1.基本概念：程序、进程、线程

程序(program)：为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码，静态对象。
进程(process)：程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程：有它自身的产生、存在和消亡的过程。——生命周期
eg.：运行中的QQ，运行中的MP3播放器程序是静态的，进程是动态的进程作为资源分配的单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域
线程(thread)，进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的一条执行路径。若一个进程同一时间并行执行多个线程，就是支持多线程的线程是调度和执行的单位，每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器(pc)，线程切换的开销小。一个进程中的多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间—>它们从同一堆中分配对象，可以访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便、高效。但多个线程操作共享的系统资源可能就会带来安全的隐患。
　
CPU 的单核和双核
单核CPU，其实是一种假的多线程，因为在一个时间单元内，也只能执行一个线程的任务。
如果是多核的话，才能更好的发挥多线程的效率。（现在的服务器都是多核的）
< 了解即可 >
一个Java应用程序java.exe，其实至少有三个线程：main()主线程，gc()垃圾回收线程，异常处理线程。当然如果发生异常，会影响主线程。

并行与并发

并行：多个CPU同时执行多个任务。比如：多个人同时做不同的事。
并发：一个CPU(采用时间片) " 同时 " ( 并非真实的同时 )执行多个任务。比如：秒杀、多个人做同一件事。

2.线程的分类

Java中的线程分为两类：一种是守护线程，一种是用户线程。它们在几乎每个方面都是相同的，唯一的区别是判断JVM何时离开

守护线程是用来服务用户线程的，通过在start()方法前调用 thread.setDaemon(true)可以把一个用户线程变成一个守护线程
Java垃圾回收就是一个典型的守护线程
若JVM中都是守护线程，当前JVM将退出

多线程程序的优点

提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义，可增强用户体验。
提高计算机系统CPU的利用率
改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程，独立运行，利于理解和修改

3.如何创建多线程？

线程的生命周期

JDK中用Thread.State类定义了线程的几种状态：
新建：当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时，新生的线程对象处于新建状态
就绪：处于新建状态的线程被start()后，将进入线程队列等待CPU时间片，此时它已具备了运行的条件，只是没分配到CPU资源
运行：当就绪的线程被调度并获得CPU资源时,便进入运行状态，run()方法定义了线程的操作和功能
阻塞：在某种特殊情况下，被人为挂起或执行输入输出操作时，让出CPU并临时中止自己的执行，进入阻塞状态
死亡：线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性地中止或出现异常导致结束

线程的生命周期

Thread类的构造器

Thread()：创建新的Thread对象
Thread(String threadname)：创建线程并指定线程实例名
Thread(Runnabletarget)：指定创建线程的目标对象，它实现了Runnable接口中的run方法
Thread(Runnable target, String name)：创建新的Thread对象

Thread类中的常用方法

/**
 * 测试Thread类的常用方法
 * 1.start():启动当前线程，执行当前线程的run()方法
 * 2.run():通常需要重写Thread类中的此方法，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中
 * 3.currentThread(): 静态方法，返回当前代码执行的线程
 * 4.getName():获取当前线程的名字
 * 5.setName():设置当前线程的名字
 * 6.yield():释放当前CPU的执行权
 * 7.join():在线程a中调用线程b的join(),此时线程a就进入阻塞状态，直到线程b完全执行完以后，线程a才结束阻塞状态。
 * 8.stop():已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程。
 * 9.sleep(long millitime)：让当前线程“睡眠”指定时间的millitime毫秒)。在指定的millitime毫秒时间内，当前线程是阻塞状态的。
 * <调用sleep(t)存在(InterruptedException)异常，但父类Thread中的run()并未有异常，由于子类重写父类中声明的方法时，抛出的异常不可大于父类，故此时只可用 try-catch(-finally)进行异常的处理，而不可直接抛出>
 * 10.isAlive()：返回boolean，判断线程是否还活着
 */

创建多线程的方式一：继承Thread类

1.创建一个类，使它继承于 Thread 类
2.重写 Thread 类中的 run 方法
3.实例化子类
4.调用 Thread 类中声明的 start() 方法，启动线程

<如果出现子类的多个实例化对象去操作一个数（eg.抢票）一般将这个数设置为static ，但仍会有线程安全的问题，可类比面向对象时学的懒汉式单例模式存在的线程安全>

// 创建线程
public class Demo_02 {
    public static void main(String[] args) {
        new testThread().start();
        System.out.println("===========================");
        new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                if (i % 10 == 0){
                    System.out.println("************" + i);
                }
            }
        }).start();
    }
}

class testThread extends Thread{

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            if (i % 5 == 0){
                System.out.println("================" + i);
            }
        }
    }
}

