一.线程和进程的概念
1.进程
- 概念：进程就是正在运行的程序，是系统进行资源分配和调用的独立单位，每一个进程都有他自己的内存空间和系统资源。
- 多进程的意义：单进程计算机只能做一件事情，而我们现在的计算机都可以一遍玩游戏（游戏进程），一遍听音乐（音乐进程），我们常见的操作系统都是多进程操作系统，例如Windows，Linux等。
- 思考：对于单核计算机来说，游戏进程和音乐进程是同时进行的吗？当然不是，因为CPU在某个时间点上只能做一件事情，计算机是在游戏进程和音乐进程间做着频繁切换，且切换速度很快，所以，我们感觉游戏和音乐在同时进行，其实并不是同时执行的。多进程的作用不是提高执行速度，而是提高CPU的使用率。
2.线程
- 概念：每个进程内部又可以执行多个任务（比如我们在qq音乐里面可以一边听歌一边搜索歌曲），而这每个任务我们就可以看成是一个线程，是程序使用CPU的基本单位。所以进程是拥有资源的基本单位，线程是CPU调度的基本单位。
- 多线程的意义：多线程不是提高应用程序的执行速度，而是为了提高应用程序的使用率。
如何理解这句话呢？我们程序在运行的过程当中，都是在抢CPU的时间片(执行权)，如果是多线程的程序，那么在抢到CPU的执行权的概率应该比单线程程序抢到的概率要大。那么也就是说，CPU在多线程程序中执行的时间要比单线程多，所以就提高了程序的使用率。但是即使是多线程程序，那么他们中的哪个线程能抢占到CPU的资源呢，这个是不确定的，所以多线程具有随机性。
二.并行和并发的区别
你吃饭吃到一半，电话来了，你一直到吃完了以后才去接，这就说明你不支持并发也不支持并行。
你吃饭吃到一半，电话来了，你停了下来接了电话，接完后继续吃饭，这说明你支持并发。 （不一定是同时的）
你吃饭吃到一半，电话来了，你一边打电话一边吃饭，这说明你支持并行。
1.并发
指应用能够交替执行不同的任务
2.并行
指应用能够同时执行不同的任务
四.Java程序的运行原理和JVM的启动
1.Java程序的运行
Java命令会启动java虚拟机，启动JVM，等于启动了一个应用程序，也就是启动了一个进程。该进程会自动启动一个 “主线程” ，然后主线程去调用某个类的 main 方法，所以 main方法运行在主线程中。
2.JVM的启动是多线程的吗？
JVM启动至少启动了垃圾回收线程和主线程，所以是多线程的。
三.多线程程序实现
由于线程是依赖进程而存在的，所以我们应该先创建一个进程出来。而进程是由系统创建的，所以我们应该去调用系统功能创建一个进程。但是Java是不能直接调用系统功能的，所以，我们没有办法直接实现多线程程序。但是呢?Java可以去调用C/C++写好的程序来实现多线程程序。由C/C++去调用系统功能创建进程，然后由Java去调用这样的东西，然后提供一些类供我们使用。我们就可以实现多线程程序了。
1.方式一：继承Thread类
（1）案例演示
package com.westmo3.demo3;
public class MyDemo1 {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("主线程开始执行");
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();//启动子线程
System.out.println("主线程执行完毕");
}
}
class MyThread extends Thread{
@Override
public void run() {
System.out.println("子线程执行了");
}
}
（2）Thread类中基本方法的使用
public final String getName()：获取线程名称
public final void setName(String name)：设置线程名称
public static Thread currentThread()：获取当前执行的线程
public final int getPriority() ：获取线程的优先级(线程的默认优先级是5)
public final void setPriority(int newPriority)：设置线程的优先级
public static void sleep(long millis) ：线程休眠
public final void join() 意思就是: 等待该线程执行完毕了以后,其他线程才能再次执行，注意事项: 在线程启动之后,在调用方法
public static void yield(): 暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。
public final void setDaemon(boolean on)：将该线程标记为守护线程或用户线程。当正在运行的线程都是守护线程时，Java 虚拟机退出。 该方法必须在启动线程前调用。
public final void stop()：停止线程的运行
public void interrupt()：中断线程(这个翻译不太好),查看API可得当线程调用wait(),sleep(long time)方法的时候处于阻塞状态,可以通过这个方法清除阻塞
案例演示
package com.westmo3.demo3;
public class MyDemo1 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
System.out.println("主线程开始执行");
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();//启动子线程
thread.sleep(2000);//让线程睡眠2s
MyThread myThread = new MyThread("1号线程");//利用有参构造该线程起个名字
MyThread myThread1 = new MyThread("2号线程");
MyThread myThread2 = new MyThread("3号线程");
myThread.start();
myThread.join();//可以让多个线程顺序执行
