Java011-多线程

摘要：多线程进程正在进行中的程序。所以容易出现线程安全问题。等待唤醒机制涉及的方法将同步中的线程处于冻结状态。返回该线程的字符串表示形式，包括线程名称优先级和线程组。暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。

多线程：
进程：正在进行中的程序。其实进程就是一个应用程序运行时的内存分配空间。
线程：其实就是进程中一个程序执行控制单元，一条执行路径。进程负责的是应用程序的空间的标示。线程负责的是应用程序的执行顺序。

一个进程至少有一个线程在运行，当一个进程中出现多个线程时，就称这个应用程序是多线程应用程序，每个线程在栈区中都有自己的执行空间，自己的方法区、自己的变量。
jvm在启动的时，首先有一个主线程，负责程序的执行，调用的是main函数。主线程执行的代码都在main方法中。
当产生垃圾时，收垃圾的动作，是不需要主线程来完成，因为这样，会出现主线程中的代码执行会停止，会去运行垃圾回收器代码，效率较低，所以由多带带一个线程来负责垃圾回收。

随机性的原理：因为cpu的快速切换造成，哪个线程获取到了cpu的执行权，哪个线程就执行。

返回当前线程的名称：Thread.currentThread().getName()
线程的名称是由：Thread-编号定义的。编号从0开始。
线程要运行的代码都统一存放在了run方法中。

线程要运行必须要通过类中指定的方法开启。start方法。（启动后，就多了一条执行路径）
start方法：1）、启动了线程；2）、让jvm调用了run方法。

创建线程的第一种方式：继承Thread ，由子类复写run方法。
步骤：
1，定义类继承Thread类；
2，目的是复写run方法，将要让线程运行的代码都存储到run方法中；
3，通过创建Thread类的子类对象，创建线程对象；
4，调用线程的start方法，开启线程，并执行run方法。

线程状态：
被创建：start()
运行：具备执行资格，同时具备执行权；
冻结：sleep(time),wait()—notify()唤醒；线程释放了执行权，同时释放执行资格；
临时阻塞状态：线程具备cpu的执行资格，没有cpu的执行权；
消亡：stop()

创建线程的第二种方式：实现一个接口Runnable。
步骤：
1，定义类实现Runnable接口。
2，覆盖接口中的run方法（用于封装线程要运行的代码）。
3，通过Thread类创建线程对象；
4，将实现了Runnable接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类中的构造函数。
为什么要传递呢？因为要让线程对象明确要运行的run方法所属的对象。
5，调用Thread对象的start方法。开启线程，并运行Runnable接口子类中的run方法。
Ticket t = new Ticket();
/*
直接创建Ticket对象，并不是创建线程对象。
因为创建对象只能通过new Thread类，或者new Thread类的子类才可以。
所以最终想要创建线程。既然没有了Thread类的子类，就只能用Thread类。
*/
Thread t1 = new Thread(t); //创建线程。
/*
只要将t作为Thread类的构造函数的实际参数传入即可完成线程对象和t之间的关联
为什么要将t传给Thread类的构造函数呢？其实就是为了明确线程要运行的代码run方法。
*/
t1.start();

为什么要有Runnable接口的出现？
1：通过继承Thread类的方式，可以完成多线程的建立。但是这种方式有一个局限性，如果一个类已经有了自己的父类，就不可以继承Thread类，因为java单继承的局限性。
可是该类中的还有部分代码需要被多个线程同时执行。这时怎么办呢？
只有对该类进行额外的功能扩展，java就提供了一个接口Runnable。这个接口中定义了run方法，其实run方法的定义就是为了存储多线程要运行的代码。
所以，通常创建线程都用第二种方式。
因为实现Runnable接口可以避免单继承的局限性。

2：其实是将不同类中需要被多线程执行的代码进行抽取。将多线程要运行的代码的位置多带带定义到接口中。为其他类进行功能扩展提供了前提。
所以Thread类在描述线程时，内部定义的run方法，也来自于Runnable接口。

//面试
new Thread(new Runnable(){ //匿名
public void run(){
System.out.println("runnable run");
}
})
{
public void run(){
System.out.println("subthread run");
}

Try {
Thread.sleep(10);
}catch(InterruptedException e){}// 当刻意让线程稍微停一下，模拟cpu切换情况。

多线程安全问题的原因：
通过图解：发现一个线程在执行多条语句时，并运算同一个数据时，在执行过程中，其他线程参与进来，并操作了这个数据。导致到了错误数据的产生。

涉及到两个因素：
1，多个线程在操作共享数据。
2，有多条语句对共享数据进行运算。
原因：这多条语句，在某一个时刻被一个线程执行时，还没有执行完，就被其他线程执行了。

解决安全问题的原理：
只要将操作共享数据的语句在某一时段让一个线程执行完，在执行过程中，其他线程不能进来执行就可以解决这个问题。

如何进行多句操作共享数据代码的封装呢？
java中提供了一个解决方式：就是同步代码块。
格式：
synchronized(对象) { // 任意对象都可以。这个对象就是锁。
需要被同步的代码；

同步：★★★★★
好处：解决了线程安全问题。
弊端：相对降低性能，因为判断锁需要消耗资源，产生了死锁。

定义同步是有前提的：
1，必须要有两个或者两个以上的线程，才需要同步。
2，多个线程必须保证使用的是同一个锁。

同步的第二种表现形式：
同步函数：其实就是将同步关键字定义在函数上，让函数具备了同步性。

同步函数是用的哪个锁呢？
通过验证，函数都有自己所属的对象this，所以同步函数所使用的锁就是this锁。

当同步函数被static修饰时，这时的同步用的是哪个锁呢？
静态函数在加载时所属于类，这时有可能还没有该类产生的对象，但是该类的字节码文件加载进内存就已经被封装成了对象，这个对象就是该类的字节码文件对象。
所以静态加载时，只有一个对象存在，那么静态同步函数就使用的这个对象。
这个对象就是 类名.class

