Java多線程

線程和進程的區(qū)別

• 本質(zhì)：由CPU進行調(diào)度的執(zhí)行任務(wù)昌犹，多個任務(wù)被快速輪換執(zhí)行蒜危，使得宏觀上具有多個線程或者進程同時執(zhí)行的效果她君。
• 進程：，也是擁有系統(tǒng)資源的基本單位放椰。進程是系統(tǒng)中獨立存在的實體，它可以擁有自己獨立的資源愉粤，擁有自己私有的地址空間砾医，進程之間不能直接訪問其他進程的地址空間。
• 線程：線程是CPU調(diào)度的基本單位衣厘，也就是說在一個進程中可以有多個并發(fā)程序執(zhí)行流如蚜，線程拓展了進程的概念，使得任務(wù)的執(zhí)行得到更加的細分影暴，所以Thread有時候也被稱為Lightweight Process错邦。
  型宙，它們共享所在進程的資源兴猩，包括共享內(nèi)存，公有數(shù)據(jù)早歇，全局變量倾芝，進程文件描述符，進程處理器箭跳，進程代碼段晨另，進程用戶ID等等，線程獨立擁有自己的線程ID谱姓，堆棧借尿，程序計數(shù)器，局部變量屉来，寄存器組值路翻，優(yōu)先級，信號屏蔽碼茄靠，錯誤返回碼等等茂契，。 真竖，線程之間的通信要進程之間的通信來得容易得多。此外厌小，線程的創(chuàng)建和銷毀的開銷也遠遠小于進程的系統(tǒng)開銷恢共。

線程和線程池

• 線程池：雖然線程的創(chuàng)建銷毀的開銷相對較小，但是頻繁得創(chuàng)建和銷毀也會消耗有限的資源璧亚，從而帶來性能上的浪費讨韭，也不夠高效。因此線程池的出癣蟋，現(xiàn)就是為了解決這一問題拐袜，，當(dāng)有需要執(zhí)行的任務(wù)梢薪，就交付給線程中的一個線程蹬铺，任務(wù)執(zhí)行結(jié)束后，該線程也不會死亡秉撇，而是回到線程池中重新變?yōu)榭臻e狀態(tài)甜攀。

線程創(chuàng)建的三種方法

1.繼承Thread創(chuàng)建多線程

此時每次創(chuàng)建的Thread對象并不能共享線程類的實例變量，也就是下面程序中的i琐馆。

public class FirstThread extends Thread{
    private int i;
    @Override
    public void run() {
        for(i=0;i<10;i++) 
            System.out.println(getName()); // 繼承自Thread 
    }
    
    public static void main(String[] args) {    
        new FirstThread().start();
        new FirstThread().start(); // 注意啟動線程需要用Start
    }
}

2.實現(xiàn)Runnable接口創(chuàng)建線程類

Runnable接口是一個函數(shù)式接口(可以使用Lambda表達式）规阀，通常做法是重寫接口中的run方法，此時方法體即為線程執(zhí)行體瘦麸，使用Runnable接口實現(xiàn)類的實例作為Thread的target來創(chuàng)建Thread對象,此時因為使用一個共同的target線程執(zhí)行體谁撼，多個線程可以共享一個實例變量。

public class SecondThread implements Runnable{
    private int i;
    @Override
    public void run() {
        for(;i<10;i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " "+ i);
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        SecondThread targetRunnable = new SecondThread();
        new Thread(targetRunnable,"線程1").start();
        new Thread(targetRunnable).start();
    }
}

3.使用Callable和Future創(chuàng)建線程

Callable類似于Runnable滋饲，提供一個Call()方法作為線程執(zhí)行體厉碟，并且可以有返回值，以及拋出異常屠缭，那么我們?nèi)绾文玫椒祷刂倒抗模琷ava提供了future接口，在接口里定義了一些公共方法來控制關(guān)聯(lián)它的Callable任務(wù)呵曹，然后java還貼心的給了FutureTask類款咖，該類實現(xiàn)了Future接口和Runnable接口，所以FutureTask的實例就可以作為Thread的Target奄喂，所以通常做法是創(chuàng)建Callable接口實現(xiàn)類铐殃，并對該實現(xiàn)類的實例使用FutureTask來包裝。

public class ThridThread {
    public static void main(String[] args) {        
        // lambda 表達式 + functionInterface 類型轉(zhuǎn)換
        // Callbable: 有返回值
        FutureTask<Integer> task = new FutureTask<Integer>((Callable<Integer>)()->{
            int i =0;
            for(;i<100;i++) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " "+ i);
            }
            return i;
    }); 
        new Thread(task,"有返回值的線程").start();
        try {
            System.out.println("子線程的返回值"+task.get());
        }catch(Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
 }
}

線程的生命周期

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線程控制

1.join()線程

讓一個線程等待另一個線程跨新，當(dāng)在某個線程執(zhí)行流中調(diào)用其他線程的join()方法富腊，該線程將被阻塞，知道join線程執(zhí)行完畢為止玻蝌。

