Java学习日记之分身有术：线程

程序运行中，有进程和线程两个概念。他们分别对应一个动态执行过程并相互联系，是程序运行中比较重要的执行过程。

程序是静态的代码，当程序执行一个程序的时候就是进程。进程从准备执行，等待资源，到最终释放退出资源，有一个独立的生存空间和完整的生命周期。

每一个任务就是一个进程，用于损失险一项具体功能。线程是进程的一部分，一个任务可以分为多个子过程，这就是线程。多线程可以提高进程的执行效率。线程也有自己的运行空间和生命周期。

使用线程可以是开发过程简单高效。当硬件系统为多处理核心的时候，使用多线程能发挥多出咯I的最大功效。

线程的生命周期是一个动态的过程，其生命周期包括5个状态：

·新建状态：使用new关键字创建了线程对象之后，线程处于新建状态，此时的线程还没有分配资源，不能执行。

·就绪状态：线程调用start()方法之后就会进入就绪状态，此时的线程拥有了部分资源，只等待Java虚拟机分配CPU时间片执行。

·运行状态：线程获得CPU时间片之后进入运行状态，开始执行。

·阻塞状态：线程运行的时候，当资源不足的时候就会处于阻塞状态，一旦资源条件具备，Java虚拟机就会再度分配时间片，继续执行线程体。

·死亡状态：线程完成工作或者强制终止的时候就处于死亡状态。

这5种状态可以相互转换。

1.线程的实现：线程的创建可以通过Thread类或Runnable接口实现。

示例：

public class Thread001 {

	/**
	 * 线程的创建和实现
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		ThreadExample thread1,thread2,thread3;//生成三个子线程，依次执行
		thread1=new ThreadExample("a");
		thread2=new ThreadExample("b");
		thread3=new ThreadExample("c");
		thread1.start();       //执行后会调用run()方法
		thread2.start();
		thread3.start();
	}

}
class ThreadExample extends Thread       
//Thread类是java.lang包中的类，该类是系统默认加载的，所以不需要自己手动导入包
{
	ThreadExample(String s)
	{
		setName(s);
	}
	public void run()
	{
		System.out.println("执行子线程"+getName());
		System.out.println("执行子线程"+getName());
		System.out.println("执行子线程"+getName());
	}
}

示例2：

public class Thread002 {

	/**
	 * 通过继承Runnable接口实现多线程
	 * Runnable接口也在java.lang包中。Runnable接口中只有一个方法run()，用于实现线程的执行。
	 * 继承该接口就要重写run()方法。
	 * Runnable接口不直接实现多线程功能，需要在Thread类的构造方法public Thread(Runnable target)中实现
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Thread thread1,thread2,thread3;
		thread1=new Thread(new ThreadExample2("a"));//线程参数是为了实现Runnable接口的对象
		thread2=new Thread(new ThreadExample2("b"));
		thread3=new Thread(new ThreadExample2("c"));
		thread1.start();
		thread2.start();
		thread3.start();
	}
}
class ThreadExample2 implements Runnable     //实现Runnable接口的类
{
	String name;
	ThreadExample2(String s)
	{
		name=s;
	}
	public void run()//重写run()方法
	{
		System.out.println("执行子线程:"+name);
	}
}

2.线程的调度与优先级

线程都是并发执行的，当有多个线程处于运行状态的时候，需要确定其优先级。

一般情况下，多个线程是同时运行的，优先级相同，程序按照线程的先后顺序依次执行。Java还提供了一种方式，我们可以给线程赋予不同的优先级。

Java线程的优先级有10个级别，个级别的代号为1~10，数字越大优先级越高，程序就最先被执行。

示例3：

public class Thread003 {

	/**
	 * 线程的调度和优先级
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		ThreadExample3 thread1,thread2,thread3;
		thread1=new ThreadExample3("a");
		thread2=new ThreadExample3("b");
		thread3=new ThreadExample3("c");
		
		thread3.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);//设置子线程的优先级
		thread2.setPriority(5);
		thread1.setPriority(1);
		
		thread1.start();
		thread2.start();
		thread3.start();
	}

}
class ThreadExample3 extends Thread
{
	ThreadExample3(String s)
	{
		setName(s);
	}
	public void run()
	{

