5.1 线程与进程

5.1.1 概念

1. 进程: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
2. 线程:进程中的一个执行路径，共享一个内存空间，线程之间可以自由切换，并发执行，一个进程最少有一个线程

5.1.2 线程调度

• java采用抢占式调度。多线程不能提高运行速度，可以提高运行效率，提高CPU使用率。

5.1.3 同步与异步

• 同步：排队执行，效率低但是安全
• 异步：同时执行，效率高但是不安全

5.1.4 并发与并行（面试题）

• 并发：两个或多个事件在同一个时间段内发生
• 并行：两个或多个事件在同一时刻发生

5.2 多线程

5.2.1 实现途径

1. 继承Thread类

• 重写run方法，通过start方法调用

2. 实现Runnable接口

• 重写run方法，创建一个线程并为其分配任务

3. 实现Callable接口（较少使用）

    //  1. 编写类实现Callable接口 , 实现call方法 
    class XXX implements Callable<T> { 
        @Override public <T> call() throws Exception { 
            return T; 
        } 
    } 
    //  2. 创建FutureTask对象 , 并传入第一步编写的Callable类对象 
    FutureTask<Integer> future = new FutureTask<>(callable); 
    //  3. 通过Thread,启动线程 
    new Thread(future).start();

Runnable与Callable异同

• 相同点：
• 都是接口
• 都可以编写多线程
• 都采用Thread.start()启动线程
• 不同点：
• Runnable没有返回值；Callable可以返回执行结果
• Callable接口的call()允许抛出异常；Runnable的run()不能抛出

Callable获取返回值

• 调用FutureTask.get()得到，此方法会阻塞主进程的继续往下执行，如果不调用不会阻塞。

5.2.1.1 Runnable比Thread的优势

1. 更适合多个线程执行相同任务的情况
2. 避免单继承带来的局限性
3. 任务与线程分离，提高程序健壮性
4. 线程池技术只接受Runnable类型任务，不接受Thread线程

5.2.2 线程中断

• 提醒线程该中断
• 添加中断标记：interrupt

5.2.3 进程同步方法

1. 法一：同步代码块

• run()方法内通过将同一对象传入synchronized（），可调用this关键字或提前实例化一个对象

2. 法二：同步方法

• 方法权限修饰符后添加synchronized，通过同一任务不同线程的start方法调用
  * 若添加了同步代码块和同步方法，若某一线程抢到资源，则其他线程不能执行同步方法中的内容

3. 法三：显式锁

• run()方法前创建锁对象 Lock l=new ReentrantLock();
• 上锁：l.lock(); 解锁：l.unlock();

5.2.3 显式锁和隐式锁区别

1. 两者出身不同

• synchronized是Java中的关键字，由JVM维护，是JVM层面的锁；
• lock是JDK5之后才出现的具体的类，使用Lock是调用对应的API，是API层面的锁。

2. 使用方式不同

• synchronized隐式锁；lock是显式锁
• 显式锁和隐式锁的区别在于：使用显式锁的时候，使用者需要手动去获取和释放锁。如果没有释放锁，就可能出现死锁的现象

3. 加锁的时候是否可以公平

• Sync:非公平锁
• lock:默认是非公平锁。在其构造方法的时候可以传入Boolean值。true：公平锁
  （原文链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/131286865）

5.2.4 线程阻塞

• 在某一时刻某一个线程在运行一段代码的时候，这时候另一个线程也需要运行，但是在运行过程中的那个线程执行完成之前，另一个线程是无法获取到CPU执行权的，这个时候就会造成线程阻塞。

5.2.5 公平锁和非公平锁

• 公平锁：保证获取锁的线程按照先来后到的顺序
• 非公平锁：获取锁的顺序和申请锁的顺序不一定一致

5.2.6 死锁

• 两个或两个以上的线程互相持有对方所需要的资源，由于synchronized的特性，一个线程持有一个资源，或者说获得一个锁，在该线程释放这个锁之前，其它线程是获取不到这个锁的，而且会一直死等下去，因此这便造成了死锁。

