多线程

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多线程

多线程的理解

多线程。就是同一时间做多个不同的事情
程序：是指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念（在操作系统中运行的程序就是进程）。比如QQ，播放器，游戏等
进程：进程是执行程序的一次执行过程，它是一个动态的概念，是系统资源分配的单位（就是程序中执行的事情）。比如:播放器里面放的每一个音乐，QQ里面的一次聊天等
线程：就是进程中的某一部份，线程是CPU调度和执行的单位。比如：放音乐里面的声音、字幕、图像、看弹幕等。
一个进程可以有多个线程，且每个线程互相不影响。
线程就是独立的执行路径；
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，比如：主线程，gc线程。
main（）称为主线程，为系统接口，用于执行整个程序；
一个进程中，如果开辟了多线程，线程的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统相关，先后顺序不能人为干预。
对于同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制；
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。

线程创建

继承Thread类

 	@Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i <20 ; i++) {
            System.out.println("我在看代码---"+i);
        }
    }
    //总结：线程开启后不一定立即执行，有CPU在决定
    public static void main(String[] args) {
        Demo03  d = new Demo03();
        d.start();

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("我在学习--"+ i);
        }
    }

实现Runnable接口

public class Demo05 implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("我在走路："+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Demo05 demo05 = new Demo05();
        //创建线程对象，通过线程对象来开启我们的线程，代理。
        new Thread(demo05).start();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("我在跑步"+i);
        }

    }

}

Callable接口

package oop;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.*;

public class Demo07 implements Callable<Boolean> {
    private String url;
    private String name;

    public Demo07(String url,String name){
        this.url=url;
        this.name=name;
    }

    @Override
    public Boolean call() {
        WebDownloader1 webDownloader = new WebDownloader1();
        webDownloader.dowmloader(url,name);
        System.out.println("下载了文件名为："+name);
        return true;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Demo07 d1 = new Demo07("url地址","1.jpg");
        //创建执行服务：
        ExecutorService ser = Executors.newFixedThreadPool(1);
        //提交执行
        Future<Boolean> r1 = ser.submit(d1);
        try {
            //获取结果
            boolean rs1= r1.get();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //关闭服务
        ser.shutdown();

    }
}
class WebDownloader1{
    //下载方法
    public void dowmloader(String url,String name){
        try {
            FileUtils.copyURLToFile(new URL(url),new File(name));
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
            System.out.println("IO异常，dowmloader方法出现问题！");
        }

    }
}

静态代理

真实对象和代理对象都要实现同一个接口
代理对象要代理真实角色
代理对象可以做很多真实对象做不了的事情，真实对象专注做自己的事情。

LAMDA

lambda表达式只能有一行代码的情况下才能简化成一行，如果有多行，那么就要用代码块包裹。
前提是接口为函数式接口
多个参数也可以去掉参数类型，要去掉就都去掉，必须加上括号。

线程状态

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-RnzEcvoU-1615778698683)(C:\Users\Administrator\Desktop\11.jpg)]

停止线程

建议线程正常停止—>利用次数，不建议死循环。
建议使用标志位 —> 设置一个标志位
不要使用stop或者destroy等过时或者JDK不建议使用的方法。

package oop;

public class Demo08 implements Runnable{

    //1、设置一个标识位
    private boolean flag= true;

    @Override
    public void run() {
        int i = 0;
        while (flag){
            System.out.println("run.....Thread"+i++);
        }
    }
    //2、设置一个公开的方法停止线程，转换标志位
    public void stop(){
        this.flag=false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Demo08 demo08 = new Demo08();
        new Thread(demo08).start();

        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            System.out.println("main->"+i);
            if (i==900){
                demo08.stop();
                System.out.println("线程该停止了！！");
            }
        }
    }
}

线程休眠
- sleep（时间）指定当前线程阻塞的毫秒数；1000=1s
- sleep存在异常InterruptedException；
- sleep时间达到后线程进入就绪状态；可以模拟网络延时，倒计时等。
- 每一个对象都有一个锁，sleep不会释放锁。
线程礼让
- 礼让线程，让当前正在执行的线程暂停，但不阻塞
- 将线程从运行状态转为就绪状态
- 让CPU重新调度，礼让不一定成功！看CPU心情。
- 调用Thread.yield()方法进行线程礼让

join 合并线程即：插队

public class Demo09 implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("线程vip来了-->"+i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Demo09 demo09 = new Demo09();
        Thread thread = new Thread(demo09);
        thread.start();

        for (int i = 0; i < 500; i++) {
            if (i==200){
                try {
                    thread.join();//插队
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            System.out.println("main-->"+i);
        }
    }
}

