并发与并行
- 并发：指两个或多个事件在同一个时间段内发生。
- 并行：指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）。
在操作系统中，安装了多个程序，并发指的是在一段时间内宏观上有多个程序同时运行，这在单 CPU 系统中，每一时刻只能有一道程序执行，即微观上这些程序是分时的交替运行，只不过是给人的感觉是同时运行，那是因为分时交替运行的时间是非常短的。
而在多个 CPU 系统中，则这些可以并发执行的程序便可以分配到多个处理器上（CPU），实现多任务并行执行，即利用每个处理器来处理一个可以并发执行的程序，这样多个程序便可以同时执行。目前电脑市场上说的多核 CPU，便是多核处理器，核 越多，并行处理的程序越多，能大大的提高电脑运行的效率。
注意：单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的，只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同理,线程也是一样的，从宏观角度上理解线程是并行运行的，但是从微观角度上分析却是串行运行的，即一个线程一个线程的去运行，当系统只有一个CPU时，线程会以某种顺序执行多个线程，我们把这种情况称之为线程调度。
线程与进程
-
进程：是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个独立的内存空间，一个应用程序可以同时运行多个进程；进程也是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位；系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。
-
线程：线程是进程中的一个执行单元，负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的，这个应用程序也可以称之为多线程程序。
简而言之：一个程序运行后至少有一个进程，一个进程中可以包含多个线程
我们可以再电脑底部任务栏，右键----->打开任务管理器,可以查看当前任务的进程：
进程
线程
线程调度:
-
分时调度
所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间。
-
抢占式调度
优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个(线程随机性)，Java使用的为抢占式调度。
- 设置线程的优先级
抢占式调度详解
大部分操作系统都支持多进程并发运行，现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。比如：现在我们上课一边使用编辑器，一边使用录屏软件，同时还开着画图板，dos窗口等软件。此时，这些程序是在同时运行，”感觉这些软件好像在同一时刻运行着“。
实际上，CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核而言，某个时刻，只能执行一个线程，而 CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉要快，看上去就是在同一时刻运行。
其实，多线程程序并不能提高程序的运行速度，但能够提高程序运行效率，让CPU的使用率更高。
多线程原理
创建线程方式一继承Thread类
Java使用java.lang.Thread类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。每个线程的作用是完成一定的任务，实际上就是执行一段程序流即一段顺序执行的代码。Java使用线程执行体来代表这段程序流。Java中通过继承Thread类来创建并启动多线程的步骤如下：
- 定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务,因此把run()方法称为线程执行体。
- 创建Thread子类的实例，即创建了线程对象
- 调用线程对象的start()方法来启动该线程
代码如下：
测试类：
public class Demo01 {
public static void main(String[] args) {
//创建自定义线程对象
MyThread mt = new MyThread("新的线程！");
//开启新线程
mt.start();
//在主方法中执行for循环
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("main线程！"+i);
}
}
}
自定义线程类：
public class MyThread extends Thread {
//定义指定线程名称的构造方法
public MyThread(String name) {
//调用父类的String参数的构造方法，指定线程的名称
super(name);
}
/**
* 重写run方法，完成该线程执行的逻辑
*/
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println(getName()+"：正在执行！"+i);
}
}
}
创建线程方式二实现Runnable接口
采用 java.lang.Runnable 也是非常常见的一种，我们只需要重写run方法即可。
步骤如下：
- 定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。
- 创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。
- 调用线程对象的start()方法来启动线程。
public class ThreadDemo02 implements Runnable {
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println("我是子线程"+i);
}
}
public static void main(String[] args) {
ThreadDemo02 td2 = new ThreadDemo02();
new Thread(td2).start();
for (int i = 0; i <1000 ; i++) {
System.out.println("我是主线程"+i);
}
}
}