同步代码块和同步函数的区别？
同步代码块使用的锁可以是任意对象。
同步函数使用的锁是this，静态同步函数的锁是该类的字节码文件对象。

★考点问题：请写一个延迟加载的单例模式？写懒汉式；当出现多线程访问时怎么解决？加同步，解决安全问题；效率高吗？不高；怎样解决？通过双重判断的形式解决。
//懒汉式：延迟加载方式。
当多线程访问懒汉式时，因为懒汉式的方法内对共性数据进行多条语句的操作。所以容易出现线程安全问题。为了解决，加入同步机制，解决安全问题。但是却带来了效率降低。
为了效率问题，通过双重判断的形式解决。
class Single{
private static Single s = null;
private Single(){}
public static Single getInstance(){ //锁是谁？字节码文件对象；
if(s == null){
synchronized(Single.class){
if(s == null)
s = new Single();
}
}
return s;
}

同步死锁：通常只要将同步进行嵌套，就可以看到现象。同步函数中有同步代码块，同步代码块中还有同步函数。

线程间通信：思路：多个线程在操作同一个资源，但是操作的动作却不一样。
1：将资源封装成对象。
2：将线程执行的任务(任务其实就是run方法。)也封装成对象。

等待唤醒机制：涉及的方法：
wait:将同步中的线程处于冻结状态。释放了执行权，释放了资格。同时将线程对象存储到线程池中。
notify：唤醒线程池中某一个等待线程。
notifyAll:唤醒的是线程池中的所有线程。

注意：
1：这些方法都需要定义在同步中。
2：因为这些方法必须要标示所属的锁。
你要知道 A锁上的线程被wait了,那这个线程就相当于处于A锁的线程池中，只能A锁的notify唤醒。
3：这三个方法都定义在Object类中。为什么操作线程的方法定义在Object类中？
因为这三个方法都需要定义同步内，并标示所属的同步锁，既然被锁调用，而锁又可以是任意对象，那么能被任意对象调用的方法一定定义在Object类中。

wait和sleep区别： 分析这两个方法：从执行权和锁上来分析：
wait：可以指定时间也可以不指定时间。不指定时间，只能由对应的notify或者notifyAll来唤醒。
sleep：必须指定时间，时间到自动从冻结状态转成运行状态(临时阻塞状态)。
wait：线程会释放执行权，而且线程会释放锁。
Sleep：线程会释放执行权，但不是不释放锁。

线程的停止：通过stop方法就可以停止线程。但是这个方式过时了。
停止线程：原理就是：让线程运行的代码结束，也就是结束run方法。
怎么结束run方法？一般run方法里肯定定义循环。所以只要结束循环即可。
第一种方式：定义循环的结束标记。
第二种方式：如果线程处于了冻结状态，是不可能读到标记的，这时就需要通过Thread类中的interrupt方法，将其冻结状态强制清除。让线程恢复具备执行资格的状态，让线程可以读到标记，并结束。

---------< java.lang.Thread >----------
interrupt()：中断线程。
setPriority(int newPriority)：更改线程的优先级。
getPriority()：返回线程的优先级。
toString()：返回该线程的字符串表示形式，包括线程名称、优先级和线程组。
Thread.yield()：暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。
setDaemon(true)：将该线程标记为守护线程或用户线程。将该线程标记为守护线程或用户线程。当正在运行的线程都是守护线程时，Java 虚拟机退出。该方法必须在启动线程前调用。
join：临时加入一个线程的时候可以使用join方法。

Lock接口：多线程在JDK1.5版本升级时，推出一个接口Lock接口。
解决线程安全问题使用同步的形式，(同步代码块，要么同步函数)其实最终使用的都是锁机制。

到了后期版本，直接将锁封装成了对象。线程进入同步就是具备了锁，执行完，离开同步，就是释放了锁。
在后期对锁的分析过程中，发现，获取锁，或者释放锁的动作应该是锁这个事物更清楚。所以将这些动作定义在了锁当中，并把锁定义成对象。

所以同步是隐示的锁操作，而Lock对象是显示的锁操作，它的出现就替代了同步。

在之前的版本中使用Object类中wait、notify、notifyAll的方式来完成的。那是因为同步中的锁是任意对象，所以操作锁的等待唤醒的方法都定义在Object类中。

而现在锁是指定对象Lock。所以查找等待唤醒机制方式需要通过Lock接口来完成。而Lock接口中并没有直接操作等待唤醒的方法，而是将这些方式又多带带封装到了一个对象中。这个对象就是Condition，将Object中的三个方法进行多带带的封装。并提供了功能一致的方法 await()、signal()、signalAll()体现新版本对象的好处。

class BoundedBuffer {
final Lock lock = new ReentrantLock();
final Condition notFull = lock.newCondition();
final Condition notEmpty = lock.newCondition();
final Object[] items = new Object[100];
int putptr, takeptr, count;
public void put(Object x) throws InterruptedException {

 lock.lock();
 try {
   while (count == items.length)
     notFull.await();
   items[putptr] = x;
   if (++putptr == items.length) putptr = 0;
   ++count;
   notEmpty.signal();
 }

finally {

   lock.unlock();
 }

}
public Object take() throws InterruptedException {

 lock.lock();
 try {
   while (count == 0)
     notEmpty.await();
   Object x = items[takeptr];
   if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;
   --count;
   notFull.signal();
   return x;
 }

finally {

   lock.unlock();
 }

}