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1. 线程相关概念

1.1 程序(program)

是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。简单的说:就是我们写的代码。

1.2 进程

1. 进程是指运行中的程序，比如我们使用QQ，就启动了一个进程，操作系统就会为该进程分配内存空间。当我们使用迅雷，又启动了一个进程，操作系统将为迅雷分配新的内存空间。
2. 进程是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是动态过程:有它自身的产生、存在和消亡的过程。

1.3 线程

1. 线程由进程创建的，是进程的一个实体。
2. 一个进程可以拥有多个线程。

其他相关概念

1. 单线程:同一个时刻,只允许执行一个线程。
2. 多线程:同一个时刻,可以执行多个线程，比如:一个qq进程，可以同时打开多个聊天窗口,一个迅雷进程,可以同时下载多个文件。
3. 并发:同一个时刻，多个任务交替执行，造成一种“貌似同时”的错觉，简单的说单核cpu实现的多任务就是并发。
4. 并行:同一个时刻，多个任务同时执行。多核cpu可以实现并行。

获取cpu的数量/核心数：

public class CpuNum {public static void main(String[] args) {Runtime runtime = Runtime.getRuntime();//获取当前电脑的cpu数量/核心数int cpuNums = runtime.availableProcessors();System.out.println("当前有cpu 个数=" + cpuNums);}
}

2. 线程基本使用

2.1 创建线程的两种方式

在java中线程来使用有两种方法。

1. 继承Thread类，重写run方法
2. 实现Runnable接口,重写run方法

2.2 线程应用案例1-继承Thread 类

运行程序时就相当启动了一个进程，进入main时就开启了一个main线程。

1. 请编写程序,开启一个线程，该线程每隔1秒。在控制台输出“哺瞄。我是小猫咪

2. 对上题改进:当输出80次啪瞄,我是小猫咪,结束该线程

3. 使用JConsole 监控线程执行情况,并画出程序示意图!

在进程运行时直接在控制台输入JConsole即可。

主线程挂了但是子线程还在继续执行，这并不会导致应用程序的结束。说明: 当main线程启动一个子线程 Thread-0, 主线程不会阻塞, 会继续执行（不会等执行完毕后再往下执行），这时 主线程和子线程是交替执行。

public class Thread01 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {//创建Cat对象，可以当做线程使用Cat cat = new Cat();// 读源码/*(1)public synchronized void start() {start0();}(2)//start0() 是本地方法，是JVM调用, 底层是c/c++实现//真正实现多线程的效果， 是start0(), 而不是 runprivate native void start0();*/cat.start();// 启动线程-> 最终会执行cat的run方法//cat.run();//run方法就是一个普通的方法, 没有真正的启动一个线程，就会把run方法执行完毕，才向下执行，因此要真正实现多线程，还是应该使用start方法。//说明: 当main线程启动一个子线程 Thread-0, 主线程不会阻塞, 会继续执行（不会等执行完毕后再往下执行），这时 主线程和子线程是交替执行。System.out.println("主线程继续执行" + Thread.currentThread().getName());//名字mainfor(int i = 0; i < 60; i++) {System.out.println("主线程 i=" + i);//让主线程休眠Thread.sleep(1000);}}
}// 说明
//1. 当一个类继承了 Thread 类， 该类就可以当做线程使用
//2. 我们会重写 run方法，写上自己的业务代码
//3. run Thread 类 实现了 Runnable 接口的run方法，如下/*@Overridepublic void run() {if (target != null) {target.run();}}*/class Cat extends Thread {int times = 0;@Overridepublic void run() {//重写run方法，写上自己的业务逻辑while (true) {//该线程每隔1秒。在控制台输出 “喵喵, 我是小猫咪”System.out.println("喵喵, 我是小猫咪" + (++times) + " 线程名=" + Thread.currentThread().getName());//让该线程休眠1秒 ctrl+alt+ttry {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}if(times == 80) {break;//当times 到80, 退出while, 这时线程也就退出..}}}
}

start()方法调用start0()方法后，该线程并不一定会立马执行，只是将线程变成了可运行状态。具体什么时候执行，取决于CPU，由CPU统一调度。

2.3 线程应用案例2-实现Runnable 接口

1. java是单继承的，在某些情况下一个类可能已经继承了某个父类,这时在用继承Thread类方法来创建线程显然不可能了。
2. java设计者们提供了另外一个方式创建线程，就是通过实现Runnable接口来创建线程。

