第六周笔记

线程:还会涉及到一些名词概念:
程序,进程,线程,多进程,多线程

进程:是一个运行中的程序的实例。
进程的两个特点:
(1)是一个实体,都有自己独立的地址空间,分为文本区域,数据区域和堆栈。
文本区域用来存储编写的程序的代码,数据区域用来存储运行时所需要的
数据(动态分配的内存),堆栈用来存储运行时涉及到的指令和本地变量
(2)是一个”运行中的程序”,程序本身是一个没有生命的实体,只有当处理器
赋予它生命时,它才能称之为一个活动的实体,即进程。
进程是操作系统级别的基本单元。
通俗点说:进程就是操作系统运行的一个任务(一个应用程序运行时,就对应一个进程)
(3)线程:是进程里的一个任务,是一个顺序执行流。
有自己独立的堆栈,与其他线程共享进程的地址空间
(4)多进程:针对于古老的操作系统来说,现在的操作系统都是多进程的。
可以同时运行多个程序
(5)多线程:一个进程中的多个任务,可以同时进行多个顺序执行流。
好处:
1)提高cpu的资源利用率
2)可以共享同一个资源(静态资源,同一个对象实例)
并发原理:
cpu在一个时间片段里,只能做一件事。微观上,cpu是将时间细分成
很多个小的时间片段,尽可能的将时间片段平均分给多个线程,所以
针对于某一个线程来说,是走走停停,断断续续的。但是在宏观上,
人类感觉不出,看似是这些线程是同时进行的,这就是并发原理。

线程的状态图解析:
(1) 新建状态: 即新建一个线程对象,设置好需要执行的任务
(2) 就绪状态: 调用线程的start方法,进入准备状态,等待cpu分配时间片段
(3) 运行状态: 当cpu将时间片段给了线程对象后,线程开始执行任务。
(4) 阻塞状态:正在运行中的线程由于某种原因,放弃了cpu的使用权
即该线程放弃时间片段,进入阻塞状态。
阻塞状态分为三种:
等待阻塞: 运行中的线程调用wait方法时,jvm将
此线程放入等待池中
同步阻塞:运行中的线程想要获取同步的锁对象时,如果锁对象被其他占用,
则,jvm将此线程放入锁池中
其他阻塞: 当线程中执行到阻塞方法或者是Thread.sleep()或者是其他线程的join
时,该线程进行阻塞状态
(5) 当线程执行完任务后,表示结束。

线程的创建方式(3种)
(1)继承Thread类,重写run方法,定义任务内容。然后调用
start方法,用于启动线程。(切记,不是调用run方法)
(2)实现接口Runnable,重写run方法,定义任务内容,然后将任务
传给Thread对象,然后由Thread调用strat方法,执行任务
(3)使用FutureTask创建对象,再使用Callable创建子类对象,
重写call方法(相当于run方法),再将Callable对象传给
FutureTask,再将FutureTask对象传给Thread对象,调用
start方法,启动线程

第二种方式与第一种比较,
(1)将线程对象和任务对象分开,降低了耦合度,便于维护
(2)避免了java中单继承的限制
(3)适合相同的任务代码块处理同一个资源
第三种方式:call方法带有返回值。

线程API:
常用构造器:
Thread(Runnable r):
创建一个指定任务的线程对象
Thread(Runnable r,String name)
创建一个指定任务,并且指定名称的线程对象
Thread(String name)
创建一个指定名称的线程对象
常用方法:

练习:
桌子上总共有20个豆子,有两个人来取豆子,每个人每次只
能取一个豆子。并输出桌子上剩余的豆子数。

线程的优先级:
1-10,10为最高级别,1为最低级别,5为默认级别
Thread.MIN_PRIORITY–最小优先级
Thread.MAX_PRIORITY–最高优先级
Thread.NORM_PRIORITY–默认优先级

