
            try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"拿到了第"+ticketnums--+"张票");
        }
    }
}

同步块synchronized

synchronized(Obj){}//Obj称之为同步监视器
Obj可以是任何对象，但是推荐使用共享资源作为同步监视器

死锁

多个线程各自占用有一些共享资源，并且互相等待其他线程占有的资源才能运行，而导致两个或者多个线程都在等待对方释放资源，都停止执行的情况，一个对象同时拥有两个以上对象的锁时，就可能会发生“死锁”的问题

死锁避免的方法：

产生死锁的四个必要条件：

1.互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用

2.请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放

3.不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前不能强行剥夺

4.循环等待条件：若干进程之间形成了一种头尾相接的循环等待资源关系

锁Lock

package TestThread.Lock;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class testlock {
    public static void main(String[] args) {
        buyticket buyticket = new buyticket();
        new Thread(buyticket,"我").start();
        new Thread(buyticket,"你").start();
        new Thread(buyticket,"他").start();
    }
}
class buyticket implements Runnable{
    int ticketNums=10;
    ReentrantLock reentrantLock = new ReentrantLock();
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                reentrantLock.lock();
                try {
                    Thread.sleep(500);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                if (ticketNums>0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到了第" + ticketNums-- + "张票");
                }else {
                    break;
                }
            } finally {
                reentrantLock.unlock();
            }
        }
    }
}

synchronized 与Lock的对比

1.Lock是显式锁(手动开启和关闭锁)，synchronized是隐式锁，出了作用域自动释放

2.Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁

3.使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好，并且有更好的扩展性

4.优先使用顺序：Lock>同步代码块(已经进入了方法体，分配了相应资源)>同步方法(在方法体之外)

线程通信

方法：

wait():表示线程一直等待，直到其他线程通知，与sleep不同，会释放锁

wait(long timeout):指定等待的毫秒数

notify():唤醒一个处于等待状态的线程

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调度

线程池

使用背景：经常创建和销毁、使用量特别大的资源，比如并发情况下的线程，对性能影响很大

思路：提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中，可以避免频繁创建销毁、实现重复利用

corePoolSize:核心池大小

maximumPoolSize：最大线程数

keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止

使用线程池

ExecutorService和Executors

ExecutorService：真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor

~void execute(Runnable command)：执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable

~Future submit(Callabletask):执行任务，有返回值，一般用来执行Callable

~void shutdown():关闭连接池

Executors：工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池

package TestThread;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TestThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池，newFixedThreadPool为线程池大小
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        executorService.execute(new myThread());
        executorService.execute(new myThread());
        executorService.execute(new myThread());
        executorService.execute(new myThread());
        //关闭连接
        executorService.shutdown();
    }
}
class myThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}