应用案例：

请编写程序,该程序可以每隔1秒。在控制台输出“hi!”,当输出10次后，自动退出。请使用实现Runnable接口的方式实现。

这里底层使用了设计模式[代理模式]=>代码模拟实现Runnable接口开发线程的机制。

public class Thread02 {public static void main(String[] args) {Dog dog = new Dog();//dog.start(); 这里不能调用start//创建了Thread对象，把 dog对象(实现Runnable),放入ThreadThread thread = new Thread(dog);thread.start();//        Tiger tiger = new Tiger();//实现了 Runnable// 1.
//        ThreadProxy threadProxy = new ThreadProxy(tiger);// 2.
//        threadProxy.start();}
}class Animal {
}class Tiger extends Animal implements Runnable {// 6.@Overridepublic void run() {System.out.println("老虎嗷嗷叫....");}
}//线程代理类 , 模拟了一个极简的Thread类
class ThreadProxy implements Runnable {//你可以把Proxy类当做 ThreadProxyprivate Runnable target = null;//属性，类型是 Runnable// 5.@Overridepublic void run() {if (target != null) {target.run();//动态绑定（运行类型Tiger）}}public ThreadProxy(Runnable target) {this.target = target;}// 3.public void start() {start0();//这个方法时真正实现多线程方法}// 4.public void start0() {run();}
}class Dog implements Runnable { //通过实现Runnable接口，开发线程int count = 0;@Overridepublic void run() { //普通方法while (true) {System.out.println("小狗汪汪叫..hi" + (++count) + Thread.currentThread().getName());//休眠1秒try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}if (count == 10) {break;}}}
}

2.4 线程使用应用案例-多线程执行

请编写一个程序,创建两个线程,一个线程每隔1秒输出“hello,world”,输出10次，退出, 一个线程每隔1秒输出“hi”，输出5次退出。

public class Thread03 {public static void main(String[] args) {T1 t1 = new T1();T2 t2 = new T2();Thread thread1 = new Thread(t1);Thread thread2 = new Thread(t2);thread1.start();//启动第1个线程thread2.start();//启动第2个线程}
}class T1 implements Runnable {int count = 0;@Overridepublic void run() {while (true) {//每隔1秒输出 “hello,world”,输出10次System.out.println("hello,world " + (++count));try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}if(count == 60) {break;}}}
}class T2 implements Runnable {int count = 0;@Overridepublic void run() {//每隔1秒输出 “hi”,输出5次while (true) {System.out.println("hi " + (++count));try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}if(count == 50) {break;}}}
}

2.5 线程如何理解

3. 继承Thread vs 实现Runnable 的区别

1. 从java的设计来看，通过继承Thread或者实现Runnable接口来创建线程本质上没有区别,从jdk帮助文档我们可以看到Thread类本身就实现了Runnable接口。
2. 实现Runnable接口方式更加适合多个线程共享一个资源的情况，并且避免了单继承的限制,建议使用Runnable。
3. [售票系统]，编程模拟三个售票窗口售票100,分别使用继承 Thread和实现 Runnable方式,并分析有什么问题? 均会出现超卖的问题。