守护线程:线程分两类,一类是普通线程(前台线程),
一类是守护线程(后台线程)。
当线程只剩下守护线程后,所有线程都结束。

static sleep(long time):
线程的静态方法,用于使当前线程进入阻塞状态,时间为time毫秒。
time毫秒后,会进入就绪状态。如果期间被打断,会出现异常
InterruptException

join():
作用是将当前线程插入到某一个线程中,使某一个线程进入阻塞状态。
当前线程执行完后,另一个线程进入就绪状态。
void interrupt()
打断阻塞状态下的线程对象。
static void yield()
线程对象让步的功能:让出时间片段,此线程进入就绪状态。
static void yield()
线程对象让步的功能:让出时间片段,此线程进入就绪状态。

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同步锁:
当多个线程操作临界资源时,可能会出现线程安全隐患问题。
临界资源可能是:
(1)某一个静态变量
(2)某一个实例变量
如果想解决这样的问题,需要使用同步操作。

异步操作:多线程的并发操作,相当于各干各的
同步操作:相当于一个做完,另一个再做。

线程在内部提供了一个内置的锁机制保证原子性,用于线程进行同步操作。
锁需要两点:
(1) 锁是一个对象,
(2) 如果想进行同步,多个现象操作的必须是同一个锁
synchronized(锁对象的引用){
需要同步的代码块
}
锁机制:当一个线程进入同步的代码块后,就会获得锁对象的使用权。其他线
程如果执行到此处,会发现锁对象被占用,只能处于等待状态(锁池),
当线程执行完同步的代码后或者出现异常,都会自动释放锁。

合适的锁对象:
必须是一个引用类型,而且必须使多个线程都可以使用这个锁对象,
因此this对象比较适合

同步代码块的范围:
(1)可以是方法内的一部分代码,可以也是全部代码(相当于给方法上了锁)
(2)成员方法上添加修饰词synchronized,锁对象为this
如果一个类的所有成员方法都使用了同步关键字,当某一个线程
操作了其中一个方法,另外的线程即使操作的不是这个方法,
也会进入锁池状态

(3)静态方法上也可以添加synchronized,锁对象为类对象,
          调用方法:类名.class,每一种类都有一个唯一的类对象          

wait()/notify()notifyAll():
上述的方法都是Object类型提供的,用来调控线程的状态的。
使用位置必须是同步块中,如果不是同步块中,会报异常

wait():
当前获取锁对象的线程准备释放锁,给其他线程获取锁的机会。
wait(long time):
当前获取锁对象的线程如果没有被通知,在延迟time毫秒后,自动释放锁对象
wait(long time,int naons):
功能一样,只不过比上一个方法延迟的时间更加精确。

notify()/notifyAll():
当前获取锁对象的线程准备释放锁,使用此方法通知处于使用wait方法等待的线程,
natify():只会随机通知等待线程中的其中一个。
notifyAll():通过所有等待的线程来竞争锁。

生产者–消费者–仓库模式:此模式脱离了仓库没有任何意义。
(1)仓库用来存储数据。
(2)仓库不满的情况下,生产者可以生产
(3)仓库中满足消费者的需求时,消费者就可以消费
同步代码块内:
(1)尽可能的不要使用sleep()和yield(),
因为比较占cpu资源

(2)同步块越小越好,省cpu的资源。

前提:有多个线程时
并发操作:多个线程同时开启,微观上断断续续,宏观上同时发生
断断续续:同一个方法内的两行代码不一定是两个挨
着的时间片段
同步操作:在并发的基础上,同一个方法内的两行代码执行时间片段
可以不挨着,但是其他线程不能对这两行代码的执行权 ,
保证了代码的原子性。即这两行代码是同步的,当前线程执行完后,
其他线程才有执行权。
想实现同步操作,提供了一个锁机制。
我们将需要同步的代码加上一个内置锁对象,当某一个线程
执行到此代码时,会获取锁对象,其他线程需要等待。当获取锁对象的
线程执行完同步块(或者是因为异常)都会释放锁对象。其他线程
通过cpu的线程调用才有机会获取锁对象的使用权

