线程

笔记目录：(https://www.cnblogs.com/wenjie2000/p/16378441.html)

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

进程

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。
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

线程介绍

什么是线程

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（例如迅雷中多个下载任务同时进行）
坦克大战（每个敌人坦克就是一个线程）[后面会把多线程加入到坦克大战中，学以致用]

其他相关概念

单线程:同一个时刻，只允许执行一个线程
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
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。

并行:同一个时刻，多个任务同时执行。多核cpu可以实现并行。

public class Test {
    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);
    }
}

线程使用

创建线程的两种方式

在java中线程来使用有两种方法。

继承Thread类,重写run方法
实现Runnable接口，重写run方法

继承Thread

线程应用案例1-继承Thread类

请编写程序,开启一个线程，该线程每隔1秒。在控制台输出“啪瞄,我是小猫咪\'
对上题改进:当输出80次唶瞄,我是小猫咪，结束该线程
使用JConsole监控线程执行情况，并画出程序示意图!

public class Test {
    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();

        /*
            (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 run
            private native void start0();
        */

        cat.start();//启动线程
        //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

        //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//这时主线程和子线程是交替执行..
        System.out.println(\"主线程继续执行\" + \" 线程名\" + Thread.currentThread().getName());//线程main
        for (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
/*
    @Override
    public void run() {
        if (target != null) {
            target.run();
        }
    }
*/

class Cat extends Thread {
    int times = 0;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            //该线程每隔1秒。在控制台输出“瞄瞄，我是小猫咪\"
            System.out.println(\"瞄瞄，我是小猫咪\" + \" 线程名\" + (++times) + Thread.currentThread().getName());//让该线程休眠1秒ctrl+alt+t
            try {
                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()方法原理

实现Runnable

线程应用案例2-实现Runnable接口

说明

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。
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

线程使用应用案例-实现Runnable接口

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。

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        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Thread
        Thread thread = new Thread(dog);
        thread.start();
    }
}

class Dog implements Runnable {//通过实现Runnable接口，开发线程
    int count = 0;

    @Override
    public void run() {//普通方法
        while (true) {
            System.out.println(\"小狗汪汪叫..hi\" + (++count) + Thread.currentThread().getName());
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            if (count>10){
                break;
            }
        }
    }
}

这里底层使用了设计模式【代理模式】

以下为代码模拟实现Runnable接口开发线程的机制(可以用来代替上述代码中的Thread类的功能)此处只是模拟来展示原理，并不能实际创建新线程，任然是执行main线程

//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 ThreadProxy
    private Runnable target = null;//属性，类型是 Runnable

    @Override
    public void run() {
        if (target != null) {
            target.run();
        }
    }

    public ThreadProxy(Runnable target) {
        this.target = target;
    }

    public void start() {
        start0();
    }

    public void start0() {
        run();
    }
}

继承Thread vs 实现Ruunnable的区别

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
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Runnnable接口）

思考：[售票系统]，编程模拟三个售票窗口售票100张,分别使用继承 Thread和实现Runnable方式,并分析有什么问题?

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
//测试
        SellTicket01 sellTicket01 = new SellTicket01();
        SellTicket01 sellTicket02 = new SellTicket01();
        SellTicket01 sellTicket03 = new SellTicket01();
        //这里会出现超卖问题
        sellTicket01.start();//启动售票线程
        sellTicket02.start();//启动售票线程
        sellTicket03.start();//启动售票线程
    }
}

class SellTicket01 extends Thread {
    private static int ticketNum = 100;//让多个线程共享ticketNum

    @Override
    public void run() {

        while (true) {
            if (ticketNum <= 0) {
                System.out.println(\"售票结束...\");
                break;
            }
            //休眠50毫秒
            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));
        }
    }
}

线程终止

基本说明

当线程完成任务后,会自动退出。
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

●应用案例

需求:启动一个线程，要求在main线程中去停止线程t,请编程实现.

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        T t1 = new T();
        Thread thread = new Thread(t1);
        thread.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(5 * 1000);
        t1.setLoop(false);
    }

}

class T implements Runnable {
    boolean loop = true;//步骤1:定义标记变量，默认为true@Override
    int count=0;
    @Override
    public void run() {
        while (loop) {//步骤2:将loop作为循环条件
            try {
                Thread.sleep(50);//让当前线程休眠10ms
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(\"AThread运行中....\"+(++count));
        }
    }

    //步骤3:提供公共的set方法，用于更新loop
    public void setLoop(boolean loop) {
        this.loop = loop;
    }
}

线程常用方法

常用方法第一组

setName //设置线程名称,，使之与参数name相同
getName //返回该线程的名称
start //使该线程开始执行;Java虚拟机底层调用该线程的start0方法
run //调用线程对象 run方法;
setPriprity //更改线程的优先级
getPriority //获取线程的优先级
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)
interrupt //中断线程

注意事项和细节

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，本身不会启动新线程
线程优先级的范围
sleep:线程的静态方法,使当前线程休眠

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

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //测试相关的方法
        T t = new T();
        t.setName(\"老韩\");
        t.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);//1
        t.start();//启动子线程

        //主线程打印5hi，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);
        }
        t.interrupt();//当执行到这里,就会中断t线程的休眠。