public class SellTicket {public static void main(String[] args) {//测试
//        SellTicket01 sellTicket01 = new SellTicket01();
//        SellTicket01 sellTicket02 = new SellTicket01();
//        SellTicket01 sellTicket03 = new SellTicket01();
//
//        //这里我们会出现超卖..
//        sellTicket01.start();//启动售票线程
//        sellTicket02.start();//启动售票线程
//        sellTicket03.start();//启动售票线程System.out.println("===使用实现接口方式来售票=====");SellTicket02 sellTicket02 = new SellTicket02();new Thread(sellTicket02).start();//第1个线程-窗口new Thread(sellTicket02).start();//第2个线程-窗口new Thread(sellTicket02).start();//第3个线程-窗口}
}//使用Thread方式class SellTicket01 extends Thread {private static int ticketNum = 100;//让多个线程共享 ticketNum@Overridepublic void run() {while (true) {if (ticketNum <= 0) {System.out.println("售票结束...");break;}//休眠50毫秒, 模拟try {Thread.sleep(50);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("窗口 " + Thread.currentThread().getName() + " 售出一张票"+ " 剩余票数=" + (--ticketNum));}}
}//实现接口方式
class SellTicket02 implements Runnable {private int ticketNum = 100;//让多个线程共享 ticketNum@Overridepublic void run() {while (true) {if (ticketNum <= 0) {System.out.println("售票结束...");break;}//休眠50毫秒, 模拟try {Thread.sleep(50);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("窗口 " + Thread.currentThread().getName() + " 售出一张票"+ " 剩余票数=" + (--ticketNum));//1 - 0 - -1  - -2}}
}

4. 线程终止

4.1 基本说明

1. 当线程完成任务后，会自动退出。
2. 还可以通过使用变量来控制run方法退出的方式停止线程，即通知方式。

4.2 应用案例

需求:启动一个线程t，要求在main线程中去停止线程t,请编程实现。

public class ThreadExit_ {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {T t1 = new T();t1.start();// 如果希望 main 线程去控制 t1 线程的终止, 必须可以修改 loop// 让 t1 退出 run 方法，从而终止 t1 线程 -> 通知方式// 让主线程休眠 10 秒，再通知 t1 线程退出System.out.println("main线程休眠10s...");Thread.sleep(10 * 1000);t1.setLoop(false);}
}class T extends Thread {private int count = 0;// 设置一个控制变量private boolean loop = true;@Overridepublic void run() {while (loop) {try {Thread.sleep(50);// 让当前线程休眠50ms} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("T 运行中...." + (++count));}}public void setLoop(boolean loop) {this.loop = loop;}
}

5. 线程常用方法

5.1 常用方法第一组

1. setName A //设置线程名称，使之与参数name相同
2. getName //返回该线程的名称
3. startM //使该线程开始执行;Java虚拟机底层调用该线程的start0方
4. run //调用线程对象 run方法;
5. setPriority //更改线程的优先级
6. getPriority //获取线程的优先级
7. sleep //在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠(暂停执行)
8. interrupt //中断线程

5.2 注意事项和细节

1. start底层会创建新的线程，调用run, run 就是一个简单的方法调用，不会启动新线程。
2. 线程优先级的范围。
3. interrupt，中断线程，但并没有真正的结束线程。所以一般用于中断正在休眠线程。
4. sleep:线程的静态方法，使当前线程休眠。

public class ThreadMethod01 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {//测试相关的方法T t = new T();t.setName("timerring");t.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);//1t.start();//启动子线程//主线程打印5 hi ,然后我就中断 子线程的休眠for(int i = 0; i < 5; i++) {Thread.sleep(1000);System.out.println("hi " + i);}System.out.println(t.getName() + " 线程的优先级 =" + t.getPriority());//1t.interrupt();//当执行到这里，就会中断 t线程的休眠.}
}class T extends Thread { // 自定义的线程类@Overridepublic void run() {while (true) {for (int i = 0; i < 100; i++) {// Thread.currentThread().getName() 获取当前线程的名称System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "  吃包子~~~~" + i);}try {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 休眠中~~~");Thread.sleep(20000);//20秒} catch (InterruptedException e) {// 当该线程执行到一个interrupt 方法时，就会catch 一个 异常, 可以加入自己的业务代码// InterruptedException 是捕获到一个中断异常.System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "被 interrupt了");}}}
}