通过实现Runnable接口，使得该类有了多线程类的特征。run()方法是多线程程序的一个执行目标。所有的多线程 代码都在run方法里面。
Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。
在启动的多线程的时候，需要先通过Thread类的构造方法Thread(Runnable target) 构造出对象，然后调用Thread 对象的start()方法
来运行多线程代码。实际上所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的。因此，不管是继承Thread类还是实现 Runnable
接口来实现多线程，最终还是通过Thread的对象的API来控制线程的，熟悉Thread类的API是进行多线程 编程的基础。
tips:Runnable对象仅仅作为Thread对象的target，Runnable实现类里包含的run()方法仅作为线程执行体。
而实际的线程对象依然是Thread实例，只是该Thread线程负责执行其target的run()方法。
Thread和Runnable的区别:
如果一个类继承Thread，则不适合资源共享。但是如果实现了Runable接口的话，则很容易的实现资源共享。
总结:实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势：
- 适合多个相同的程序代码的线程去共享同一个资源。
- 可以避免java中的单继承的局限性。
- 增加程序的健壮性，实现解耦操作，代码可以被多个线程共享，代码和线程独立。
- 线程池只能放入实现Runable或Callable类线程，不能直接放入继承Thread的类。
扩充:在java中，每次程序运行至少启动2个线程。一个是main线程，一个是垃圾收集线程。因为每当使用 java命令执行一个
类的时候，实际上都会启动一个JVM，每一个JVM其实在就是在操作系统中启动了一个进程。
匿名内部类方式实现线程的创建
使用线程的内匿名内部类方式，可以方便的实现每个线程执行不同的线程任务操作。
使用匿名内部类的方式实现Runnable接口，重新Runnable接口中的run方法：
/*
匿名内部类方式实现线程的创建
匿名:没有名字
内部类:写在其他类内部的类
匿名内部类作用:简化代码
把子类继承父类,重写父类的方法,创建子类对象合一步完成
把实现类实现类接口，重写接口中的方法，创建实现类对象合成一步完成
匿名内部类的最终产物:子类/实现类对象，而这个类没有名字
格式:
new 父类/接口(){
重写父类/接口中的方法
};
*/
public static void main(String[] args) {
new Thread(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"张三");
}
}
}.start();
/*Runnable r = new Runnable(){
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"李四");
}
};
new Thread(r).start();*/
new Thread(new Runnable(){
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"李四");
}
}
}).start();
}
线程安全
如果有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。程序每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，
而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。
我们通过一个案例，演示线程的安全问题：
电影院要卖票，我们模拟电影院的卖票过程。假设要播放的电影是 “葫芦娃大战奥特曼”，本次电影的座位共100个
(本场电影只能卖100张票)。 我们来模拟电影院的售票窗口，实现多个窗口同时卖 “葫芦娃大战奥特曼”这场电影票
(多个窗口一起卖这100张票) 需要窗口，采用线程对象来模拟；需要票，Runnable接口子类来模拟
public class RunnableImpl implements Runnable {
private int ticketNums = 100;
@Override
public void run() {
while (true){
if (ticketNums>0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖第"+ticketNums+"张票");
ticketNums--;
}
}
}
public static void main(String[] args) {
RunnableImpl r = new RunnableImpl();
Thread t0 = new Thread(r,"窗口1");
Thread t1 = new Thread(r,"窗口2");
Thread t2 = new Thread(r,"窗口3");
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
线程同步
当我们使用多个线程访问同一资源的时候，且多个线程中对资源有写的操作，就容易出现线程安全问题。
要解决上述多线程并发访问一个资源的安全性问题:也就是解决重复票与不存在票问题，Java中提供了同步机制 (synchronized)来解决。
根据案例简述：
窗口1线程进入操作的时候，窗口2和窗口3线程只能在外等着，窗口1操作结束，窗口1和窗口2和窗口3才有机会进入代码去执行。
也就是说在某个线程修改共享资源的时候，其他线程不能修改该资源，等待修改完毕同步之后，才能去抢夺CPU 资源，完成对应的操作，
保证了数据的同步性，解决了线程不安全的现象。
为了保证每个线程都能正常执行原子操作,Java引入了线程同步机制。
那么怎么去使用呢？有三种方式完成同步操作：
- 同步代码块。
- 同步方法。
- 锁机制。
同步代码块
- 同步代码块: synchronized关键字可以用于方法中的某个区块中，表示只对这个区块的资源实行互斥访问。
格式:
synchronized(同步锁){
需要同步操作的代码
}
同步锁:
对象的同步锁只是一个概念，可以想象为在对象上标记了一个锁.