myThread1.start();
myThread1.join();
myThread2.start();
myThread2.join();
System.out.println("主线程执行完毕");
}
}
class MyThread extends Thread{
public MyThread() {
}
public MyThread(String s) {
super(s);
}
@Override
public void run() {
//获取当前线程的线程名
//System.out.println(this.getName()+"-子线程执行了");
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-子线程执行了");
}
}
2.方式二：实现Runnable接口
package com.westmo3.demo3;
public class MyDemo2 {
public static void main(String[] args) {
MyThread1 myThread1 = new MyThread1();
Thread thread = new Thread(myThread1);
thread.start();
Thread thread1 = new Thread(myThread1);
thread1.start();
}
}
class MyThread1 implements Runnable{
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"="+i);
}
}
}
3.方式三：实现 Callable 接口。 相较于实现 Runnable 接口的方式，方法可以有返回值，并且可以抛出异常。
package com.westmo3.demo3;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.FutureTask;
public class MyDemo3 {
public static void main(String[] args) {
thread thread = new thread();
FutureTask<Integer> task = new FutureTask<Integer>(thread);
Thread thread1 = new Thread(task);
thread1.start();
}
}
class thread implements Callable<Integer>{
@Override
public Integer call() throws Exception {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"="+i);
}
return 200;
}
}
五.案例分析引出线程安全问题
案例：某电影院目前正在上映贺岁大片，共有100张票，而它有3个售票窗口售票，请设计一个程序模拟该电影院售票。
分析：根据题目我们知道，这三个窗口买票是同时进行的，我们可以用三个线程来表示这三个窗口。
package com.westmo3.demo3;
public class MyDemo4 {
public static void main(String[] args) {
mythread th1 = new mythread();
mythread th2 = new mythread();
mythread th3 = new mythread();
th1.setName("窗口1");
th2.setName("窗口2");
th3.setName("窗口3");
th1.start();
th2.start();
th3.start();
}
}
class mythread extends Thread{
static int piao=100;//设置为共享变量，因为三个线程共同卖这100张
@Override
public void run() {
while(true){
if (piao>0) {
try {
Thread.sleep(10);//用线程睡眠来演示网络延迟
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(this.getName()+"正在出售"+(piao--)+"票");
}
}
}
}
从代码运行可以看出，出现了同票，0票甚至负票的情况，这些问题其实就是多线程环境下的数据安全问题。当其中一个线程抢得执行权执行时，当这个线程还没有执行完时，另一个线程又抢到了执行权。这就是问题发生得本质。
解决办法：把多个语句操作共享数据的代码给锁起来，让任意时刻只能有一个线程执行即可。
（1）同步代码块方式
- 格式
synchronized(对象){ //同步代码代码块上的锁，是一个互斥锁。
死循环
需要同步的代码;
}
- 弊端：它虽然解决了多线程得安全问题，但当线程相当多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中会降低程序的运行效率。
- 案例演示
package com.westmo3.demo3;
public class MyDemo {
public static void main(String[] args) {
mythread1 th1 = new mythread1();
mythread1 th2 = new mythread1();
mythread1 th3 = new mythread1();
th1.setName("窗口1");
th2.setName("窗口2");
th3.setName("窗口3");
th1.start();
th2.start();
th3.start();
}
}
class mythread1 extends Thread{
static int piao=100;//设置为共享变量，因为三个线程共同卖这100张