5.3 常用方法第二组

1. yield：线程的礼让。让出cpu,让其他线程执行，但礼让的时间不确定，所以也不一定礼让成功
2. join：线程的插队。插队的线程一旦插队成功，则肯定先执行完插入的线程所有的任务。

案例:main线程创建一个子线程，每隔1s输出hello,输出20次,主线程每隔1秒, 输出hi，输出20次。要求:两个线程同时执行，当主线程输出5次后，就让子线程运行完毕，主线程再继续。

public class ThreadMethod02 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {T2 t2 = new T2();t2.start();for(int i = 1; i <= 20; i++) {Thread.sleep(1000);System.out.println("主线程(小弟) 吃了 " + i  + " 包子");if(i == 5) {System.out.println("主线程(小弟) 让 子线程(老大) 先吃");//join, 线程插队//t2.join();// 这里相当于让t2 线程先执行完毕Thread.yield();//礼让，不一定成功.System.out.println("线程(老大) 吃完了 主线程(小弟) 接着吃..");}}}
}class T2 extends Thread {@Overridepublic void run() {for (int i = 1; i <= 20; i++) {try {Thread.sleep(1000);//休眠1秒} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("子线程(老大) 吃了 " + i +  " 包子");}}
}

5.4 练习

1. 主线程每隔1s，输出hi,一共10次
2. 当输出到hi5时，启动一个子线程(要求实现Runnable)，每隔1s输出hello,等该线程输出10次 hello后，退出
3. 主线程继续输出hi，直到主线程退出.
4. 如图,完成代码其实线程插队

public class ThreadMethodExercise {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t3 = new Thread(new T3());//创建子线程for (int i = 1; i <= 10; i++) {System.out.println("hi " + i);if(i == 5) {//说明主线程输出了5次```javat3.start();//启动子线程 输出 hello...t3.join();//立即将t3子线程，插入到main线程，让t3先执行}Thread.sleep(1000);//输出一次 hi, 让main线程也休眠1s}}
}class T3 implements Runnable {private int count = 0;@Overridepublic void run() {while (true) {System.out.println("hello " + (++count));try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}if (count == 10) {break;}}}
}

5.5 用户线程和守护线程

1. 用户线程: 也叫工作线程，当线程的任务执行完或通知方式结束。
2. 守护线程: 一般是为工作线程服务的，当所有的用户线程结束，守护线程自动结束。
3. 常见的守护线程: 垃圾回收机制。

5.6 应用案例

下面我们测试如何将一个线程设置成守护线程。

只需要将 myDaemonThread.setDaemon(true); 设置为 true 即可。

public class ThreadMethod03 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {MyDaemonThread myDaemonThread = new MyDaemonThread();//如果我们希望当main线程结束后，子线程自动结束，只需将子线程设为守护线程即可myDaemonThread.setDaemon(true);myDaemonThread.start();for( int i = 1; i <= 10; i++) {//main线程System.out.println("工作...");Thread.sleep(1000);}}
}class MyDaemonThread extends Thread {public void run() {for (; ; ) {//无限循环try {Thread.sleep(1000);//休眠1000毫秒} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("聊天");}}
}

6. 线程的生命周期

6.1 线程的几种状态

JDK 中用Thread.State 枚举表示了线程的几种状态。

6.2 线程状态转换图

有些书中说一共有7个状态，实际上就是将Runnable状态中Ready和Running分开了。到底是否运行还是取决于内核态的调度情况。

public class ThreadState_ {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {T t = new T();System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());t.start();while (Thread.State.TERMINATED != t.getState()) {System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());Thread.sleep(500);}System.out.println(t.getName() + " 状态 " + t.getState());}
}class T extends Thread {@Overridepublic void run() {while (true) {for (int i = 0; i < 10; i++) {System.out.println("hi " + i);try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}break;}}
}