- 锁对象可以是任意类型。
- 多个线程对象要使用同一把锁。
注意:在任何时候，最多允许一个线程拥有同步锁谁拿到锁就进入代码块,其他的线程只能在外等着
(BLOCKED)。
使用同步代码块实现代码：
public class RunnableImpl implements Runnable {
//定义一个多个线程共享的票源
private int ticketNums = 100;
//创建一个锁对象
Object obj = new Object();
@Override
public void run() {
while (true){
//创建同步代码块
synchronized (obj){
if (ticketNums>0){
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖第"+ticketNums+"张票");
ticketNums--;
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
RunnableImpl r = new RunnableImpl();
Thread t0 = new Thread(r,"窗口1");
Thread t1 = new Thread(r,"窗口2");
Thread t2 = new Thread(r,"窗口3");
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
同步方法
- 同步方法:使用synchronized修饰的方法,就叫做同步方法，保证A线程执行该方法的时候其他线程只能在方法外等着。
格式:
public synchronized void method(){
可能会产生线程安全问题的代码
}
同步锁是谁?
对于非static方法,同步锁就是this.
对于static方法，我们使用当前方法所在类的字节码对象(类名.class)。
使用同步方法代码如下:
public class RunnableImpl03 implements Runnable {
//定义一个多个线程共享的票源
private int ticketNums = 100;
@Override
public void run() {
while (true){
payTicket();
}
}
//创建同步方法
/*
锁对象 是 谁调用这个方法 就是谁
隐含 锁对象 就是 this
*/
public synchronized void payTicket(){
if (ticketNums>0){
try {
Thread.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖第"+ticketNums+"张票");
ticketNums--;
}
}
public static void main(String[] args) {
RunnableImpl03 r = new RunnableImpl03();
Thread t0 = new Thread(r,"窗口1");
Thread t1 = new Thread(r,"窗口2");
Thread t2 = new Thread(r,"窗口3");
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
Lock锁
java.util. concurrent . locks. Lock机制提供了比synchronized代码块和synchronized方法更广泛的锁定操作，
同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有,除此之外更强大，更体现面向对象。
Lock锁也称同步锁，加锁与释放锁方法化了，如下:
- public void lock() :加同步锁。
- public void unlock() :释放同步锁。
使用如下:
public class RunnableImpl04 implements Runnable {
//定义一个多个线程共享的票源
private int ticketNums = 100;
//创建ReentrantLock对象
Lock l = new ReentrantLock();
@Override
public void run() {
while (true){
//开启锁
l.lock();
if (ticketNums>0){
try {
Thread.sleep(10);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在卖第"+ticketNums+"张票");
ticketNums--;
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
//释放锁
l.unlock();
}
}
}
}
public static void main(String[] args) {
RunnableImpl04 r = new RunnableImpl04();
Thread t0 = new Thread(r,"窗口1");
Thread t1 = new Thread(r,"窗口2");
Thread t2 = new Thread(r,"窗口3");
t0.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
线程状态概述
| 线程状态 | 导致状态发生条件 |
|---|---|
| NEW(新建) | 线程刚被创建，但是并未启动。还没调用start方法。 |
| Runnable(可运行) | 线程可以在java虚拟机中运行的状态，可能正在运行自己代码，也可能没有，这取决于操作系统处理器。 |
| Blocked(锁阻塞) | 当一个线程试图获取一个对象锁，而该对象锁被其他的线程持有，则该线程进入Blocked状态；当该线程持有锁时，该线程将变成Runnable状态。 |
| Waiting(无限等待) | 一个线程在等待另一个线程执行一个（唤醒）动作时，该线程进入Waiting状态。进入这个状态后是不能自动唤醒的，必须等待另一个线程调用notify或者notifyAll方法才能够唤醒。 |
| TimedWaiting(计时等待) | 同waiting状态，有几个方法有超时参数，调用他们将进入Timed Waiting状态。这一状态将一直保持到超时期满或者接收到唤醒通知。带有超时参数的常用方法有Thread.sleep 、Object.wait。 |
| Teminated(被终止) | 因为run方法正常退出而死亡，或者因为没有捕获的异常终止了run方法而死亡。 |
Timed Waiting (计时等待)
Timed Waiting在API中的描述为:一个正在限时等待另一个线程执行一个(唤醒)动作的线程处于这一状态。单独
的去理解这句话，真是玄之又玄，其实我们在之前的操作中已经接触过这个状态了，在哪里呢?