static Object obj=new Object();//三个线程的锁对象必须是同一个
@Override
public void run() {
while(true) {
synchronized (obj) {//线程进入同步代码块，就持有了锁，那么 其他两个线程，就在同步代码块外面等着
if (piao > 0) {
try {
Thread.sleep(20);//用线程睡眠来演示网络延迟
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(this.getName() + "正在出售" + (piao--) + "票");
}
}
// 这个线程出了同步代码块，就 会把锁对象释放掉，这时候三个线程再次争抢时间片
}
}
}
（2）同步方法：就是把关键字加到方法上
同步方法的锁对象: 是this
静态同步方法的锁对象:就是当前类对应的字节码文件对象
package com.westmo3.demo3;
public class MydDemo5 {
public static void main(String[] args) {
Mythread mythread = new Mythread();
Thread th1 = new Thread(mythread);
Thread th2 = new Thread(mythread);
Thread th3 = new Thread(mythread);
th1.setName("窗口1");
th2.setName("窗口2");
th3.setName("窗口3");
th1.start();
th2.start();
th3.start();
}
}
class Mythread implements Runnable{
static int piao=100;
int i=1;
@Override
public void run() {
while(true) {
if(i%2==0) {
Buypiao();//同步方法
}else {
Buypiao1();//静态同步方法
}
}
}
public synchronized void Buypiao1() {//同步方法的锁对象是this
if (piao>0) {
try {
Thread.sleep(20);//用线程睡眠来演示网络延迟
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在出售"+(piao--)+"票");
}
}
public static synchronized void Buypiao() {//静态同步方法的锁对象是当前类的字节码对象
if (piao>0) {
try {
Thread.sleep(20);//用线程睡眠来演示网络延迟
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在出售"+(piao--)+"票");
}
}
}
（3）Java中锁的知识
- java的内置锁：每个java对象都可以用做一个实现同步的锁，这些锁成为内置锁。 线程进入同步代码块或方法的时候会自动获得该锁，在退出同步代码块或方法时会释放该锁。 获得内置锁的唯一途径就是进入这个锁的保护的同步代码块或方法。
java内置锁是一个互斥锁，这就是意味着最多只有一个线程能够获得该锁，
当线程A尝试去获得线程B持有的内置锁时，线程A必须等待或者阻塞，
直到线程B释放这个锁，如果B线程不释放这个锁，那么A线程将永远等待下去。 - java的对象锁和类锁：java的对象锁和类锁在锁的概念上基本上和内置锁是一致的，但是，两个锁实际是有很大的区别的，对象锁是用于对象实例方法，或者一个对象实例上的，类锁是用于类的静态方法或者一个类的class对象上的。我们知道，类的对象实例可以有很多个，但是每个类只有一个class对象，所以不同对象实例的对象锁是互不干扰的，但是每个类只有一个类锁。但是有一点必须注意的是，其实类锁只是一个概念上的东西，并不是真实存在的，它只是用来帮助我们理解锁定实例方法和静态方法的区别的。
六.JDK1.5之后的Lock锁的使用
1.概述
虽然我们可以理解同步代码块和同步方法的锁对象问题，但是我们并没有直接看到在哪里加上了锁，在哪里释放了锁，为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock。
2.使用：void lock() 加锁 ，void unlock() 释放锁
3.案例演示
package com.westmo3.demo3;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
public class MyDemo5 {
public static void main(String[] args) {
MyThrad1 myThrad1 = new MyThrad1();
Thread th1 = new Thread(myThrad1);
Thread th2 = new Thread(myThrad1);
Thread th3 = new Thread(myThrad1);
th1.setName("窗口1");
th2.setName("窗口2");
th3.setName("窗口3");
th1.start();
th2.start();
th3.start();
}
}
class MyThrad1 implements Runnable{
static int piao=100;
static ReentrantLock reentrantLock=new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while(true){
reentrantLock.lock();
if(piao>0){
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在出售"+(piao--)+"票");
}
reentrantLock.unlock();
}
}
}
