多线程 -Thread -Runnable -Callable

多线程（Thread）

1. 线程简介
2. 线程实现
3. 线程状态
4. 线程同步
5. 线程通信问题
6. 高级主题

核心概念

1. 线程就是独立的执行路径;
2. 在程序运行时，即使没有自己创建线程，后台也会有多个线程，如主线程，gc程;
3. main()称之为主线程，为系统的入口，用于执行整个程序;
4. 在一个进程中，如果开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统紧密相关的，先后顺序是不能认为的干预的。
5. 对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制;
6. 线程会带来额外的开销，如cpu调度时间，并发控制开销。
   每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致。

线程的创建

Thread 、Runnable、Callable

---

Thread

1. 自定义线程类继承Thread
2. 重写run（）方法，编写线程执行体
3. 创建新线程对象，调用start（）方法启动线程

**总结：**线程开启不一定立即执行，由CPU调度执行

Runnable

1. 定义MyRunnable类实现Runnable接口
2. 实现run（）方法，编写线程执行体
3. 创建线程对象，调用start（）方法启动线程

Comparing Thread And Runnable

总结：

继承 Thread 类：

1. 子类继承Thread类具备多线程能力
2. 启动线程：子类对象.start()
3. 不建议使用，避免OOP单继承局限性

实现Runnable接口：

1. 实现接口Runnable具有多线程能力
2. 启动线程：传入目标对象+Thread对象.start()
3. 推荐使用：避免单继承局限性，灵活方便，方便同一个对象被多个线程使用

并发

Callable

实现callable接口：

1. 实现callable接口，需要返回值类型
2. 实现call方法，需要抛出异常
3. 创建目标对象
4. 创建执行服务：ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
5. 提交执行: Future result1 = ser.submit(t1);
6. 获取结果: boolean r1 = result1.get()
7. 关闭服务: ser.shutdownNow();

静态代理

1. 真实对象好代理对象都要实现同一个接口
2. 代理对象要实现真实的角色
3. 代理对象可以做很多真实的对象做不了的事情
4. 真实对象专注于做自己的事情

线程状态

5大状态

主要方法

Eg 1：倒计时

public class test2 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        tenDow();
    }
    public static void tenDow() throws InterruptedException {
        int num = 10;
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(num--);
            if(num <= 0){
                break;
            }
        }
    }
}

Eg2 :获取当前时间

public class test2 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        tenDow();
        // 打印当前时间，获取当前系统时间
        Date startTime = new Date(System.currentTimeMillis());
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(new SimpleDateFormat("hh:mm:ss").format(startTime));
            startTime = new Date(System.currentTimeMillis());
        }
    }
    public static void tenDow() throws InterruptedException {
        int num = 10;
        while (true){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(num--);
            if(num <= 0){
                break;
            }
        }
    }
}

线程休眠

1. sleep（时间）指定当前线程阻塞的毫秒数
2. sleep存在异常interruedException
3. sleep时间达到后线程进入就绪状态
4. sleep可以模拟网络延时，倒计时等，倒计时详见上面的例子
5. 面一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁

线程礼让

1. 线程礼让，让当前正在执行的线程暂停，但不阻塞
2. 将线程从运行状态转为就绪状态
3. 让CPU重新调度，但不一定礼让成功，看CPU的心情

public class TestYield {
    public static void main(String[] args) {
        MyYield myYield = new MyYield();

        new Thread(myYield,"a").start();
        new Thread(myYield,"b").start();
        new Thread(myYield,"c").start();
        new Thread(myYield,"d").start();

    }
}

class MyYield implements Runnable{

    /**
     * When an object implementing interface Runnable is used
     * to create a thread, starting the thread causes the object's
     * run method to be called in that separately executing
     * thread.
     * 

     * The general contract of the method run is that it may
     * take any action whatsoever.
     *
     * @see Thread#run()
     */
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程开始执行");
        // 礼让线程
        Thread.yield();
        System.out.println("线程暂停执行");
    }
}

小栗子

Join

Join合并线程，待此线程执行完成后，再执行其他线程

public class TestJoin implements Runnable {

    /**
     * When an object implementing interface Runnable is used
     * to create a thread, starting the thread causes the object's
     * run method to be called in that separately executing
     * thread.
     * 

     * The general contract of the method run is that it may
     * take any action whatsoever.
     *
     * @see Thread#run()
     */
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("线程来了" + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TestJoin testJoin = new TestJoin();
        Thread thread = new Thread();
        thread.start();

        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            if(i == 200){
                thread.join();
            }
            System.out.println("main " + i);
        }
    }
}

线程状态

public class TestState {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(()->{
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("==========");
        });
        // 观察装填
        Thread.State state =thread.getState();
        System.out.println(state);
        //  观察启动后的状态
        thread.start();
        state = thread.getState();
        System.out.println(state);
        while (state != Thread.State.TERMINATED){
            Thread.sleep(1000);
            // 更新线程状态
            state = thread.getState();
            System.out.println(state);
            // 线程死亡后便不能再开启
            thread.start();
        }
    }
}

public class TestPrioriy {
    public static void main(String[] args) {
        // 主线程的优先级
        System.out.println(Thread.currentThread().getPriority());
        Mypriority mypriority = new Mypriority();
        Thread thread = new Thread(mypriority);
        Thread thread2 = new Thread(mypriority);
        Thread thread3= new Thread(mypriority);
        Thread thread4 = new Thread(mypriority);
        Thread thread5 = new Thread(mypriority);
        Thread thread6 = new Thread(mypriority);