在我们写卖票的案例中，为了减少线程执行太快，现象不明显等问题，我们在run方法中添加了sleep语句，这样就
强制当前正在执行的线程休眠(暂停执行)，以"减慢线程”。
其实当我们调用了sleep方法之后，当前执行的线程就进入到”休眠状态"，其实就是所谓的Timed Waiting(计时等
待)，那么我们通过一个案例加深对该状态的一 个理解。
实现一个计数器，计数到100， 在每个数字之间暂停1秒，每隔10个数字输出一个字符串
public class MyThread extends Thread {
public void run( ) {
for(inti=0;i<100;i++){
if((i)%10==0){
System. out . print1n("------”+ i);
}
System . out . print(i);
try {
Thread. sleep(1000);
System. out. print ("线程睡眠1秒!
");
} catch (InterruptedException e) {
e. printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args) {
new MyThread(). start();
}
}
通过案例可以发现，sleep方法的使用还是很简单的。我们需要记住下面几点:
- 进入TIMED. _WAITING状态的一种常见情形是调用的sleep方法，单独的线程也可以调用，不一定非要有协
作关系。 - 为了让其他线程有机会执行，可以将Thread.sleep()的调用放线程run()之内。这样才能保证该线程执行过程
中会睡眠 - sleep与锁无关，线程睡眠到期自动苏醒，并返回到Runnable (可运行)状态。
小提示: sleep()中指定的时间是线程不会运行的最短时间。因此，sleep()方法不能保证该线程睡眠到期后就
开始立刻执行。
Timed Waiting线程状态图:
BLOCKED (锁阻塞)
Blocked状态在API中的介绍为:一个正在阻塞等待一个监视器锁(锁对象)的线程处于这一状态。
我们已经学完同步机制，那么这个状态是非常好理解的了。比如，线程A与线程B代码中使用同一锁，如果线程A获
取到锁，线程A进入到Runnable状态，那么线程B就进入到Blocked锁阻塞状态。
这是由Runnable状态进入Blocked状态。除此Waiting以及Time Waiting状态也会在某种情况下进入阻塞状态，而
这部分内容作为扩充知识点带领大家了解一下。
Blocked线程状态图
Waiting (无限等待)
Wating状态在API中介绍为:一个正在无限期等待另一个线程执行一个特别的(唤醒)动作的线程处于这一状态.
public class Demo11WaitAndNotify {
public static void main(String[] args) {
//创建锁对象，保证唯一
Object obj = new Object();
//创建顾客线程
new Thread(){
@Override
public void run() {
while (true){
synchronized (obj){
System.out.println("告知老板要的包子的种类和数量");
try {
//调用wait方法,放弃cpu的执行,进入到WAITING状态(无限等待)
obj.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("包子做好了，开吃");
}
}
}
}.start();
new Thread(){
@Override
public void run() {
while (true){
try {
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
synchronized (obj){
System.out.println("花了5秒做包子");
obj.notify();
}
}
}
}.start();
}
}
Waiting线程状态图
补充知识
线程间通信
概念：多个线程在处理同一个资源，但是处理的动作（线程的任务）却不相同。
比如：线程A用来生成包子的，线程B用来吃包子的，包子可以理解为同一资源，线程A与线程B处理的动作，一个是生产，一个是消费，那么线程A与线程B之间就存在线程通信问题。
为什么要处理线程间通信：
多个线程并发执行时, 在默认情况下CPU是随机切换线程的，当我们需要多个线程来共同完成一件任务，并且我们希望他们有规律的执行, 那么多线程之间需要一些协调通信，以此来帮我们达到多线程共同操作一份数据。
如何保证线程间通信有效利用资源：
多个线程在处理同一个资源，并且任务不同时，需要线程通信来帮助解决线程之间对同一个变量的使用或操作。 就是多个线程在操作同一份数据时， 避免对同一共享变量的争夺。也就是我们需要通过一定的手段使各个线程能有效的利用资源。而这种手段即—— 等待唤醒机制。
等待唤醒机制
什么是等待唤醒机制
这是多个线程间的一种协作机制。谈到线程我们经常想到的是线程间的竞争（race），比如去争夺锁，但这并不是故事的全部，线程间也会有协作机制。就好比在公司里你和你的同事们，你们可能存在在晋升时的竞争，但更多时候你们更多是一起合作以完成某些任务。