7. Synchronized

7.1 线程同步机制

1. 在多线程编程，一些敏感数据不允许被多个线程同时访问，此时就使用同步访问技术，保证数据在任何同一时刻，最多有一个线程访问，以保证数据的完整性。
2. 也可以这里理解：线程同步，即当有一个线程在对内存进行操作时，其他线程都不可以对这个内存地址进行操作，直到该线程完成操作，其他线程才能对该内存地址进行操作。

7.2 同步具体方法-Synchronized

7.2.1 方法一同步代码块

synchronized (对象){ // 得到对象的锁，才能操作同步代码// 需要被同步代码;
}

7.2.2 方法二方法声明

synchronized 还可以放在方法声明中，表示整个方法-为同步方法。

public synchronized void m (String name){//需要被同步的代码
}

7.3 分析同步原理

7.4 互斥锁

7.4.1 基本介绍

1. Java语言中，引入了对象互斥锁的概念，来保证共享数据操作的完整性。
2. 每个对象都对应于一个可称为“互斥锁”的标记，这个标记用来保证在任一时刻，只能有一个线程访问该对象。
3. 关键字synchronized来与对象的互斥锁联系。当某个对象用synchronized修饰时,表明该对象在任一时刻只能由一个线程访问。
4. 同步的局限性:导致程序的执行效率要降低。
5. 同步方法**(非静态的)的锁可以是this,也可以是其他对象(要求是同一个对象)。**
6. 同步方法(静态的)的锁为当前类本身。即类.class

public class SellTicket {public static void main(String[] args) {//测试
//        SellTicket01 sellTicket01 = new SellTicket01();
//        SellTicket01 sellTicket02 = new SellTicket01();
//        SellTicket01 sellTicket03 = new SellTicket01();
//
//        //这里我们会出现超卖..
//        sellTicket01.start();//启动售票线程
//        sellTicket02.start();//启动售票线程
//        sellTicket03.start();//启动售票线程//        System.out.println("===使用实现接口方式来售票=====");
//        SellTicket02 sellTicket02 = new SellTicket02();
//
//        new Thread(sellTicket02).start();//第1个线程-窗口
//        new Thread(sellTicket02).start();//第2个线程-窗口
//        new Thread(sellTicket02).start();//第3个线程-窗口//测试一把SellTicket03 sellTicket03 = new SellTicket03();new Thread(sellTicket03).start();//第1个线程-窗口new Thread(sellTicket03).start();//第2个线程-窗口new Thread(sellTicket03).start();//第3个线程-窗口}
}//实现接口方式, 使用synchronized实现线程同步
class SellTicket03 implements Runnable {private int ticketNum = 100;//让多个线程共享 ticketNumprivate boolean loop = true;//控制run方法变量Object object = new Object();//同步方法（静态的）的锁为当前类本身//1. public synchronized static void m1() {} 锁是加在 SellTicket03.class 上//2. 如果在静态方法中，实现一个同步代码块./*synchronized (SellTicket03.class) {System.out.println("m2");}*/public synchronized static void m1() {}public static  void m2() {synchronized (SellTicket03.class) {System.out.println("m2");}}//1. public synchronized void sell() {} 就是一个同步方法//2. 这时锁在 this对象//3. 也可以在代码块上写 synchronize ,同步代码块, 互斥锁还是在this对象public /*synchronized*/ void sell() { //同步方法, 在同一时刻， 只能有一个线程来执行sell方法synchronized (/*this*/ object) {if (ticketNum <= 0) {System.out.println("售票结束...");loop = false;return;}//休眠50毫秒, 模拟try {Thread.sleep(50);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("窗口 " + Thread.currentThread().getName() + " 售出一张票"+ " 剩余票数=" + (--ticketNum));//1 - 0 - -1  - -2}}@Overridepublic void run() {while (loop) {sell();//sell方法是一共同步方法}}
}//使用Thread方式
// new SellTicket01().start()
// new SellTicket01().start(); 对象不是同一个，锁不住m1()class SellTicket01 extends Thread {private static int ticketNum = 100;//让多个线程共享 ticketNum// 以下写法没用，因为每次对象都不是同一个，锁不住
//    public void m1() {
//        synchronized (this) {
//            System.out.println("hello");
//        }
//    }@Overridepublic void run() {while (true) {if (ticketNum <= 0) {System.out.println("售票结束...");break;}//休眠50毫秒, 模拟try {Thread.sleep(50);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("窗口 " + Thread.currentThread().getName() + " 售出一张票"+ " 剩余票数=" + (--ticketNum));}}
}//实现接口方式
class SellTicket02 implements Runnable {private int ticketNum = 100;//让多个线程共享 ticketNum@Overridepublic void run() {while (true) {if (ticketNum <= 0) {System.out.println("售票结束...");break;}//休眠50毫秒, 模拟try {Thread.sleep(50);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("窗口 " + Thread.currentThread().getName() + " 售出一张票"+ " 剩余票数=" + (--ticketNum));//1 - 0 - -1  - -2}}
}

