第十七章 多线程基础

一、线程相关概念（P580）

1. 程序

程序：是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。
简单说就是代码。

2. 进程

（1）进程是指运行中的程序，比如我们使用QQ，就启动了一个进程，操作系统会为该进程分配内存空间。
（2）进程是程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是动态过程，有它自身的产生、存在和消亡的过程。

3. 线程

（1）线程由进程创建，是进程的一个实体。
（2）一个进程可以拥有多个线程。

（1）单线程：同一时刻，只允许执行一个线程。
（2）多线程：同一时刻，可以执行多个线程。比如：一个QQ进程，可以同时打开多个聊天窗口；一个迅雷进程，可以同时下载多个文件。

（1）并发：同一时刻，多个任务交替执行。单核 cpu 实现的多任务就是并发。
（2）并行：同一时刻，多个任务同时执行。多核 cpu 可以实现并行。

二、线程基本使用

1. 创建线程的两种方式

在 Java 中线程使用有两种方法
（1）继承 Thread 类，重写 run 方法。
（2）实现 Runnable 接口，重写 run 方法。

2. 线程应用1 - 继承 Thread 类

public class Demo extends Thread{

    public static void main(String[] args) {

        /*
        public synchronized void start() {
            start0();
        }
        private native void start0();
        start0() 是native方法，是 JVM 调用, 底层是 c/c++实现
         */
        Demo demo = new Demo();
        demo.start();
    }

    @Override
    public void run() {
        // 重写run方法
    }
}

【start()】方法调用【start0()】方法后，该线程并不一定会立马执行，只是将线程变成了可运行状态。具体什么时候执行，取决于 CPU，由 CPU 统一调度。

3. 线程应用2 - 实现 Runnable 接口

Java 是单继承的，在某些情况下一个类可能已经继承了某个父类，既不能再继承 Thread。

public class Demo implements Runnable{

    public static void main(String[] args) {

        Demo demo = new Demo();
        Thread thread = new Thread(demo);
        thread.start();
    }

    @Override
    public void run() {
        // 重写run方法
    }
}

三、继承 Thread vs 实现 Runnable 的区别

（1）从 Java 的设计来看，通过继承 Thread 或者实现 Runnable 接口来创建线程本质上没有区别，从 jdk 帮助文档我们可以看到 Thread 类本身就实现了 Runnable 接口。
（2）实现 Runnable 接口方式更加适合多个线程共享一个资源的情况，并且避免了单继承的限制，建议使用 Runnable。

四、线程终止

基本说明
（1）当线程完成任务后，会自动退出。
（2）还可以通过 使用变量 来控制 run 方法退出的方式停止线程，即 通知方式。

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        AThread at = new AThread();
        new Thread(at).start();
        
        at.setLoop(false);
    }
}

class AThread implements Runnable{

    // 步骤1：定义标记变量，默认为true
    boolean loop = true;

    @Override
    public void run() {
        // 步骤2：将loop作为循环条件
        while (loop){
            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    // 步骤3：提供公共的set方法，用于更新loop
    public void setLoop(boolean loop) {
        this.loop = loop;
    }
}

五、线程常用方法

1.常用方法第一组

（1）setName：设置线程名称，使之与参数 name 相同
（2）getName：返回该线程的名称
（3）start：使该线程开始执行；Java 虚拟机底层调用该线程的【start0()】方法
（4）run：调用线程对象 run 方法
（5）setRriority：更改线程的优先级
（6）getPriority：获取线程的优先级
（7）sleep：在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行）
（8）interrupt：中断线程

注意事项和细节：
（1）start 底层会创建新的线程，调用 run 方法。
（2）线程优先级的范围：1、5、10。
（3）interrupt，中断线程，但并没有真正的结束线程。所以一般用于中断正在休眠线程。
（4）sleep：线程的静态方法，使当前线程休眠。

    /**
     * The minimum priority that a thread can have.
     */
    public final static int MIN_PRIORITY = 1;

   /**
     * The default priority that is assigned to a thread.
     */
    public final static int NORM_PRIORITY = 5;

    /**
     * The maximum priority that a thread can have.
     */
    public final static int MAX_PRIORITY = 10;

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        T t = new T();
        t.start();

        // 中断
        t.interrupt();
    }
}

class T extends Thread{

    @Override
    public void run() {

        try {
            Thread.sleep(20000);
        } catch (InterruptedException e) {
            // 当该线程执行到一个interrupt方法时，就会catch一个异常。加入业务代码。
            System.out.println("被interrupt了");
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

2.常用方法第二组

（1）yield：线程的礼让。让出cpu，让其他线程执行，但礼让的时间不确定，所以也不一定礼让成功。
（2）join：线程的插队。插队的线程一旦插队成功，则肯定先执行完插入的线程所有的任务。

