java之初学线程

线程

学习线程相关的笔记,前面写过关于很多线程的使用,有兴趣的可以去了解下

线程

概念理解

并发 : 指两个或多个事件在同一个时间段内发生(交替执行)。
并行 : 指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）。
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 : 进程内部的一个独立执行单元；一个进程可以同时并发的运行多个线程，可以理解为一个进程便相当
于一个单 CPU 操作系统，而线程便是这个系统中运行的多个任务(一个程序至少有一个进程,一个进程可以有多个线程)。

线程和进程的区别 :

1.进程：有独立的内存空间，进程中的数据存放空间（堆空间和栈空间）是独立的，至少有一个线程。
2.线程：堆空间是共享的，栈空间是独立的，线程消耗的资源比进程小的多。

多线程的原理

![线程的原理

](https://images2018.cnblogs.com/blog/1224549/201807/1224549-20180717193220192-572225937.jpg)

从图中可以看出,线程的启动实际上是开辟了新的空间,这样的话jvm就可以在U盾讴歌栈之间相互切换,这个就是多线程的原理.

Runnable接口

Runnable是多线程的祖宗类,多线程都间接或直接的实现了这个接口.内部只有run方法,所以也可以看出run方法时多线程的核心.

Thread类

先了解一下Thread类的内部方法:

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对象。
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线程对象并指定名字。

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方法。
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。

使用Thread来创建线程

创建Thread类的子类
在Thread类的子类中重写run方法,设置线程任务
创建Thread类的子类
调用Thread类的方法start方法,开启新的线程,执行run方法.(这需要注意,是调用start方法,而不是直接调用run方法)

void start() :导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法。结果是两个线程并发执行,当前线程(main)
和另一个线程(创建的新线程,执行其run方法),多次启动一个线程是非法的.特别当线程已经结束后,不能重新启动.java程序
是抢占式调度,哪个线程优先级高,哪个线程先执行;同一个优先级,随机选择一个.

获取线程名称

获取线程的名称有两种方法:

使用getName()获取线程名称,这个需要使用Thread类的子类对象来调用.
使用Thread.currentThread().getName()获取线程名称(推荐使用)

设置线程名称

设置线程的名称也有两种方式:

使用setName()方法设置线程名称,也是需要Thread类或者子类的对象调用.
使用构造方法,可以使用有参构造来设置线程名称.

Runnable接口

定义一个类,实现Runnable接口(任务类).
重写Runnable的run方法
创建任务类对象
创建线程类对象,并将任务对象参数作为参数进行传递
使用线程类对象调用start方法启动线程.

这个过程中需要注意的是第四步,需要使用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线程对象并指定名字。这两个构造方法.

创建线程的方式

实现Runnable接口

  /**
   * 使用实现Runnable接口实现多线程
   *
   * @author WZLOVE
   * @create 2018-07-16 19:46
   */
  public class MyRunnable implements Runnable{
  
      @Override
      public void run() {
          for (int i = 0; i < 100; i++) {
              System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
          }
      }
  }

继承Thread类

  /**
   * 使用继承实现多线程
   *
   * @author WZLOVE
   * @create 2018-07-16 19:47
   */
  public class MyThread extends Thread{
  
      public MyThread() {
      }
  
      public MyThread(String name) {
          super(name);
      }
  
      @Override
      public void run() {
          for (int i = 0; i < 100; i++) {
              System.out.println(getName() + ":" + i);
          }
      }
  }

不同的方法实现多线程,创建对象使用的方式也不同:

  /**
   * @author WZLOVE
   * @create 2018-07-16 19:45
   */
  public class ThreadDemo {
  
      public static void main(String[] args) {
          // 继承创建对象相对简单
          MyThread mt = new MyThread("继承");
          mt.start();
  
          // 实现接口创建对象
          // 创建自定义类对象
          MyRunnable mr = new MyRunnable();
          // 创建线程对象
          Thread thread = new Thread(mr,"实现接口");
          thread.start();
      }
  }

注意点:

1.实际上,Thread类也实现了Runnable接口.
2.所有的多线程代码都在run方法里面
3.所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的
4.Runnable对象仅仅作为Thread对象的target，Runnable实现类里包含的run()方法仅作为线程执行体。
而实际的线程对象依然是Thread实例，只是该Thread线程负责执行其target的run()方法。