synchronized(锁对象){
}  

锁对象:多个线程一定要使用同一个锁,否则没有记性同步操作

线程池:
(1)如果每个任务都需要创建线程对象,内存开销大
(2)方便管理线程对象。
线程池的原理: 就是一些线程的集合,线程的状态不
是死亡状态,当线程池接收外面的任务时,
线程池的管理器会查看是否有空闲线程,如果
有,就会将任务分配给它,如果没有,任务处于
等待队列中.
线程池的类型:ExecutorService
另外一个类Executors里提供了多个静态方法
来获取线程池对象

方法1:
newSingleThreadExecutor():
   获取单个线程的线程池对象,内部维护了一个无界队列用于存储任务 

方法2:
newFixedThreadPool(int nThreads)
创建一个固定数量线程的线程池,维护一个为无界队列
方法3:
newCachedThreadPool()
创建一个可以根据需求来创建新线程的线程池对象,如果有可
重用的,会优先使用。
方法4:
newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
创建一个线程池,可以进行设置延迟或者是定时来执行任务
网络编程:
java语言中,提供了一套统一的编程接口。很多细节都已经底层化。
所在,可以进行无痛的网络通信编程。
提供的是Socket套接字技术。
常用的通信协议:
(1)TCP/IP:在通信之前,需要建立连接,通信之后需要断开连接
一般会有一个做为服务器端,有一个做为客户端
主要将通信模式分成四个层:
应用层
传输层
IP层
编程接口层
(2)UDP: 不需要建立链接,相对来说,开销比较小,效率高。
类型:java.net.InetAddress
提供了用于获取和描述主机和IP的信息功能
常用方法:
static InetAddress getByName(String host)
返回一个指定字符串主机的地址对象
主机名:可以使用IP来描述,还可以使用域名来描述(通常域名会绑定一个IP地址)
String getHostName():
返回用于描述主机的字符串名称
String getHostAddress():
返回用于描述主机的IP地址
static InetAddress getLocalHost():
返回本地主机地址对象
套接字编程:
(1)Socket:
在客户端使用,连接成功后会获取一个Socket对象
(2)ServerSocket:
在服务器端使用创建服务器端套接字对象,当被连接成功后,
会获取一个Socket对象。

   注意:通信时使用各自获取的Socket对象来通信的。    

编程步骤:
1)服务器对象
2)服务器等待被连接
3)客户端连接服务器(成功与否)
4)客户端与服务器进行通信
5)断开连接

端口号:是一个16位的无符号二进制整数,范围0~65535。
和IP一起是用来指定一个运行中程序的位置。
所以这么说:端口号是运行中程序的唯一标识符,即
程序运行时,端口号不能碰撞。
通常0~1023是操作系统预定义的端口号,所以我们在
自定义时,应该尽可能的使用1024~65535这个范围内
的数。
ServerSocket类的使用:
构造器:
ServerSocket(int port);
创建一个指定端口号的ServerSocket对象
常用方法:
Socket accept():
等待客户端连接,返回客户端的Socket对象
void close()
关闭此套接字
InetAddress getInetAddress()
获取服务器端的本地地址
int getLocalPort()
获取服务器端的端口号
SocketAddress getLocalSocketAddress()
返回此套接字绑定到的端点的地址。

Socket类的使用:
构造器:
Socket(String host,int port)
向指定主机名和指定端口号的服务发送请求连接,
连接成功,会获取Socket对象。
常用方法:
void close()
关闭套接字
InetAddress getInetAddress()
返回套接字所连接服务器的地址。
int getPort()
返回套接字所连接远程机器的端口号
int getLocalPort()
返回本地的端口
InputStream getInputStream()
获取输入流对象,接收远程机器发送的信息
OutputStream getOutputStream()
获取输出流对象,向远程机器发送信息

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