就是在一个线程进行了规定操作后，就进入等待状态（wait()）， 等待其他线程执行完他们的指定代码过后 再将其唤醒（notify()）;在有多个线程进行等待时， 如果需要，可以使用 notifyAll()来唤醒所有的等待线程。
wait/notify 就是线程间的一种协作机制。
等待唤醒中的方法
等待唤醒机制就是用于解决线程间通信的问题的，使用到的3个方法的含义如下：
- wait：线程不再活动，不再参与调度，进入 wait set 中，因此不会浪费 CPU 资源，也不会去竞争锁了，这时的线程状态即是 WAITING。它还要等着别的线程执行一个特别的动作，也即是“通知（notify）”在这个对象上等待的线程从wait set 中释放出来，重新进入到调度队列（ready queue）中
- notify：则选取所通知对象的 wait set 中的一个线程释放；例如，餐馆有空位置后，等候就餐最久的顾客最先入座。
- notifyAll：则释放所通知对象的 wait set 上的全部线程。
注意：
哪怕只通知了一个等待的线程，被通知线程也不能立即恢复执行，因为它当初中断的地方是在同步块内，而此刻它已经不持有锁，所以她需要再次尝试去获取锁（很可能面临其它线程的竞争），成功后才能在当初调用 wait 方法之后的地方恢复执行。
总结如下：
- 如果能获取锁，线程就从 WAITING 状态变成 RUNNABLE 状态；
- 否则，从 wait set 出来，又进入 entry set，线程就从 WAITING 状态又变成 BLOCKED 状态
调用wait和notify方法需要注意的细节
-
wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为：对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对象调用的wait方法后的线程。
-
wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为：锁对象可以是任意对象，而任意对象的所属类都是继承了Object类的。
-
wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用。因为：必须要通过锁对象调用这2个方法。
生产者与消费者问题
等待唤醒机制其实就是经典的“生产者与消费者”的问题。
就拿生产包子消费包子来说等待唤醒机制如何有效利用资源：
包子铺线程生产包子，吃货线程消费包子。当包子没有时（包子状态为false），吃货线程等待，包子铺线程生产包子（即包子状态为true），
并通知吃货线程（解除吃货的等待状态）,因为已经有包子了，那么包子铺线程进入等待状态。接下来，吃货线程能否进一步执行则取决于锁的
获取情况。如果吃货获取到锁，那么就执行吃包子动作，包子吃完（包子状态为false），并通知包子铺线程（解除包子铺的等待状态）,吃货线
程进入等待。包子铺线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。
代码演示：
包子资源类：
public class BaoZi {
String pier ;
String xianer ;
boolean flag = false ;//包子资源 是否存在 包子资源状态
}
吃货线程类：
public class ChiHuo extends Thread{
private BaoZi bz;
public ChiHuo(String name,BaoZi bz){
super(name);
this.bz = bz;
}
@Override
public void run() {
while(true){
synchronized (bz){
if(bz.flag == false){//没包子
try {
bz.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("吃货正在吃"+bz.pier+bz.xianer+"包子");
bz.flag = false;
bz.notify();
}
}
}
}
包子铺线程类：
public class BaoZiPu extends Thread {
private BaoZi bz;
public BaoZiPu(String name,BaoZi bz){
super(name);
this.bz = bz;
}
@Override
public void run() {
int count = 0;
//造包子
while(true){
//同步
synchronized (bz){
if(bz.flag == true){//包子资源 存在
try {
bz.wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 没有包子 造包子
System.out.println("包子铺开始做包子");
if(count%2 == 0){
// 冰皮 五仁
bz.pier = "冰皮";
bz.xianer = "五仁";
}else{
// 薄皮 牛肉大葱
bz.pier = "薄皮";
bz.xianer = "牛肉大葱";
}
count++;
