并发编程-01-多线程基础
本文参考自蚂蚁课堂相关内容
1.线程与进程区别
每个正在系统上运行的程序都是一个进程。每个进程包含一到多个线程。
线程是一组指令的集合，或者是程序的特殊段，它可以在程序里独立执行，也可以把它理解为代码运行的上下文。所以线程基本上是轻量级的进程，它负责在单个程序里执行多任务。通常由操作系统负责多个线程的调度和执行。
使用线程可以把占据时间长的程序中的任务放到后台去处理，程序的运行速度可能加快，在一些等待的任务实现上如用户输入、文件读写和网络收发数据等，线程就比较有用了。在这种情况下可以释放一些珍贵的资源如内存占用等。
如果有大量的线程，会影响性能，因为操作系统需要在他们之间切换，更多的线程需要更多的内存空间，线程的中止需要考虑其对程序运行的影响。通常块模型数据是在多个线程间共享的，需要放置线程死锁情况的发生
总结：进程是所有线程的集合，每一个线程是进程中的一条执行路径。
3.多线程应用场景
主要能体现到多线程提高程序效率
举例：迅雷多线程下载、数据库连接池、分批发送短信等。
4.同步与异步概念
5.多线程创建方式
（1）第一种：继承Thread类，重写run方法
// 1.什么是线程 线程是一条执行路径，每个线程互不影响。
// 2.什么是多线程，多线程在一个进程中，有多条不同的执行路径，并且同时执行。目的是为了提高程序效率。
// 3.在一个进程中，一定会有主线程
// 4.如果连线程主线程都没有，怎么执行程序。
// 线程几种分类 用户线程，守护线程
// 主线程 子线程 GC线程
// 创建线程的几种方法
// 1.继承Thread类 重写run方法
// 2.实现runnable接口
// 3.使用匿名内部类方式
// 4.使用线程池进行管理（企业常用）
// 1.继承Thread类 重写run方法，run方法中，需要线程执行代码
class CreateThread1 extends Thread {
// run方法中编写 多线程需要执行的代码
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("子--i:" + i);
}
}
}
public class Thread001 {
// 交替执行
public static void main(String[] args) {
System.out.println("-----main--主线程开始-----");
// 1.创建一个线程
CreateThread1 thread1 = new CreateThread1();
// 2.开始执行线程 主页 开启线程不是调用run方法 而是start方法
thread1.start();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("主--i:"+i);
}
System.out.println("-----main--主线程结束-----");
}
}
（2）第二种：实现Runnable接口，重写run方法
// 1.实现runnable接口，重写run方法
class CreateThread2 implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("子--i:" + i);
}
}
}
public class Thread002 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("-----main--主线程开始-----");
// 1.创建一个线程
CreateThread2 createThread2 = new CreateThread2();
Thread thread2 = new Thread(createThread2);
// 2.启动线程
thread2.start();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("主--i:"+i);
}
System.out.println("-----main--主线程结束-----");
}
}
（3）第三种：使用匿名内部类方式
public class Thread003 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("-----main--主线程开始-----");
// 1.创建一个线程
// Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
// @Override
// public void run() {
// for (int i = 0; i < 100; i++) {
// System.out.println("子--i:" + i);
// }
// }
// });
// lambda
Thread thread3 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("子--i:" + i);
}
});
// 2.启动线程
thread3.start();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
System.out.println("主--i:"+i);
}
System.out.println("-----main--主线程结束-----");
}
}
（4）第四种：线程池管理（企业常用）