实现Runnable接口与继承Thread类的不同点

使用接口比类是更有优势的:

可以避免java中的单继承的局限性。
增加程序的健壮性，实现解耦操作，代码可以被多个线程共享，代码和线程独立(任务类和线程类进行分离,解耦)。
但是实现接口不能直接使用Thread类的方法,但是可以通过获取当前线程对象进行调用方法.
适合多个相同的程序代码的线程去共享同一个资源。
线程池只能放入实现Runable或Callable类线程，不能直接放入继承Thread的类。

线程的安全问题的产生

线程的安全问题的产生是由于多个线程对共享资源的访问.简单的说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。
买电影票的例子(出现安全问题,运行一下):

package com.wzlove.thread.movie;

/**
 * 票数的任务类
 *
 * @author WZLOVE
 * @create 2018-07-17 14:35
 */
public class TicketRunnableImpl implements Runnable{
    /**
     * 定义共享资源
     */
    private  int ticket = 100;
    @Override
    public void run() {
        while  (true){
            if(ticket > 0){
                try {
                    Thread.sleep(10);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖第"+  ticket -- + "张票");
            }

        }
    }
}



package com.wzlove.thread.movie;

/**
 * 多线程安全问题的测试
 *
 * @author WZLOVE
 * @create 2018-07-17 14:37
 */
public class MovieDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建任务类对象
        TicketRunnableImpl ticketRunnable = new TicketRunnableImpl();
        // 创建线程对象
        Thread t1 = new Thread(ticketRunnable,"窗口1");
        Thread t2 = new Thread(ticketRunnable,"窗口2");
        Thread t3 = new Thread(ticketRunnable,"窗口3");
        // 开始线程
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

上面的情况就会出现线程安全问题.

线程的安全问题的解决

使用同步解决线程的安全问题.

同步代码块
同步方法
lock锁机制

1.同步代码块

格式 :

    // 同步对象可一是任意对象,推荐使用this
    synchronized(同步对象){
        可能出现同步问题的代码
    }

锁对象可以是任意对象,但是锁对象必须唯一.

2.同步方法

格式:

    // 同步方法也是有锁对象的,也就是当前对象this
    修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(参数列表){
        可能出现同步问题的代码
    }

需要注意的是静态同步方法内的同步锁不是this(因为静态代码的执行在this之前产生),而是类的字节码对象,也就是(类名.class)

3.Lock锁机制

public void lock() :加同步锁。
public void unlock() :释放同步锁。

使用步骤:

创建ReentrantLock的对象
在使用共享资源前使用lock方法进行加锁
在使用共享资源结束后使用unlock方法释放同步锁

线程状态的概述

线程状态	导致状态发生条件
new()新建	线程刚被创建，但是并未启动。还没调用start方法。
Runnable(可运行)	线程可以在java虚拟机中运行的状态，可能正在运行自己代码，也可能没有，这取决于操作系统处理器。
Blocked(锁阻塞)	当一个线程试图获取一个对象锁，而该对象锁被其他的线程持有，则该线程进入Blocked状态；当该线程持有锁时，该线程将变成Runnable状态。
Waiting(无限等待)	一个线程在等待另一个线程执行一个（唤醒）动作时，该线程进入Waiting状态。进入这个状态后是不能自动唤醒的，必须等待另一个线程调用notify或者notifyAll方法才能够唤醒。
Timed Waiting(计时等待)	同waiting状态，有几个方法有超时参数，调用他们将进入Timed Waiting状态。这一状态将一直保持到超时期满或者接收到唤醒通知。带有超时参数的常用方法有Thread.sleep 、 Object.wait。
Teminated(被终止)	因为run方法正常退出而死亡，或者因为没有捕获的异常终止了run方法而死亡。

状态图:

等待唤醒机制

Object类中的四个方法:

wait() : 使线程处于等待状态,等待着其他的线程唤醒
wait(long millis) : 使线程处于等待状态, 等待着其他的线程唤醒/等待时间到达
notify() : 唤醒其他的单个等待的线程
notifyAll() : 唤醒其他的所有等待的线程

sleep()与wait()

sleep:Thread类中的静态方法,休眠指定的时间,在指定时间后自动唤醒,不回释放锁对象
wait : Object类中的方法,无限等待,等待其他线程的唤醒,必须释放锁对象