Thread&线程池

多线程：
并发和并行：
并发：至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

进程：一个内存中运行的应用程序，
线程：线程是进程的一个执行单元，负责当前进程中程序的执行
线程属于进程
    多线程的好处：1.效率高 2.多个线程之间互不影响
    主线程:执行主(main)方法的线程。
    线程调度：
    1.分时调度：富哦有现成轮流使用CPU的使用权，平均分配每个线程占用CPU的时间
    2.抢占式调度：优先让优先级高的想爱你成使用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

    单线程程序:java程序中只有一个线程
    执行从main方法开始,从上到下依次执行

    JVM执行main方法,main方法会进入到栈内存
    JVM会找操作系统开辟一条main方法通向cpu的执行路径
    cpu就可以通过这个路径来执行main方法
    而这个路径有一个名字,叫main(主)线程

创建多线程程序的第一种方式:创建Thread类的子类
java.lang.Thread类:是描述线程的类,我们想要实现多线程程序,就必须继承Thread类

实现步骤:
    1.创建一个Thread类的子类
    2.在Thread类的子类中重写Thread类中的run方法,设置线程任务(开启线程要做什么?)
    3.创建Thread类的子类对象
    4.调用Thread类中的方法start方法,开启新的线程,执行run方法
         void start() 使该线程开始执行；Java 虚拟机调用该线程的 run 方法。
         结果是两个线程并发地运行；当前线程（main线程）和另一个线程（创建的新线程,执行其 run 方法）。
         多次启动一个线程是非法的。特别是当线程已经结束执行后，不能再重新启动。
java程序属于抢占式调度,那个线程的优先级高,那个线程优先执行;同一个优先级,随机选择一个执行

 获取线程的名称:
    1.使用Thread类中的方法getName()
        String getName() 返回该线程的名称。
    2.可以先获取到当前正在执行的线程,使用线程中的方法getName()获取线程的名称
        static Thread currentThread() 返回对当前正在执行的线程对象的引用。

设置线程的名称:(了解)
    1.使用Thread类中的方法setName(名字)
        void setName(String name) 改变线程名称，使之与参数 name 相同。
    2.创建一个带参数的构造方法,参数传递线程的名称;调用父类的带参构造方法,把线程名称传递给父类,让父类(Thread)给子线程起一个名字
        Thread(String name) 分配新的 Thread 对象。

public static void sleep(long millis):使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停（暂时停止执行）。
毫秒数结束之后,线程继续执行

创建多线程程序的第二种方式:实现Runnable接口
java.lang.Runnable
    Runnable 接口应该由那些打算通过某一线程执行其实例的类来实现。类必须定义一个称为 run 的无参数方法。
java.lang.Thread类的构造方法
    Thread(Runnable target) 分配新的 Thread 对象。
    Thread(Runnable target, String name) 分配新的 Thread 对象。

实现步骤:
    1.创建一个Runnable接口的实现类
    2.在实现类中重写Runnable接口的run方法,设置线程任务
    3.创建一个Runnable接口的实现类对象
    4.创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
    5.调用Thread类中的start方法,开启新的线程执行run方法

实现Runnable接口创建多线程程序的好处:
    1.避免了单继承的局限性
        一个类只能继承一个类(一个人只能有一个亲爹),类继承了Thread类就不能继承其他的类
        实现了Runnable接口,还可以继承其他的类,实现其他的接口
    2.增强了程序的扩展性,降低了程序的耦合性(解耦)
        实现Runnable接口的方式,把设置线程任务和开启新线程进行了分离(解耦)
        实现类中,重写了run方法:用来设置线程任务
        创建Thread类对象,调用start方法:用来开启新线程

多线程程序，没有访问共享数据，就不会产生问题

线程安全问题是不能产生的，我们可以让一个线程在访问共享数据的时候，无论是否是去了CPU的执行权，让其他的线程只能等待，等待当前线程，等他卖完票其他他人再卖票

为了保证每个线程都能够正常执行原子操作，java引进了线程同步机制，有三种完成同步操作的方式：
1.同步代码块           2.同步方法          3.锁机制