守护线程

线程分为用户线程和守护线程；
虚拟机必须保证用户线程执行完毕；
虚拟机不用等待守护线程执行完毕；
如后台记录操作日志，监控内存，垃圾回收等都是守护线程

public class Demo10 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            System.out.println("上帝守护这你！！！");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Demo10 demo10 =new Demo10();
        You you = new You();
        Thread thread = new Thread(demo10);
        thread.setDaemon(true);//将用户线程转换为守护线程
        thread.start();

        new Thread(you).start();

    }
}
class You implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 365; i++) {
            System.out.println("你开心的活着。。。");
        }
        System.out.println("<=====goodbye! world !=====>");
    }
}

线程同步
- 处理多线程问题时，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。这个时候就需要线程同步。
- 线程同步其实是一种等待机制，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。
- 线程同步需要：队列+锁。来解决线程的安全性。使用synchronized关键字
  - 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；
- 方法里面需要修改的内容才需要锁，锁的太多，浪费资源。锁的是需要增删改的内容。

死锁

多线程各自占有一些共享资源，并且相互等待其他线程占有的资源才能运行，而导致两个或者多个线程都在等待对方释放资源，都停止执行的情形。某一个同步块同时拥有"两个以上对象的锁"时，就可能会发生“死锁”的问题。
产生死锁的必要条件：
- 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
- 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。
- 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。
- 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。
上面的条件，我们只要想办法破其中一个或多个条件就可以避免死锁发生。

package oop;
//死锁：多个线程相互拥抱着对方需要的资源，然后形成僵持。
public class Demo14 {
    public static void main(String[] args) {
        Makeup q1 = new Makeup(0,"白雪公主") ;
        Makeup q2 = new Makeup(1,"皇后") ;
        q1.start();
        q2.start();
    }
}
//口红
class Lipstick{
}
//镜子
class Mirror{
}

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

    int choice;//选择
    String girlName; //使用化妆品的人

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

    @Override
    public void run() {
        //化妆
        makeup();
    }
    //化妆，相互持有对方的锁，就是需要拿到对方的资源
    private void makeup(){
        if (choice == 0){
            synchronized (lipstick){//获取口红的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁！");
                try {
                    Thread.sleep(1000);

                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            synchronized (mirror){//获取镜子的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁！");
            }
        }else{
            synchronized (mirror){//获取口红的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得镜子的锁！");
                try {
                    Thread.sleep(2000);

                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            synchronized (lipstick){//获取镜子的锁
                System.out.println(this.girlName+"获得口红的锁！");
            }
        }
    }
}

Lock（锁）
- Jdk5.0开始，Java提供了更强大的同步机制-----通过显式定义同步锁对象来实现同步，同步锁使用Lock对象充当。
- java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。
- ReentrantLock类实现了Lock，它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁。
- synchronized与lock的对比
  - lock是显式锁（手动开启和关闭，别忘记关闭锁）synchronized是隐式锁，处出了作用域自动释放
  - Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁
  - 使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有更好的扩展性（提供更多的子类）
  - 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）
```
package oop;

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Demo15 {
    public static void main(String[] args) {
        Testlock2 t = new Testlock2();
        new Thread(t).start();
        new Thread(t).start();
        new Thread(t).start();
    }
}

class Testlock2 implements Runnable{
    int ticketNums = 10;
    //定义lock锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    @Override
    public void run() {
        while (true){
            try {
                lock.lock();//加锁
                if (ticketNums>0){
                    Thread.sleep(1_000);
                    System.out.println(ticketNums--);
                }else{
                    break;
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }finally {
                lock.unlock();//解锁
            }
        }
    }
}
```

