多线程Thread



多线程

一、程序、进程、线程的概念
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。即指一段静态的代码，静态对象。
②.进程(process)是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。动态过程：有它自身的产生、存在和消亡的过程。
   程序是静态的，进程是动态的
③.线程(thread)，进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的一条执行路径。若一个程序可同一时间执行多个线程，就是支持多线程的

二、Java中多线程的创建和使用

①.Java语言的JVM允许程序运行多个线程，它通过java.lang.Thread类来实现。
Thread类的特性
每个线程都是通过某个特定Thread对象的run()方法来完成操作的，经常把run()方法的主体称为线程体
通过该Thread对象的start()方法来调用这个线程
构造方法
Thread()：创建新的Thread对象
Thread(String threadname)：创建线程并指定线程实例名
Thread(Runnable target)：指定创建线程的目标对象，它实现了Runnable接口中的run方法
Thread(Runnable target, String name)：创建新的Thread对象

②.创建线程的两种方式
 1>继承Thread类
 1)  定义子类继承Thread类。
 2)  子类中重写Thread类中的run方法。
 3)  创建Thread子类对象，即创建了线程对象。
 4)  调用线程对象start方法：启动线程，调用run方法
 2>实现Runnable接口
1）定义子类，实现Runnable接口。
2）子类中重写Runnable接口中的run方法。
3）通过Thread类含参构造器创建线程对象。
4）将Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造方法中。
5）调用Thread类的start方法：开启线程，调用Runnable子类接口的run方法。

③.继承方式和实现方式的联系与区别
1>联系
   public class Thread extends Object implements Runnable
2>区别
   继承Thread:   线程代码存放Thread子类run方法中。
   实现Runnable：线程代码存在接口的子类的run方法。
3>实现方式的好处
   1）避免了单继承的局限性
   2）多个线程可以共享同一个接口实现类的对象，非常适合多个相同线程来处理同一份资源。

④.Thread的常用方法：
 1.start()：启动线程并执行相应的run()方法
 2.run():子线程要执行的代码放入run()方法中
 3.currentThread()：静态的，调取当前的线程
 4.getName():获取此线程的名字
 5.setName():设置此线程的名字
 6.yield():调用此方法的线程释放当前CPU的执行权
 7.join():在A线程中调用B线程的join()方法，表示：当执行到此方法，A线程停止执行，直至B线程执行完毕，A线程再接着join()之后的代码执行
 8.isAlive():判断当前线程是否还存活
 9.sleep(long second):显式的让当前线程睡眠second毫秒
 10.线程通信：wait()   notify()  notifyAll()
 设置线程的优先级(线程的优先级越高，并不是一定会被优先指行，只是被优先执行的概率更大)
 11.getPriority() ：返回线程优先值
 12.setPriority(int newPriority) ：改变线程的优先级

三、线程的生命周期
新建： 当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时，新生的线程对象处于新建状态
就绪：处于新建状态的线程被start()后，将进入线程队列等待CPU时间片，此时它已具备了运行的条件
运行：当就绪的线程被调度并获得处理器资源时,便进入运行状态， run()方法定义了线程的操作和功能
阻塞：在某种特殊情况下，被人为挂起或执行输入输出操作时，让出 CPU 并临时中止自己的执行，进入阻塞状态
死亡：线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性地中止  

四、线程的安全问题

1.线程安全问题存在的原因？
  由于一个线程在操作共享数据过程中，未执行完毕的情况下，另外的线程参与进来，导致共享数据存在了安全问题。
2.如何来解决线程的安全问题？
  必须让一个线程操作共享数据完毕以后，其它线程才有机会参与共享数据的操作。
3.java如何实现线程的安全：线程的同步机制 
  方式一：同步代码块
  synchronized(同步监视器){
  //需要被同步的代码块（即为操作共享数据的代码）
  }
  1.共享数据：多个线程共同操作的同一个数据(变量)
  2.同步监视器：由任何共享的一个类的对象来充当。哪个线程获取此监视器，谁就执行大括号里被同步的代码。俗称：锁
    要求：所有的线程必须共用同一把锁！
  注：在实现的方式中，考虑同步的话，可以使用this来充当锁。但是在继承的方式中，慎用this!

  方式二：同步方法(此处默认同步监视器(锁)为this)
  public synchronized void show (String name){
            ….
   }
  将操作共享数据的方法声明为synchronized。即此方法为同步方法，能够保证当其中一个线程执行
  此方法时，其它线程在外等待直至此线程执行完此方法。
  >同步方法的锁：this

4.线程的同步的弊端：由于同一个时间只能有一个线程访问共享数据，效率变低了。

五、互斥锁
在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，只能有一个线程访问该对象。
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）的锁为this。
同步方法（静态的）的锁为当前类本身。

六、释放锁的操作
当前线程的同步方法、同步代码块执行结束
当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return终止了该代码块、该方法的继续执行。
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
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。

七、不会释放锁的操作
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
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（同步监视器）。
应尽量避免使用suspend()和resume()来控制线程

八、线程的死锁问题
死锁：不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃，都在等待对方放弃自己需要的同步资源，就形成了线程的死锁
解决方法①.专门的算法、原则②.尽量减少同步资源的定义

九、线程通信
①wait() 与 notify() 和 notifyAll()
wait()：令当前线程挂起并放弃CPU、同步资源，使别的线程可访问并修改共享资源，而当前线程排队等候再次对资源的访问
  在当前线程中调用方法：  对象名.wait()
  使当前线程进入等待（某对象）状态 ，直到另一线程对该对象发出 notify (或notifyAll) 为止。
  调用方法的必要条件：当前线程必须具有对该对象的监控权（加锁）
  调用此方法后，当前线程将释放对象监控权  ，然后进入等待
  在当前线程被notify后，要重新获得监控权，然后从断点处继续代码的执行。

notify()：唤醒正在排队等待同步资源的线程中优先级最高者结束等待
notifyAll ()：唤醒正在排队等待资源的所有线程结束等待.
  在当前线程中调用方法：  对象名.notify()
  功能：唤醒等待该对象监控权的一个线程。
  调用方法的必要条件：当前线程必须具有对该对象的监控权（加锁）

②Java.lang.Object提供的这三个方法只有在synchronized方法或synchronized代码块中才能使用，否则会报java.lang.IllegalMonitorStateException异常