解决线程安全问题的一种方案:使用同步代码块
    格式:
        synchronized(锁对象){
            可能会出现线程安全问题的代码(访问了共享数据的代码)
        }

    注意:
        1.通过代码块中的锁对象,可以使用任意的对象
        2.但是必须保证多个线程使用的锁对象是同一个
        3.锁对象作用:
            把同步代码块锁住,只让一个线程在同步代码块中执行
同步技术的原理：
使用了一个锁对象，（同步锁，对象锁），以下3个线程一起抢夺cpu的执行权，执行run方法，遇到synchronized代码块，这时t0会检查synchronized
代码块是否有锁对象，发现有，t0获取锁对象，进入到同步中执行
t1会检查synchronized
代码块是否有锁对象，发现没有，t1进入阻塞状态，一直等待t0归还锁对象，即t0执行完同步代码块
总结：同步中的线程，没有执行完毕不会释放锁。同步外的线程没有锁进不去同步

解决线程安全问题的二种方案:使用同步方法
使用步骤:
    1.把访问了共享数据的代码抽取出来,放到一个方法中
    2.在方法上添加synchronized修饰符

格式:定义方法的格式
修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(参数列表){
    可能会出现线程安全问题的代码(访问了共享数据的代码)
}

定义一个同步方法
同步方法也会把方法内部的代码锁住
只让一个线程执行
同步方法的锁对象是谁?
就是实现类对象 new RunnableImpl()
也是就是this---------------------------》synchronized (this){}
静态的同步方法
        锁对象是谁?
        不能是this
        this是创建对象之后产生的,静态方法优先于对象
        静态方法的锁对象是本类的class属性-->class文件对象(反射)

synchronized (RunnableImpl.class){}

解决线程安全问题的三种方案:使用Lock锁
java.util.concurrent.locks.Lock接口
Lock 实现提供了比使用 synchronized 方法和语句可获得的更广泛的锁定操作。

Lock接口中的方法:
    void lock()获取锁。
    void unlock()  释放锁。
java.util.concurrent.locks.ReentrantLock implements Lock接口


使用步骤:
    1.在成员位置创建一个ReentrantLock对象
    2.在可能会出现安全问题的代码前调用Lock接口中的方法lock获取锁
    3.在可能会出现安全问题的代码后调用Lock接口中的方法unlock释放锁

Obejct类中的方法
void wait()
      在其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法前，导致当前线程等待。
void notify()
      唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
      会继续执行wait方法之后的代码

进入到TimeWaiting(计时等待)有两种方式
1.使用sleep(long m)方法,在毫秒值结束之后,线程睡醒进入到Runnable/Blocked状态
2.使用wait(long m)方法,wait方法如果在毫秒值结束之后,还没有被notify唤醒,就会自动醒来,线程睡醒进入到Runnable/Blocked状态

唤醒的方法:
     void notify() 唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。
     void notifyAll() 唤醒在此对象监视器上等待的所有t 

Q&A：
1.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。
2.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。**
3.什么是等待唤醒机制：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。
4.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：

1. 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
2. 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。
3. 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
1. 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。
2. 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。
3. 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。

线程池:JDK1.5之后提供的
java.util.concurrent.Executors:线程池的工厂类,用来生成线程池
Executors类中的静态方法:
    static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) 创建一个可重用固定线程数的线程池
    参数:
        int nThreads:创建线程池中包含的线程数量
    返回值:
        ExecutorService接口,返回的是ExecutorService接口的实现类对象,我们可以使用ExecutorService接口接收(面向接口编程)
java.util.concurrent.ExecutorService:线程池接口
    用来从线程池中获取线程,调用start方法,执行线程任务
        submit(Runnable task) 提交一个 Runnable 任务用于执行
    关闭/销毁线程池的方法
        void shutdown()
线程池的使用步骤:
    1.使用线程池的工厂类Executors里边提供的静态方法newFixedThreadPool生产一个指定线程数量的线程池
    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
    4.调用ExecutorService中的方法shutdown销毁线程池(不建议执行)