2.后臺線程

后臺線程又稱為蟹肘，守護線程词疼，JVM的垃圾回收線程就是典型的后臺線程俯树。特征是：。調(diào)用Thread對象的setDaemon(true)可以將指定線程設(shè)置為后臺線程许饿，注意

3.yield():線程讓步

Thread的靜態(tài)方法，使得正在執(zhí)行的線程暫停瓦糟，但不會阻塞線程筒愚，只是交出CPU的控制權(quán)，將線程轉(zhuǎn)為就緒狀態(tài)菩浙，讓系統(tǒng)調(diào)度器重新調(diào)度一次巢掺。當(dāng)某個線程調(diào)用yield方法暫停后，只有優(yōu)先級與當(dāng)前線程相同劲蜻，或者優(yōu)先級比當(dāng)前線程更高的線程才有可能獲得執(zhí)行機會陆淀。

4.setPriority(int newPriority)

改變線程優(yōu)先級，高優(yōu)先級的線程能獲得更多的執(zhí)行機會先嬉。

線程同步

線程的同步的意義在于線程安全轧苫，也就是說有多個線程并發(fā)訪問同一個對象，而線程調(diào)度的不確定性可能帶來潛在的安全問題

同步方法塊：顯式指定同步監(jiān)視器

public class DrawThread extends Thread {
    private Account account;
    private double drawaccout;
    
    public DrawThread(String name,Account account,double drawaccount) {
        super(name)疫蔓；
        this.account = account;
        this.drawaccout= drawaccount;
    }
    
    public void run() {
        synchronized(account) {
            if(account.getBlance()>=drawaccount) {
                System.out.println(getName()+"取錢成功");
                try {
                    Thread.sleep(1);
                }catch(InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

同步方法

  public synchronized void draw(double amount) {
        ……
    }

同步監(jiān)視器的釋放

• break含懊，return等終止了代碼塊的執(zhí)行
• 同步代碼塊或者方法中出現(xiàn)未處理的Error或者Exception，導(dǎo)致異常結(jié)束
• 當(dāng)前線程執(zhí)行同步代碼塊或者同步方法時衅胀，程序中執(zhí)行了同步監(jiān)視器的wait()方法绢要，wait是object的方法，范圍是該object實例所在的線程

同步鎖

lock拗小，更加強大的線程同步機制重罪，通過顯式定義鎖對象來實現(xiàn)同步，也就是Lock對象哀九，線程在訪問共享資源之前剿配，需要先獲得鎖對象。線程安全控制中比較常用的是ReetrantLock可重入鎖阅束。一個線程可以對已經(jīng)加鎖的ReetrantLock再度加鎖呼胚。

class X{
        private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
        
        //需要定義線程安全的方法
        public void foo() {
            lock.lock();//加鎖
            try {
                // 需要保證線程安全的代碼
            }
            finally {
                lock.unlock();//使用finally塊保證釋放鎖
            }
        }
    }

線程通信

Object類提供的wait()，notify(),notifyAll()三個方法

• wait(): 當(dāng)前線程等待或者等待若干ms息裸，當(dāng)前線程自動釋放同步監(jiān)視器蝇更，線程進入等待狀態(tài)（阻塞）沪编，直到其他線程調(diào)用了該同步監(jiān)視器的notify()或者notifyAll方法。
• notify():喚醒在同步監(jiān)視器上等待的單個線程年扩，若有多個線程等待蚁廓，則任意選擇其中一個。
• notifyAll():喚醒在此同步監(jiān)視器上等待的所有線程厨幻。

Condition控制線程通信

使用Condition控制線程通信：使用Lock對象來保證同步問題時相嵌，我們可以使用Condition類來釋放Lock以及喚醒其他等待線程。

阻塞隊列（BlockingQueue）

當(dāng)生產(chǎn)者線程試圖向Blocking Queue中放入元素時况脆，如果隊列已滿饭宾，則該線程被阻塞，當(dāng)消費者線程試圖從BlockingQueue中取出元素時格了，如果隊列已空看铆，則該線程阻塞。

線程池

使用線程池執(zhí)行線程任務(wù)步驟：

• 調(diào)用Executors類的靜態(tài)工廠方法創(chuàng)建一個ExecutorService對象盛末，該對象代表一個線程池弹惦。
• 創(chuàng)建Runnable實現(xiàn)類或者Callable實現(xiàn)類的實例，作為線程的執(zhí)行任務(wù)满败。
• 調(diào)用ExecutorService對象的submit方法來提交Runnable或者Callable實例肤频。
• 當(dāng)沒有任務(wù)時，使用shutdown()方法來關(guān)閉線程池算墨。

public class Testjava{
  public static void main(String[] args)
  throws Exception{
      ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(6);
      Runnable target = ()->{
          for(int i=0;i<100;i++) {
          System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                      + "的i值為："+ i);
          }
      };      
      // 向線程池中提交兩個線程
      pool.submit(target);
      pool.submit(target);        
      pool.shutdown();
  }
}