案例：main 线程创建一个子线程，每隔 1s 输出 hello，输出20次，主线程每隔1秒，输出hi，输出20次。要求两个线程同时执行，当主线程输出5次后，就让子线程运行完毕，主线程再继续。

public class Demo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        T t = new T();
        t.start();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println("hi"+i);
            if (i==5){
                // 让子线程插队执行完成
                t.join();
            }
        }
    }
}

class T extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("hello"+i);
        }
    }
}

3. 用户线程和守护线程

用户线程和守护线程：
（1）用户线程：也叫工作线程，当线程的任务执行完或通知方式结束。
（2）守护线程：一般是为工作线程服务的，当所有的用户线程结束，守护线程自动结束。
（3）常见的守护线程：垃圾回收机制。

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        T t = new T();
        // 设置为守护线程
        t.setDaemon(true);
        t.start();
    }
}

六、线程的生命周期

1. JDK 中用 Thread.State 枚举表示了线程的状态

七、Synchronized

1. 线程同步机制

（1）在多线程编程中，一些敏感数据不允许被多个线程同时访问，此时就使用同步访问技术，保证数据在任何同一时刻，最多有一个线程访问，以保证数据的完整性。
（2）线程同步，即当有一个线程在对内存进行操作时，其他线程都不可以对这个内存地址进行操作，直到该线程完成操作，其他线程才能对该内存地址进行操作。

2. 同步具体方法-Synchronized

（1）同步代码块

synchronized(对象){ // 得到对象的锁，才能操作同步代码
	// 需要被同步代码;
}

（2）Synchronized 还可以放在方法声明中，表示整个方法-为同步方法

public synchronized void m(String name){
	// 需要被同步代码;
}

八、互斥锁

（1）1.Java语言中，引入了对象互压锁的概念，来保证共享数据操作的完整性。
（2）每个对象都对应于一个可称为“互序锁”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。
（3）关键字 synchronized 来与对象的互压锁联系。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。
（4）同步的局限性：导致程序的执行效率要降低。
（5）同步方法（非静态的）的锁可以是 this，也可以是其他对象（要求是同一个对象）。
（6）同步方法（静态的）的锁为当前类本身。

注意事项和细节
（1）同步方法如果没有使用 static 修饰：默认锁对象为 this。
（2）如果方法使用 static 修饰，默认锁对象：当前类.class。
（3）实现步骤：
1️⃣需要先分析上锁的代码
2️⃣选择同步代码块（优先）或同步方法
3️⃣要求多个线程的锁对象为同一个！

九、线程的死锁

基本介绍
多个线程都占用了对方的锁资源，但不肯相让，导致了死锁，在编程是一定要避免死锁的发生。

public class Demo {

    public static void main(String[] args) {
        //模拟死锁现象
        DeadLockDemo A = new DeadLockDemo(true);
        A.setName("A 线程");
        DeadLockDemo B = new DeadLockDemo(false);
        B.setName("B 线程");
        A.start();
        B.start();
    }

}


class DeadLockDemo extends Thread {
    static Object o1 = new Object();// 保证多线程，共享一个对象,这里使用 static
    static Object o2 = new Object();
    boolean flag;

    public DeadLockDemo(boolean flag) {//构造器
        this.flag = flag;
    }

    @Override
    public void run() {
        //下面业务逻辑的分析
        //1. 如果 flag 为 T, 线程 A 就会先得到/持有 o1 对象锁, 然后尝试去获取 o2 对象锁
        //2. 如果线程 A 得不到 o2 对象锁，就会 Blocked
        //3. 如果 flag 为 F, 线程 B 就会先得到/持有 o2 对象锁, 然后尝试去获取 o1 对象锁
        //4. 如果线程 B 得不到 o1 对象锁，就会 Blocked
        if (flag) {
            synchronized (o1) {//对象互斥锁, 下面就是同步代码
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入 1");
                synchronized (o2) { // 这里获得 li 对象的监视权
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入 2");
                }
            }
        } else {
            synchronized (o2) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入 3");
                synchronized (o1) { // 这里获得 li 对象的监视权
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 进入 4");
                }
            }
        }
    }
}

十、释放锁

1. 下面操作会释放锁

（1）当前线程的同步方法、同步代码块执行结束
案例：上厕所，完事出来
（2）当前线程在同步代码块、同步方法中遇到 break、return。
案例：没有正常的完事，经理叫他修改bug，不得已出来
（3）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
案例：没有正常的完事，发现忘带纸，不得已出来
（4）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。
案例：没有正常完事，觉得需要配酿下，所以出来等会再进去

2. 下面操作不会释放锁

（1）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，不会释放锁
案例：上厕所，太困了，在坑位上胖了一会
（2）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
提示：应尽量避免使用 suspend()和 resume() 来控制线程，方法不再推荐使用