    }
}

class T extends Thread {
    int count=0;
    @Override
    public 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 ~~~\"+(++count));
                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\");
            }
        }
    }
}

常用方法第二组

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（例：Thread.yield();//礼让自己使用cpu资源，不指定某一特定线程。具体用法看下面代码）
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（例：t2.join();//指定特定的某一线程先完成任务，再执行自己的工作）

案例: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 Test {
    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+\"个包子\");
            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 {
    public 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\");
        }
    }
}

用户线程和守护线程

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
守护线星: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
常见的守护线程:垃圾回收机制

public class Test {
    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);//守护线程要在该线程启动前设置
        myDaemonThread.start();
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {//main线程
            System.out.println(\"宝强在辛苦的工作...\");
            Thread.sleep(1000);
        }
    }
}

class MyDaemonThread extends Thread {
    public void run() {
        while (true) {//无限循环
            try {
                Thread.sleep(1000);//休眠1000毫秒
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(\"马蓉和宋喆快乐聊天，哈哈哈~~~\");
        }
    }
}

线程的生命周期

JDK文档中用Thread.State枚举表示了线程的几种状态

线程状态转换图

synchronized

线程同步机制

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。
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仔地址进行操作.

同步具体方法-Synchronized

注意 synchronized锁的是一个特定的对象。而不是方法，也不是某块代码（由同一类创建的不同对象中的同一方法或代码并不能被synchronized锁）

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;
}

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
}
```

线程同步可理解为上厕所问题

只有一间厕所（synchronized处理了的方法或代码块），进入一个人然后锁上门（锁），出来后下一个人才能进入。

使用synchronized解决售票问题（之前会出现剩余票数为负数的情况）

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        SellTicket03 sellTicket03 = new SellTicket03();

        new Thread(sellTicket03).start();//启动售票线程1
        new Thread(sellTicket03).start();//启动售票线程2
        new Thread(sellTicket03).start();//启动售票线程3
    }
}

class SellTicket03 implements Runnable{
    private int ticketNum = 100;//让多个线程共享ticketNum
    private boolean loop = true;

    @Override
    public void run() {

        while (loop) {
            ticketCheck();
        }
    }
    
    public synchronized void ticketCheck() {//注意此处 synchronized锁的是一个特定的对象。而不是方法（由同一类创建的不同对象中的同一方法不能被synchronized锁）
        if (ticketNum <= 0) {
            System.out.println(\"售票结束...\");
            loop = false;
            return;
        }
        //休眠50毫秒
        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));
    }
}

互斥锁

基本介绍

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。
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r-个线程访问该对象。
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
同步的局限性:导致程序的执行效率要降低
同步方法（(非静态的)的锁可以是this(针对一个对象),也可以是其他对象(要求是同一个对象)
同步方法(静态的)的锁为当前类本身。

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        SellTicket03 sellTicket03 = new SellTicket03();

        new Thread(sellTicket03).start();//启动售票线程1
        new Thread(sellTicket03).start();//启动售票线程2
        new Thread(sellTicket03).start();//启动售票线程3
    }
}

class SellTicket03 implements Runnable {
    private int ticketNum = 100;//让多个线程共享ticketNum
    private boolean loop = true;

    @Override
    public void run() {
        while (loop) {
            ticketCheck();
        }
    }

    //说明
    //1. public synchronized static void m1()丹锁是加在SellTicket03.class
    //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\");
        }
    }

    //说明
    //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
    public /*synchronized*/ void ticketCheck() {
        synchronized (this) {
            if (ticketNum <= 0) {
                System.out.println(\"售票结束...\");
                loop = false;
                return;
            }
            //休眠50毫秒
            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));
        }
    }
}

注意事项和细节

同步方法如果没有使用static修饰:默认锁对象为this
如果方法使用static修饰，默认锁对象:当前类.class
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
要求多个线程的锁对象为同一个即可!

死锁

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。

应用案例

妈妈：你先完成作业，才让你玩手机

小明：你先让我玩手机,我才完成作业。

模拟死锁

public class Test {
    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static
    static Object o2 = new Object();
    boolean flag;

    public DeadLockDemo(boolean flag) {
        this.flag = flag;
    }

    //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Blocked
    //总的来说两个线程都有对方的锁，且都需要对方的锁，如果没有，就会一直等待，因而照成Blocked
    public void run() {
        if (flag) {
            synchronized (o1) {
                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\");
                }
            }
        }
    }
}

死锁现象很危险，一定要避免。

释放锁

下面操作会释放锁（还是将同步机制比作上厕所）

当前线程的同步方法、同步代码块执行结束

案例:上厕所，完事出来
当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return.

案例:没有正常的完事,经理叫他修改bug，不得已出来
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

案例:没有正常的完事,发现忘带纸,不得已出来
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。

案例:没有正常完事,觉得需要酝酿下，所以出来等会再进去，让其他人先进来。

下面操作不会释放锁

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

案例:上厕所，太困了，在坑位上眯了一会
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。

注意:应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程，这两个方法官方不再推荐使用。

来源：https://www.cnblogs.com/wenjie2000/p/16646637.html
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