（5）Q&A
Q1：使用继承Thread类好还是使用实现Runnable接口好？
A1：使用实现runnable接口好，因为实现了接口还可以继续继承，继承了类之后不能再继承。
Q2：启动线程时调用start方法还是run方法？
A2：启动线程调用的是start方法，不是run方法，调用run方法只是使用实例调用方法。
6.获取线程对象以及名称
| 常用线程api方法 | |
|---|---|
| start() | 启动线程 |
| currentThread() | 获取当前线程对象 |
| getID() | 获取当前线程ID，Thread编号，改变好从0开始 |
| getName() | 获取当前线程名称 |
| sleep(long mill) | 休眠线程 |
| stop() | 停止线程 |
| 常用线程构造函数 | |
| Thread() | 分配一个新的Thread对象 |
| Thread(String name) | 分配一个新的Thread对象，具有指定的name |
| Thread(Runnable r) | 分配一个新的Thread对象 |
| Thread(Runnable r, String name) | 分配一个新的Thread对象 |
7.多线程运行状态
线程从创建、运行到结束总是处于下面五个状态之一：新建状态、就绪状态、运行状态、阻塞状态、死亡状态
（1）新建状态
当用new操作符创建一个线程时，例如new Thread(r)，线程还没有开始运行，此时线程处在新建状态。当一个线程处于新建状态时，程序还没有开始运行线程中的代码。
（2）就绪状态
一个新创建的线程并不自动开始执行，要执行线程，必须调用线程的start()方法。当线程对象调用start()方法即启动了线程，start()方法创建线程运行所需的系统资源，并调度线程运行run()方法。当start()方法返回后，线程就处于就绪状态。
（3）运行状态
当线程获得CPU时间片后，它才进入运行状态，真正开始执行run()方法。
（4）阻塞状态
线程运行过程中，可能由于各种原因进入阻塞状态：
1.线程通过调用sleep方法进入睡眠状态；
2.线程调用一个在I/O上被阻塞的操作，即该操作在输入输出操作完成之前不会返回到它的调用者；
3.线程试图得到一个锁，而该锁正被其他线程持有；
4.线程在等待某个触发条件；
（5）死亡状态
有两个原因会导致线程死亡：
1.run方法正常退出而自然死亡；
2.一个未捕获的异常终止了run方法而使线程猝死；
为了确定线程在当前是否存活着（就是要么是可运行的，要么是阻塞了），需要使用isAlive()方法。如果是可运行或被阻塞，这个方法返回true，如果线程仍旧是new状态且不是可运行的，或者线程死亡了，则返回false。
8.守护线程
Java中有两种线程，一种是用户线程，另一种是守护线程。
用户线程是指用户自定义创建的线程，主线程通知，用户线程不会停止
守护线程是指当进程不存在或主线程停止，守护线程也会被停止。
使用setDaemon(true)方法设置为守护线程
public class DaemonThread {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("主线程执行开始");
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("子线程");
}
}
});
thread.setDaemon(true);
thread.start();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("主线程");
}
System.out.println("主线程执行完毕!");
}
}
// 结果
thread.setDaemon(true); // 主线程执行完子线程也停止
// 不设置或设置为false 则子线程在主线程执行结束后也一直执行
9.join()方法作用
当在主线程当中执行到t1.join()方法时，就认为主线应该把执行权让给t1
（1）需求：
创建一个线程，子线程执行完毕后，主线程才能执行
public class Join {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "i:" + i);
}
}
});
t1.start();
// 当在主线程当中执行到t1.join()方法时，就认为主线程应该把执行权让给t1
t1.join();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("main-i:" + i);
}
}
}
// 结果
// 调用join()方法
Thread-0:0
Thread-0:1
Thread-0:2
Thread-0:3
Thread-0:4
Thread-0:5
Thread-0:6
Thread-0:7
Thread-0:8
Thread-0:9
main:0
main:1
main:2
main:3
main:4
main:5
main:6
main:7
main:8
main:9
// 不调用join()方法
main:0
Thread-0:0
main:1
Thread-0:1
main:2
Thread-0:2
main:3
Thread-0:3
main:4
Thread-0:4
main:5
Thread-0:5
main:6
Thread-0:6
main:7