7.4.2 注意事项和细节

1. 同步方法如果没有使用static修饰:默认锁对象为this。
2. 如果方法使用static修饰，默认锁对象:当前类.class。
3. 实现的落地步骤:
   • 需要先分析上锁的代码。
   • 选择同步代码块或同步方法（同步的范围越小，当然效率也就越高）。
   • 要求多个线程的锁对象为同一个即可!

8. 线程的死锁

8.1 基本介绍

多个线程都占用了对方的锁资源，但不肯相让，导致了死锁,在编程是一定要避免死锁的发生。

8.2 应用案例

public class DeadLock_ {public static void main(String[] args) {//模拟死锁现象DeadLockDemo A = new DeadLockDemo(true);A.setName("A线程");DeadLockDemo B = new DeadLockDemo(false);B.setName("B线程");A.start();B.start();}
}//线程
class DeadLockDemo extends Thread {static Object o1 = new Object();// 保证多线程，共享一个对象,这里使用staticstatic Object o2 = new Object();boolean flag;public DeadLockDemo(boolean flag) {//构造器this.flag = flag;}@Overridepublic void run() {//下面业务逻辑的分析//1. 如果flag 为 T, 线程A 就会先得到/持有 o1 对象锁, 然后尝试去获取 o2 对象锁//2. 如果线程A 得不到 o2 对象锁，就会Blocked//3. 如果flag 为 F, 线程B 就会先得到/持有 o2 对象锁, 然后尝试去获取 o1 对象锁//4. 如果线程B 得不到 o1 对象锁，就会Blockedif (flag) {synchronized (o1) { //对象互斥锁, 下面就是同步代码System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入1");synchronized (o2) { // 这里获得li对象的监视权System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入2");}}} else {synchronized (o2) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入3");synchronized (o1) { // 这里获得li对象的监视权System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入4");}}}}
}

9. 释放锁

9.1 下面操作会释放锁

1. 当前线程的同步方法、同步代码块执行结束。
2. 当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return。
3. 当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception,导致异常结束。
4. 当前线程在同步代码块、同步方法中执行了线程对象的wait()方法，当前线程暂停，并释放锁。

9.2 下面操作不会释放锁

1. 线程执行同步代码块或同步方法时，程序调用Thread.sleep()、Thread.yield()方法暂停当前线程的执行,不会释放锁。
2. 线程执行同步代码块时，其他线程调用了该线程的suspend()方法将该线程挂起，该线程不会释放锁。提示:应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程，方法不再推荐使用。

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