bz.flag=true;
System.out.println("包子造好了："+bz.pier+bz.xianer);
System.out.println("吃货来吃吧");
//唤醒等待线程 （吃货）
bz.notify();
}
}
}
}
测试类：
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
//等待唤醒案例
BaoZi bz = new BaoZi();
ChiHuo ch = new ChiHuo("吃货",bz);
BaoZiPu bzp = new BaoZiPu("包子铺",bz);
ch.start();
bzp.start();
}
}
执行效果：
包子铺开始做包子
包子造好了：冰皮五仁
吃货来吃吧
吃货正在吃冰皮五仁包子
包子铺开始做包子
包子造好了：薄皮牛肉大葱
吃货来吃吧
吃货正在吃薄皮牛肉大葱包子
包子铺开始做包子
包子造好了：冰皮五仁
吃货来吃吧
吃货正在吃冰皮五仁包子
线程池
线程池概念
- 线程池：其实就是一个容纳多个线程的容器，其中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作，无需反复创建线程而消耗过多资源。
由于线程池中有很多操作都是与优化资源相关的，我们在这里就不多赘述。我们通过一张图来了解线程池的工作原理：
合理利用线程池能够带来三个好处：
- 降低资源消耗。减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。
- 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
- 提高线程的可管理性。可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，
而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。
线程池的使用
Java里面线程池的顶级接口是java.util.concurrent.Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是java.util.concurrent.ExecutorService。
要配置一个线程池是比较复杂的，尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下，很有可能配置的线程池不是较优的，因此在java.util.concurrent.Executors线程工厂类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。官方建议使用Executors工程类来创建线程池对象。
Executors类中有个创建线程池的方法如下：
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)：返回线程池对象。(创建的是有界线程池,也就是池中的线程个数可以指定最大数量)
获取到了一个线程池ExecutorService 对象，那么怎么使用呢，在这里定义了一个使用线程池对象的方法如下：
-
public Future<?> submit(Runnable task):获取线程池中的某一个线程对象，并执行Future接口：用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。线程池创建与使用。
使用线程池中线程对象的步骤：
- 创建线程池对象。
- 创建Runnable接口子类对象。(task)
- 提交Runnable接口子类对象。(take task)
- 关闭线程池(一般不做)。
Runnable实现类代码：
public class RunnableImpl implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"创建了一个新的线程执行");
}
}
线程池测试类：
public class ThreadPoolDemo {
public static void main(String[] args) {
//1.使用线程池的工厂类Executors里边提供的静态方法newF ixedThreadPool生产一个指定线程数量的线程池
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);
//2.创建一个类, 实现Runnable接口,重写run方法，设置线程任务
//3.调用ExecutorService中的方法submit,传递线程任务(实现类),开启线程,执行run方法
es.submit(new RunnableImpl());
es.submit(new RunnableImpl());
es.submit(new RunnableImpl());
}
}
函数式编程思想概述
在数学中，函数就是有输入量、输出量的一套计算方案，也就是“拿什么东西做什么事情”。相对而言，面向对象过分强调“必须
通过对象的形式来做事情”，而函数式思想则尽量忽略面向对象的复杂语法——强调做什么，而不是以什么形式做。
面向对象的思想:
做一件事情,找一个能解决这个事情的对象,调用对象的方法,完成事情.