在这里插入图片描述

创建多线程的方式二：实现Runnable 接口

方法一和方法二的相同点:
1.两种方式都需要重写run()
2将线程要执行的逻辑声明在run()中

开发中：优先选择：实现Runnable接口的方式
why ?
1.实现的方式更适合来处理多个线程有共享数据的情况
2.实现的方式没有类的单继承性的局限
but 仍会有类似方法一中的线程安全的问题

public class Demo_03 {
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建实现类的对象
        testRunnable R = new testRunnable();
        //4.将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
        Thread t = new Thread(R);
        //5.通过Thread类的对象调用start()
        t.start();
        
//        也可直接匿名对象
//        new Thread(new Runnable() {
//            @Override
//            public void run() {
//                System.out.println("=================");
//            }
//        }).start();
    }
}

//1.创建一个实现了Runnable接口得类
class testRunnable implements Runnable {

    //2.实现类去实现Runnable中的抽象方法:run()
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("========");
    }
}

创建多线程的方式三：实现Callable接口 (JDK5.0新增)

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

/**
 * 创建多线程的方式三：实现Callable接口 ---> JDK 5.0新增
 *
 * 如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口创建多线程方式强大？
 *      1.call()可以有返回值的。
 *      2.call()可以抛出异常，被外面的操作捕获，获取异常的信息
 *      3.Callable是支持泛型的
 *      4.需要借助FutureTask类，比如获取返回结果
 */
//1.创建一个实现Callable的实现类
class NumThread implements Callable{

    //2.实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
    @Override
    public Object call() throws Exception {
        int sum = 0;
        for(int i = 1;i <= 100;i++){
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(i);
                sum += i;
            }
        }
        return sum;
    }
}

public class ThreadNew {
    public static void main(String[] args) {
        //3.创建Callable接口实现类的对象
        NumThread numThread = new NumThread();

        //4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象
        FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread);

        //5.将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，并调用start()
        new Thread(futureTask).start();

        try {
            //6.获取Callable中call方法的返回值
            //get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值。
            Object sum = futureTask.get();
            System.out.println("总和为:" + sum);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Future 接口：

可以对具体Runnable、Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果等。
FutrueTask是Futrue接口的唯一的实现类
FutureTask同时实现了Runnable, Future接口。它既可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值

创建多线程的方式四：使用线程池

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

/**
 * 创建多线程的方式四：使用线程池
 *
 * 好处：
 *      1.提高响应速度（减少了创建新线程的时间）
 *      2.降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
 *      3.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
 *
 * 面试题：创建多线程有几种方式？四种！
 */

class NumberThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for(int i = 0;i <= 100;i++){
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}

class NumberThread1 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for(int i = 0;i <= 100;i++){
            if(i % 2 != 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}

public class ThreadPool {
    public static void main(String[] args) {

        //1. 提供指定线程数量的线程池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
        ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service;
        //设置线程池的属性
//        System.out.println(service.getClass());
//        service1.setCorePoolSize(15);
//        service1.setKeepAliveTime();

        //2.执行指定的线程的操作。需要提供实现Runnable接口或Callable接口实现类的对象
        service.execute(new NumberThread());  //适合适用于Runable
        service.execute(new NumberThread1());  //适合适用于Runable

//        service.submit(Callable callable);   //适合适用于Callable

        //3.关闭连接池
        service.shutdown();
    }
}

4.线程的调度 &优先级

Java 中的线程调度

同优先级线程组成先进先出队列（先到先服务），使用时间片策略
对高优先级，使用优先调度的抢占式策略

Java 中的优先级

MAX_PRIORITY：10
MIN _PRIORITY：1
NORM_PRIORITY：5 —>默认优先级
涉及的方法
Thread.currentThread().getPriority() ：返回线程优先值
setPriority(intnewPriority) ：改变线程的优先级

说明:高优先级的线程要抢占低优先级线程cpu的执行权。但是只是从概率上讲，高优先级的线程高概率的情况下被执行。并不意味着只有当高优先级的线程执行完以后，低优先级的线程才会被执行。

5.线程的同步

同步处理实现Runnable的线程安全问题

/**
 * @author nuo
 * @version 1.0
 * @description: 同步处理实现Runnable的线程安全问题
 * @date 2021/12/9 23:51
 */