线程协作（生产者消费者模式）

这是一个线程同步问题，生产者和消费者共享同一个资源，并且生产者和消费者相互依赖，互为条件。
- 对于生产者，没有生产产品之前，需要通知消费者等待。而生产了产品之后，有需要马上通知消费者消费
- 对于消费者，在消费之后，要通知生产者已经结束消费，需要生产新的产品以供消费
- 在生产者消费者问题中，仅有synchronized是不够的
  - synchronized可阻止并发更新同一个共享资源，实现了同步
  - synchronized不能用来实现不同线程之前的消息传递（通信）
Java提供了几个方法解决线程之间的通信问题，均是Object类的方法，都只能在同步方法或者同步代码块中使用，否则会抛出异常IIIegalMonitorStateException;
- wait（）：表示线程一直等待，直到其他线程通知，与sleep不同，会释放锁
- wait（long timeout）：指定等待的毫秒数
- notify（）：唤醒一个处于等待状态的线程
- notifyAll（）：唤醒同一个对象上所有调用wait() 方法的线程，优先级别搞的线程优先调度

解决方式

并发协作模型“生产者/消费者模式” —>管程法：建立缓存区，生产者将生产好的数据放入缓冲区，消费者从缓冲区拿出数据，不能直接起生产哪里拿数据。

public class Demo17 {
    public static void main(String[] args) {
        SynContainer container = new SynContainer();
        new Productor(container).start();
        new Consumer(container).start();
    }
}
//生产者
class Productor extends Thread{
    SynContainer container;

    public Productor(SynContainer container){
        this.container=container;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            container.push(new Chicken(i));
            System.out.println("生产了" +i +"只鸡");
        }

    }


}
//消费者
class Consumer extends Thread{
    SynContainer container;

    public Consumer(SynContainer container){
        this.container=container;
    }
    //消费
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println("消费了-->"+container.pop().id+"只鸡");
        }
    }
}
//产品
class Chicken{
    int id; //产品编号

    public Chicken(int id) {
        this.id = id;
    }
}
//缓冲区
class SynContainer{
    //需要一个容器大小
    Chicken [] chickens = new Chicken[10];
    int count = 0;
    //生产者放入产品
    public  synchronized void push(Chicken chicken){
        //如果容器满了，就需要等待消费者消费
        if(count == chickens.length){
            try {
                //生产者等待
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //如果没有满，我们就需要丢入产品
        chickens[count]=chicken;
        count++;
        //可以通知消费者消费了
        this.notifyAll();
    }
    //消费者消费产品
    public synchronized Chicken pop(){
        //判断能否消费
        if (count == 0) {
            //等待生产者生产，消费者等待
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        //如果可以消费
        count--;
        Chicken chicken = chickens[count];
        //吃完了，通知生产者生产
        this.notifyAll();
        return chicken;
    }
}

并发协作模型“生产者/消费者模式”—>信号灯法：通过标志位来判断，如果为true通知生产者生产，消费者停止，为false则通知消费者消费，生产者停止。

public class Demo16 {
    public static void main(String[] args) {
        TV tv = new TV();
        new Player(tv).start();
        new Watcher(tv).start();
    }
}
//生产者--》演员
class Player extends Thread{
    TV tv;
    public Player(TV tv){
        this.tv=tv;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            if (i%2==0){
                this.tv.play("快乐大本营");
            }else{
                this.tv.play("抖音");
            }
        }
    }
}
//消费者--》观众
class Watcher extends Thread{
    TV tv;
    public Watcher(TV tv){
        this.tv=tv;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            this.tv.watch();
        }
    }
}

线程池
- 思路：提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。
- 好处：提高响应速度（减少了场景新线程的时间），降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建），便于线程管理。
  - corePoolSize：核心池的大小
  - maximumPoolSize：最大线程数
  - keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止。
- 使用线程池
  - jdk5.0起提供了线程池相关API: ExecutorService 和Executors
  - ExecutorService：真正的线程池接口。常见子类ThreadPoolExecutor
    - void execute(Runnable command)：执行任务/命令，没有返回值，一般用来执行Runnable；
    - Future submit(Callable task )：执行任务，有返回值，一般又来执行Callable；
    - void shutdown（）：关闭连接池
  - Executors：工具类、线程池的工厂类，用于创建并返回不同类型的线程池。
```
package oop;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class Demo18 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建线程池，创建服务
        //newFixedThreadPool 线程池大小
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);

        //执行
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        // 关闭连接
        service.shutdown();
    }
}
class MyThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
        }
    }
}
```

cutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);

        //执行
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        service.execute(new MyThread());
        // 关闭连接
        service.shutdown();
    }
}
class MyThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-->"+i);
        }
    }
}
```