函数式编程思想:
只要能获取到结果,谁去做的,怎么做的都不重要,重视的是结果,不重视过程
冗余的Runnable代码
传统写法
当需要启动一个线程去完成任务时，通常会通过java.lang.Runnable接口来定义任务内容，并使用java.lang.Thread类来启动该线程。代码如下：
public class Demo01Runnable {
public static void main(String[] args) {
// 匿名内部类
Runnable task = new Runnable() {
@Override
public void run() { // 覆盖重写抽象方法
System.out.println("多线程任务执行！");
}
};
new Thread(task).start(); // 启动线程
}
}
本着“一切皆对象”的思想，这种做法是无可厚非的：首先创建一个Runnable接口的匿名内部类对象来指定任务内容，再将其交给一个线程来启动。
代码分析
对于Runnable的匿名内部类用法，可以分析出几点内容：
Thread类需要Runnable接口作为参数，其中的抽象run方法是用来指定线程任务内容的核心；- 为了指定
run的方法体，不得不需要Runnable接口的实现类； - 为了省去定义一个
RunnableImpl实现类的麻烦，不得不使用匿名内部类； - 必须覆盖重写抽象
run方法，所以方法名称、方法参数、方法返回值不得不再写一遍，且不能写错； - 而实际上，似乎只有方法体才是关键所在。
编程思想转换
做什么，而不是怎么做
我们真的希望创建一个匿名内部类对象吗？不。我们只是为了做这件事情而不得不创建一个对象。我们真正
希望做的事情是：将run方法体内的代码传递给Thread类知晓。
传递一段代码——这才是我们真正的目的。而创建对象只是受限于面向对象语法而不得不采取的一种手段方式。
那，有没有更加简单的办法？如果我们将关注点从“怎么做”回归到“做什么”的本质上，就会发现只要能够更好地达
到目的，过程与形式其实并不重要。
生活举例
当我们需要从北京到上海时，可以选择高铁、汽车、骑行或是徒步。我们的真正目的是到达上海，而如何才能到达
上海的形式并不重要，所以我们一直在探索有没有比高铁更好的方式——搭乘飞机。
而现在这种飞机（甚至是飞船）已经诞生：2014年3月Oracle所发布的Java 8（JDK 1.8）中，加入了Lambda表达式
的重量级新特性，为我们打开了新世界的大门。
体验Lambda的更优写法
借助Java 8的全新语法，上述Runnable接口的匿名内部类写法可以通过更简单的Lambda表达式达到等效：
public class Demo02LambdaRunnable {
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> System.out.println("多线程任务执行！")).start(); // 启动线程
}
}
这段代码和刚才的执行效果是完全一样的，可以在1.8或更高的编译级别下通过。从代码的语义中可以看出：我们启动了一个线程，
而线程任务的内容以一种更加简洁的形式被指定。
不再有“不得不创建接口对象”的束缚，不再有“抽象方法覆盖重写”的负担，就是这么简单！
回顾匿名内部类
Lambda是怎样击败面向对象的？在上例中，核心代码其实只是如下所示的内容：
() -> System.out.println("多线程任务执行！")
为了理解Lambda的语义，我们需要从传统的代码起步。
使用实现类
要启动一个线程，需要创建一个Thread类的对象并调用start方法。而为了指定线程执行的内容，需要调用Thread类的构造方法：
public Thread(Runnable target)
为了获取Runnable接口的实现对象，可以为该接口定义一个实现类RunnableImpl：
public class RunnableImpl implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("多线程任务执行！");
}
}
然后创建该实现类的对象作为Thread类的构造参数：
public class Demo03ThreadInitParam {
public static void main(String[] args) {
Runnable task = new RunnableImpl();
new Thread(task).start();
}
}
使用匿名内部类
这个RunnableImpl类只是为了实现Runnable接口而存在的，而且仅被使用了唯一一次，所以使用匿名内部类的语法即可省去该类的单独定义，即匿名内部类：
public class Demo04ThreadNameless {
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("多线程任务执行！");
}
}).start();
}
}
匿名内部类的好处与弊端
一方面，匿名内部类可以帮我们省去实现类的定义；另一方面，匿名内部类的语法——确实太复杂了！
语义分析
仔细分析该代码中的语义，Runnable接口只有一个run方法的定义：
public abstract void run();
即制定了一种做事情的方案（其实就是一个函数）：
- 无参数：不需要任何条件即可执行该方案。
- 无返回值：该方案不产生任何结果。
- 代码块（方法体）：该方案的具体执行步骤。
同样的语义体现在Lambda语法中，要更加简单：
() -> System.out.println("多线程任务执行！")
- 前面的一对小括号即
run方法的参数（无），代表不需要任何条件； - 中间的一个箭头代表将前面的参数传递给后面的代码；
- 后面的输出语句即业务逻辑代码。
Lambda标准格式
Lambda省去面向对象的条条框框，格式由3个部分组成：
- 一些参数
- 一个箭头
- 一段代码
Lambda表达式的标准格式为：
(参数类型 参数名称) -> { 代码语句 }
格式说明：
- 小括号内的语法与传统方法参数列表一致：无参数则留空；多个参数则用逗号分隔。
->是新引入的语法格式，代表指向动作。- 大括号内的语法与传统方法体要求基本一致。
练习：使用Lambda标准格式（无参无返回）
题目
给定一个厨子Cook接口，内含唯一的抽象方法makeFood，且无参数、无返回值。如下：