        // 先设置优先级，再启动
        thread.start();
        thread2.setPriority(1);
        thread2.start();

        thread3.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        thread3.start();

        thread4.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        thread4.start();

        thread5.setPriority(5);
        thread5.start();

        thread6.setPriority(Thread.NORM_PRIORITY);
        thread6.start();
    }
}
class Mypriority implements Runnable{

    /**
     * When an object implementing interface Runnable is used
     * to create a thread, starting the thread causes the object's
     * run method to be called in that separately executing
     * thread.
     * 

     * The general contract of the method run is that it may
     * take any action whatsoever.
     *
     * @see Thread#run()
     */
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + Thread.currentThread().getState());
    }
}

守护（daemon）线程

线程分为用户线程和守护线程

虚拟机必须确保用户线程执行完毕

虚拟机不必等待守护线程执行完毕

public class TestDaemon {
    public static void main(String[] args) {
        God god = new God();
        You you = new You();
        Thread thread = new Thread(god);
        thread.setDaemon(true); // 默认是false表示用户线程，正常线程是用户线程
        thread.start(); // 上帝守护线程

        new Thread(you).start(); // 你 启动用户线程
    }
}

// 上帝
class God implements Runnable{

    /**
     * When an object implementing interface Runnable is used
     * to create a thread, starting the thread causes the object's
     * run method to be called in that separately executing
     * thread.
     * 

     * The general contract of the method run is that it may
     * take any action whatsoever.
     *
     * @see Thread#run()
     */
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            System.out.println("上帝永生");
        }
    }
}

// 你自己
class You implements Runnable{

    /**
     * When an object implementing interface Runnable is used
     * to create a thread, starting the thread causes the object's
     * run method to be called in that separately executing
     * thread.
     * 

     * The general contract of the method run is that it may
     * take any action whatsoever.
     *
     * @see Thread#run()
     */
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 3000; i++) {
            System.out.println("人生不过三万天");
        }
        System.out.println("上帝保佑着你");
    }
}

线程同步

多个线程操作同一个资源

**并发：**同一个对象被多个线程同时操作

注：

处理多线程时，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还想修改这个对象。这时，我们就需要线程同步，线程同步其实就是一种等待机制，多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列，等待前面线程使用完毕，下一个线程再使用。

队列和锁

由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间，在带来方便的同时,也带来了访问冲突问题,为了保证数据在方法中被访问时的正确性,在访问时加入锁机制synchronized ,当一个线程获得对象的排它锁,独占资源﹐其他线程必须等待，使用后释放锁即可。

存在以下问题:
一个线程持有锁会导致其他所有需要此锁的线程挂起;
在多线程竞争下﹐加锁﹐释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时,引起性能问题;
如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁 会导致优先级倒置﹐引起性能问题。

同步方法

synchronized方法和synchronized块

同步块

死锁

多个线程各自占有一些共享的资源，并且等待其他线程占有资源才能运行，而导致两个或者多个线程都在等待对方释放资源，都停止执行的情况，某一个同步块同时拥有“两个以上对象的锁”时，就可能发生“死锁”的问题

**产生死锁的四个必要条件

1. 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用
2. 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放
3. 不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺
4. 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系

上面四个条件破解1个，即可破解死锁

lock（锁）

public class DeadLock {
    public static void main(String[] args) {
        Makeup g1 = new Makeup(0,"李亚东");
        Makeup g2 = new Makeup(1,"臭屁东子");

        g1.start();
        g2.start();

    }

}
class Lipstick{

}
class Mirror{

}
class Makeup extends Thread{
    static Lipstick lipstick =new Lipstick();
    static Mirror mirror = new Mirror();

    int chose ;
    String girlName;

    Makeup(int chose,String girlName){
        this.chose = chose;
        this.girlName = girlName;
    }

    @Override
    public void run() {
        // 化妆
        try {
            makeup();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
    private void makeup() throws InterruptedException {
        if(chose == 0){
            synchronized (lipstick){
                // 获得口红的锁
                System.out.println(this.girlName + "获得了口红锁");
                Thread.sleep(100);
            }
            synchronized (mirror){
                System.out.println(this.girlName + "获得了镜子的锁");
            }
        }else {
            synchronized (mirror){
                // 获得口红的锁
                System.out.println(this.girlName + "获得了镜子锁");
                Thread.sleep(200);
            }
            synchronized (lipstick){
                System.out.println(this.girlName + "获得了口红的锁");
            }
        }
    }
}

synchronized和Lock 的对比

1. Lock是显式锁（手动开启和关闭锁，不能忘记关闭锁）synchronized是隐式锁，出了作用域自动释放
2. Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁
3. 使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有更好地扩展性（提供更多的子类）
4. 优先使用顺序：
   ​ Lock > 同步代码块 (已经进入了方法体，分配了相应资源) > 同步方法（在方法体之外）

线程通信

线程池

public class TestPool {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2);
        // 执行
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        // 关闭
        service.shutdown();
    }
}
class MyThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {

        System.out.println(Thread.currentThread().getName());

    }
}