		System.out.println("执行子线程："+getName());
	}
}

3.线程的互斥

多线程的设计中，为避免多个线程访问同一资源而出现冲突，我们在程序中设置了“互斥锁”的概念。

我们把共享的资源称为临界资源，通过一个信号装置通知各个线程，同一时间只能有一个线程访问该临界资源。这个信号装置就是互斥锁。

示例4：

public class Thread004 {

	/**
	 * 线程互斥
	 * 互斥锁的关键字是synchronized,使用方法如下：
	 * synchronized(临界资源)
	 * {
	 * 	   //临街资源处理
	 * }
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Account account1=new Account(100);
		ThreadExample4 thread1,thread2,thread3;
		thread1=new ThreadExample4(account1);
		thread2=new ThreadExample4(account1);
		thread3=new ThreadExample4(account1);
		
		thread1.start();
		thread2.start();
		thread3.start();
	}

}
class ThreadExample4 extends Thread
{
	Account ac;
	ThreadExample4(Account ac)
	{
		
		this.ac=ac;
	}
	public void run()        //取钱
	{
		ac.get(100);
	}
}
class Account  //账户类
{
	double balance;
	public Account(double d)
	{
		balance=d;
	}
	public synchronized void get(double i)    //取钱的方法
	{
		if(balance>0)
		{
			try{
				Thread.sleep(1000);
			}catch(Exception e){}
			balance=balance-i;
			System.out.println("取了"+i+",还剩"+balance);
		}
		else
		{
			System.out.println("余额不足，无法操作");
		}
	}
}

4.线程的同步

线程的同步问题典型是生产者-消费者模型。线程的同步实在线程的互斥的情况下，十多个不同的线程能够以此执行存取操作。线程同步使用wait()方法和notify()方法，这两个方法在object类中默认集成到所有的类中，可以直接调用。

示例5：

public class Thread005 {

	/**
	 * 实现一个货架类，货架的最大容量是100，可以存货和取货。
	 * 另外实现连个线程类，分别执行存货操作和取货操作，使他不空的时候可以取货，满的时候不能存货。
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		Shelf shelf=new Shelf(100);              //货栈类
		GetThread thread1=new GetThread(shelf);  //取货类
		PutThread thread2=new PutThread(shelf);  //存货类
		
		thread1.start();                         //取货
		thread2.start();						 //存货
	}

}
class GetThread extends Thread
{
	Shelf sh;
	GetThread(Shelf sh)
	{
		this.sh=sh;
	}
	public void run()              //取货5次，每次60件
	{
		for(int i=0;i<5;i++)
		{
			sh.get(60);
		}
	}
}
class PutThread extends Thread
{
	Shelf sh;
	PutThread(Shelf sh)
	{
		this.sh=sh;
	}
	public void run()         //存货5次，每次40件
	{
		for(int i=0;i<5;i++)
		{
			sh.put(40);
		}
	}
}
class Shelf                  //货架类
{
	int number;
	public Shelf(int i)
	{
		number=i;
	}
	public synchronized void get(int i)  //取货方法，带有互斥锁，不能同时两次取货
	{
		System.out.println("想要取货"+i+"件，货还有"+number+"件");
		if(number-i<0)              //货不够，不能取
		{
			try{
				System.out.println("货不够，暂时不能取货");
				wait();               //等待被唤醒
			}catch(Exception e){}
		}
		number=number-i;
		System.out.println("可以取货，取了"+i+"件，还有"+number+"件");
		notify();               //唤醒其他互斥锁
	}
	
	public synchronized void put(int i)             //存货方法
	{
		System.out.println("想要存货"+i+"件，货栈中还有"+number+"件");
		if(number+i>100)               //表示货栈已满
		{
			try{
				System.out.println("货栈已满，暂时不能存货");
				wait();                //等待被唤醒
			}catch(Exception e){}
		}
		number=number+i;
		System.out.println("可以存货，存了"+i+"件，还有"+number+"件");
		notify();  //唤醒其他互斥锁
	} 
}