线程、并发原理、线程调度、守护线程、同步锁、线程池

*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,并发)
 
 
 --进程:    是一个运行中的程序的实例。
 --多进程:多个进程同时运行          
            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) 


 --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:
              1)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   
              2)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
              3)其他阻塞: 当线程中执行到阻塞方法/Thread.sleep()/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(线程的任务体),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,再由Thread调用strat方法,执行任务
     (3)使用FutureTask创建线程,再使用Callable创建子类任务,
         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:  下面有
   

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:(调用setDaemon()方法)
            线程分两类: 
                      1)普通线程(前台线程)
                      2)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。  
            
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     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。
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程序,进程,线程,多进程,多线程
(1)程序:可以实现多个功能的代码体。也叫软件。
(2)进程:有两个特点
          --是一个实体:有自己的地址空间,如文本区域,数据区域,堆栈区域
          --是一个运行中的程序,cpu赋予程序生命时,就是一个进程。
             进程是操作系统的一个任务
(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)
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*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。
             线程并发出现在多线程中。
 --线程的三种创建方式:
     (1)继承Thread类,重写run方法,调用start方法,启动线程进入就绪状态
     (2)实现Runnable接口,重写run方法,传给Thread对象....
     (3)创建Callable的子类对象,重写call方法,传给FutureTask对象,再将
         FutureTask对象传给Thread对象,.........
 --线程的状态:
     (1)新建状态: 线程的创建(任务的确定)
     (2)就绪状态: 调用start() 
     (3)运行状态: cpu将时间片段给线程,执行run方法里的任务逻辑
     (4)阻塞状态: 线程放弃cpu的时间片段,进入阻塞。
                             等待阻塞:  wait()
                             同步阻塞:  要获取的锁对象,已经被占用。当前线程等待其他线程释放锁对象
                             其他阻塞:  sleep(),join(),其他类的阻塞方法(sc.nextInt())
     (5)死亡状态: 线程任务结束或者由于异常造成的run方法停止。
 --常用构造器:
      Thread(String name);
      Thread(Runnable r)
      Thread(Runnable r,String name)
 --常用方法:
      String getName()
      long getId()
      int  getPriority()
      State getState()
      boolean isAlive()
      boolean isDaemon()
      boolean isInterrupt();
      static Thread currentThread():返回当前正在运行的对象的引用 
 --线程调度:
               多线程时,谁先执行是不可控的,是由cpu的线程调度来分配的。
               但是我们可以通过线程的优先级来尽可能的让线程调度来调控线程
               所需要的时间片段。
               
               优先级:从1-10,越来越高。
           1是最低的优先级: 对应的常量:MIN_PRIORITY
          10是最高的优先级: 对应的常量:MAX_PRIORITY
           5是默认的优先级: 对应的常量:NORM_PRIORITY 
  
                            对应的方法: 
              void  setPriority(int priority)
              int   getPriooity();
 --守护线程:
               线程共分两大类:
                            1)普通线程(前台线程)
                            2)守护线程(后台线程)
               在只剩下守护线程时,会结束所有线程。
        方法:
              void setDaemon(boolean flag):
                                             设置为true时,是守护线程 
               static void sleep(long time):
                                             使当前线程放弃时间片段,进入阻塞状态,超时后,会进入就绪状态。
                                             如果没有超时,而是被打断,会出现检查性异常:InterruptException   
                       void interrupt():
                                             打断阻塞状态下的线程对象。
                               void join():
                                             将当前线程A加入到线程B中,线程B进入阻塞状态,
                                             直到线程A结束,线程B进入就绪状态,等待被分配时间片段。

                                         练习:
                                              两个线程A和B:
                                              线程A的任务是计算1到100的和。
                                              线程B的任务是获取线程A计算的结果。  
      
                       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,多个线程操作的必须是“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块后或者出现异常,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
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 --同步方法:给方法上锁
 --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"            

           *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

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 --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,
   notify():
                    只会随机通知等待线程中的其中一个。
   notifyAll():
                    通知所有等待的线程来竞争锁。
 
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*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

/*作业1:
   第一个线程输出1,2,3,4,5
   第二个线程输出6,7,8,9,10
   第三个线程输出11,12,13,14,15
   第一个线程输出16,17,18,19,20
   第二个线程输出..........
   第三个线程输出........
   直到输入75停止。
   作业2:
         模拟小张一家四口(小张,小张媳妇,小张他爸,小张他妈)
        分别拿着小张的银行卡去银行存取钱。  
*/

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 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
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*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 
                                
    
    
      


              
              
               
  

 
    
    
                 
               

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