public interface Cook {
void makeFood();
}
在下面的代码中，请使用Lambda的标准格式调用invokeCook方法，打印输出“吃饭啦！”字样：
public class Demo05InvokeCook {
public static void main(String[] args) {
// TODO 请在此使用Lambda【标准格式】调用invokeCook方法
}
private static void invokeCook(Cook cook) {
cook.makeFood();
}
}
解答
public static void main(String[] args) {
invokeCook(() -> {
System.out.println("吃饭啦！");
});
}
备注：小括号代表
Cook接口makeFood抽象方法的参数为空，大括号代表makeFood的方法体。
Lambda的参数和返回值
需求:
使用数组存储多个Person对象
对数组中的Person对象使用Arrays的sort方法通过年龄进行升序排序
下面举例演示java.util.Comparator<T>接口的使用场景代码，其中的抽象方法定义为：
public abstract int compare(T o1, T o2);
当需要对一个对象数组进行排序时，Arrays.sort方法需要一个Comparator接口实例来指定排序的规则。假设有一个Person类，含有String name和int age两个成员变量：
public class Person {
private String name;
private int age;
// 省略构造器、toString方法与Getter Setter
}
public class LambdaDemo02 {
public static void main(String[] args) {
Person[] arr = {
new Person("马云",56),
new Person("马化腾",48),
new Person("雷军",45),
};
/*Arrays.sort(arr, new Comparator<Person>() {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
return o1.getAge()-o2.getAge();
}
});*/
//使用lambda方式
Arrays.sort(arr,(Person o1, Person o2)->{
return o1.getAge()-o2.getAge();
});
for (Person p : arr) {
System.out.println(p);
}
}
}
运行结果：
Person{name='雷军', age=45}
Person{name='马化腾', age=48}
Person{name='马云', age=56}
练习：使用Lambda标准格式（有参有返回）
题目
给定一个计算器Calculator接口，内含抽象方法calc可以将两个int数字相加得到和值：
public interface Calculator {
int calc(int a, int b);
}
在下面的代码中，请使用Lambda的标准格式调用invokeCalc方法，完成120和130的相加计算：
public class Demo08InvokeCalc {
public static void main(String[] args) {
// TODO 请在此使用Lambda【标准格式】调用invokeCalc方法来计算120+130的结果ß
}
private static void invokeCalc(int a, int b, Calculator calculator) {
int result = calculator.calc(a, b);
System.out.println("结果是：" + result);
}
}
解答
public static void main(String[] args) {
invokeCalc(120, 130, (int a, int b) -> {
return a + b;
});
}
备注：小括号代表
Calculator接口calc抽象方法的参数，大括号代表calc的方法体。
练习：使用Lambda省略格式
Lambda表达式:是可推导,可以省略
凡是根据上下文推导出来的内容,都可以省略书写
可以省略的内容:
- (参数列表) :括号中参数列表的数据类型,可以省略不写
- (参数列表) :括号中的参数如果只有一个那么类型和( )都可以省略
- {一些代码} :如果{}中的代码只有一行,无论是否有返回值都可以省略({},return,分号)
注意:要省略{}, return,分号必须一起省略
题目
仍然使用前文含有唯一makeFood抽象方法的厨子Cook接口，在下面的代码中，请使用Lambda的省略格式调用invokeCook方法，打印输出“吃饭啦！”字样：
public class Demo09InvokeCook {
public static void main(String[] args) {
// TODO 请在此使用Lambda【省略格式】调用invokeCook方法
}
private static void invokeCook(Cook cook) {
cook.makeFood();
}
}
解答
public static void main(String[] args) {
invokeCook(() -> System.out.println("吃饭啦！"));
}
Lambda的使用前提
Lambda的语法非常简洁，完全没有面向对象复杂的束缚。但是使用时有几个问题需要特别注意：
- 使用Lambda必须具有接口，且要求接口中有且仅有一个抽象方法。
无论是JDK内置的Runnable、Comparator接口还是自定义的接口，只有当接口中的抽象方法存在且唯一时，才可以使用Lambda。 - 使用Lambda必须具有上下文推断。
也就是方法的参数或局部变量类型必须为Lambda对应的接口类型，才能使用Lambda作为该接口的实例。
备注：有且仅有一个抽象方法的接口，称为“函数式接口”。