/*
 * 在java中，我们通过同步机制，来解决线程的安全问题。
 *
 * 方式一：同步代码块
 * synchronized(同步监视器){
 *      //需要被同步的代码
 *  }
 *  说明：1.操作共享数据的代码，即为需要被同步的代码 --->不能包含代码多了，也不能包含代码少了。
 *       2.共享数据：多个线程共同操作的变量。比如：ticket就是共享数据
 *       3.同步监视器，俗称：锁。任何一个类的对象，都可以来充当锁。
 *          要求：多个线程必须要共用同一把锁。
 *
 * 方式二：同步方法
 *      如果操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中，我们不妨将此方法声明同步的
 *
 * 同步的方式，解决了线程的安全问题。---好处
 * 操作同步代码时，只能有一个线程参与，其他线程等待。相当于是一个单线程的过程，效率低。---局限性
 */

public class testSynchronized1 {
    public static void main(String[] args) {
        Synchronized1_1 s1 = new Synchronized1_1();
        Thread t1 = new Thread(s1);
        Thread t2 = new Thread(s1);

        Synchronized1_2 s2 = new Synchronized1_2();
        Thread t3 = new Thread(s2);
        Thread t4 = new Thread(s2);

//        可自行设定线程名
//        t1.setName("1_1_1");

        t1.start();
        t2.start();

        t3.start();
        t4.start();

    }
}

class Synchronized1_1 implements Runnable{

    private static int cnt = 0;

    public Synchronized1_1() {
    }

    //方法 1 :
    @Override
    public void run() {
        //此时所默认为当前类 Synchronized1_1 所 new 的实体对象
        synchronized (this){
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                if (i % 5 == 0){
                    System.out.println(Thread.currentThread() + " : " + i);
                }
            }
        }
    }
}

class Synchronized1_2 implements Runnable{
    private static int cnt = 0;

    public Synchronized1_2() {
    }

    //方法 2 :
    @Override
    public void run() {
        show();
    }

    //此时所默认为当前类 Synchronized1_2
    private synchronized static void show(){
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            if (i % 5 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread() + " : " + i);
            }
        }
    }
}

同步处理继承Thread类的线程安全问题

/**
 * @description: 同步处理继承Thread类的线程安全问题
 * @author nuo
 * @date 2021/12/10 0:26
 * @version 1.0
 */

/**
 * 方式一：同步代码块
 * 方式二：同步方法
 */

public class testSynchronized2 {
    public static void main(String[] args) {
        // => 俩对象 ,but 前提 : 同一把锁
        Synchronized2_1 s1 = new Synchronized2_1();
        Synchronized2_1 s2 = new Synchronized2_1();
        s1.start();
        s2.start();
    }
}

class Synchronized2_1 extends Thread{

    //方式一：同步代码块
    @Override
    public void run() {

        //获取当前类作为对象,不可直接使用 this; 详情参上
        //synchronized (this){

        synchronized (getClass()){
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread());
            }
        }
    }
}

class Synchronized2_2 extends Thread{

    //方式二：同步方法 (可参照方式一)
    @Override
    public void run() {
        show();
    }

    private synchronized static void show(){
        System.out.println(Thread.currentThread());
    }
}

Lock锁方式解决线程安全问题

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * @author nuo
 * @version 1.0
 * @description: TODO Lock锁方式解决线程安全问题
 * @date 2021/12/10 1:32
 */

/*
 * 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。
 *
 * 从JDK 5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——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。
 */

/*
 * 解决线程安全问题的方式三：lock锁--->JDK5.0新增
 *
 * 注意：如果同步代码有异常，要将unlock()写入finally语句块
 *
 * 1. 面试题：synchronized 与 Lock的异同？
 *    相同：二者都可以解决线程安全问题
 *    不同：synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器
 *         Lock需要手动的启动同步（lock()），同时结束同步也需要手动的实现（unlock()）
 *
 * 2.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）
 *
 * 面试题：如何解决线程安全问题？有几种方式
 */

public class testLock {
    public static void main(String[] args) {
        Lock lock = new Lock();
        new Thread(lock).start();
        new Thread(lock).start();
        new Thread(lock).start();
    }
}

class Lock implements Runnable {

    private int cnt = 0;
    //1.实例化ReentrantLock
    ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                //2.调用锁定方法：lock()
                lock.lock();
                Thread.sleep(100);
                if (cnt < 100) {
                    System.out.println(Thread.currentThread() + ":卖出第 " + (++cnt));
                }else{
                    break;
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                //3.调用解锁方法：unlock()
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}