Thread-0:7
main:8
Thread-0:8
main:9
Thread-0:9
（2）优先级
现代操作系统基本采用时分的形式调度运行的线程，线程分配得到的时间片的多少决定了线程使用处理器资源的多少，也对应了线程优先级这个概念。在JAVA线程中，通过一个 int priority来控制优先级，范围为1-10，其中10最高，默认值为5。下面是源码（基于1.8）中关于priority的一些量和方法。
class PriorityThread implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().toString() + ":" + i);
}
}
}
public class Priority {
public static void main(String[] args) {
PriorityThread priorityThread = new PriorityThread();
Thread t1 = new Thread(priorityThread);
Thread t2 = new Thread(priorityThread);
t1.start();
// 注意设置了优先级，不代表每次都一定会被执行。只是CPU调度会优先分配
t1.setPriority(10);
t2.start();
}
}
// 结果
Thread[Thread-0,10,main]:0
Thread[Thread-0,10,main]:1
Thread[Thread-0,10,main]:2
Thread[Thread-0,10,main]:3
Thread[Thread-0,10,main]:4
Thread[Thread-0,10,main]:5
Thread[Thread-0,10,main]:6
Thread[Thread-0,10,main]:7
Thread[Thread-0,10,main]:8
Thread[Thread-0,10,main]:9
Thread[Thread-1,5,main]:0
Thread[Thread-1,5,main]:1
Thread[Thread-1,5,main]:2
Thread[Thread-1,5,main]:3
Thread[Thread-1,5,main]:4
Thread[Thread-1,5,main]:5
Thread[Thread-1,5,main]:6
Thread[Thread-1,5,main]:7
Thread[Thread-1,5,main]:8
Thread[Thread-1,5,main]:9
（3）Yield方法
Thread.yield()方法的作用：暂停当前正在执行的线程，并执行其他线程。（可能没有效果）
yield()让当前正在运行的线程回到可运行状态，以允许具有相同优先级的其他线程获得运行的机会。因此，使用yield()的目的是让具有相同优先级的线程之间能够适当的轮换执行。但是，实际上无法保证yield()达到让步的目的，因为，让步的线程可能被线程调度程序再次选中。
结论：大多数情况下，yield()将导致线程从运行状态转到可运行状态，但有可能没有效果。
10.作业题
Q1：现在有T1、T2、T3三个线程，你怎样保证T2在T1执行完后执行，T3在T2执行完后执行？
A1：
public class HomeWork {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("t1,i:" + i);
}
System.out.println("-----end-----");
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("t2,i:" + i);
}
System.out.println("-----end-----");
});
Thread t3 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("t3,i:" + i);
}
System.out.println("-----end-----");
});
t1.start();
t1.join();
t2.start();
t2.join();
t3.start();
}
}
// 结果
t1,i:0
t1,i:1
t1,i:2
t1,i:3
t1,i:4
t1,i:5
t1,i:6
t1,i:7
t1,i:8
t1,i:9
-----end-----
t2,i:0
t2,i:1
t2,i:2
t2,i:3
t2,i:4
t2,i:5
t2,i:6
t2,i:7
t2,i:8
t2,i:9
-----end-----
t3,i:0
t3,i:1
t3,i:2
t3,i:3
t3,i:4
t3,i:5
t3,i:6
t3,i:7
t3,i:8
t3,i:9
-----end-----
11.面试题
Q1：进程与线程的区别？
A1：
进程是所有线程的集合，每一个线程是进程中的一条执行路径。
Q2：为什么要用多线程？
A2：
提高程序效率。
Q3：多线程创建方式？
A3：
继承Thread类或者Runnable接口。
Q4：是继承Thread类好还是实现Runnable接口好？
A4：
Runnable接口好，因为实现了接口还可以继续继承。继承Thread类不能再继承。
Q5：你在哪里用到了多线程？
A5：
主要能体现到多线程提高程序效率。
举例：分批发送短信、迅雷多线程下载等。