5.2.7 线程六种状态

1. 初始(NEW)：新创建了一个线程对象，但还没有调用start()方法。
2. 运行(RUNNABLE)：Java线程中将就绪（ready）和**运行中（running）****两种状态笼统的称为“运行”。
   线程对象创建后，其他线程(比如main线程）调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运行线程池中，等待被线程调度选中，获取CPU的使用权，此时处于就绪状态（ready）。就绪状态的线程在获得CPU时间片后变为运行中状态（running）。
3. 阻塞(BLOCKED)：在进入synchronized关键字修饰的方法或代码块(获取锁)时的状态。
4. 等待(WAITING)：处于这种状态的线程不会被分配CPU执行时间，它们要等待被显式地唤醒，否则会处于无限期等待的状态。(wait方法)
5. 超时等待(TIMED_WAITING)：处于这种状态的线程不会被分配CPU执行时间，不过无须无限期等待被其他线程显示地唤醒，在达到一定时间后它们会自动唤醒。（sleep方法）
6. 终止(TERMINATED)：表示该线程已经执行完毕。

5.2.8 线程池（较少使用）

5.2.8.1 分类

1. 缓存线程池
2. 定长线程池
3. 单线程线程池
4. 周期性任务定长线程池

5.2.8.2 应用

    /*** 缓存线程池. 
    * (长度无限制) 
    * 执行流程: 
    * 1. 判断线程池是否存在空闲线程 
    * 2. 存在则使用 
    * 3. 不存在,则创建线程 并放入线程池, 然后使用 
    */ 
    ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool(); 
    //向线程池中 加入 新的任务 
    service.execute(new Runnable() { 
        @Override public void run() {        
            System.out.println("线程的名称:"+Thread.currentThread().getName()); 
        } 
    }); 

    /*** 定长线程池. 
    * (长度是指定的数值) 
    * 执行流程:
    * 1. 判断线程池是否存在空闲线程 
    * 2. 存在则使用 
    * 3. 不存在,且线程池未满的情况下,则创建线程 并放入线程池, 然后使用 
    * 4. 不存在,且线程池已满的情况下,则等待线程池存在空闲线程 
    */ 
    ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2); //线程池个数
    service.execute(new Runnable() { 
        @Override public void run() {        
            System.out.println("线程的名称:"+Thread.currentThread().getName()); 
        }
    });

    //效果与定长线程池 创建时传入数值1 效果一致. 
    /*** 单线程线程池. 
    * 执行流程: 
    * 1. 判断线程池 的那个线程 是否空闲 
    * 2. 空闲则使用 
    * 3. 不空闲,则等待 池中的单个线程空闲后 使用 
    */ 
    ExecutorService service = Executors.newSingleThreadExecutor(); 
    service.execute(new Runnable() { 
        @Override public void run() {
            System.out.println("线程的名称:"+Thread.currentThread().getName()); 
        } 
    });

    /*** 周期任务 定长线程池. 
    * 执行流程: 
    * 1. 判断线程池是否存在空闲线程 
    * 2. 存在则使用 
    * 3. 不存在,且线程池未满的情况下,则创建线程 并放入线程池, 然后使用 
    * 4. 不存在,且线程池已满的情况下,则等待线程池存在空闲线程 
    */
    
    /*** 格式1：
    * 参数1. runnable类型的任务 
    * 参数2. 时长数字 
    * 参数3. 时长数字的单位 
    */ 
    ScheduledExecutorService service = Executors.newScheduledThreadPool(1); 
    service.schedule(new Runnable() { 
        @Override public void run() { 
            System.out.println("xxx"); 
        }
    },5,TimeUnit.SECONDS); //5s后执行
    
   /*** 格式2:
   * 参数1. runnable类型的任务 
   * 参数2. 时长数字(延迟执行的时长) 
   * 参数3. 周期时长(每次执行的间隔时间) 
   * 参数4. 时长数字的单位 
   */
   service.scheduleAtFixedRate(new Runnable() { 
        @Override public void run() { 
            System.out.println("俩人相视一笑~ 嘿嘿嘿"); 
        } 
    },5,2,TimeUnit.SECONDS);//5s后执行，每隔2s执行

5.3 Lambda表达式

5.3.1 概念

• Lambda 表达式是 JDK8 的一个新特性，可以取代大部分的匿名内部类.

5.3.2 作用与要求

• 对某些接口进行简单的实现，但并不是所有的接口都可以使用 Lambda 表达式来实现。Lambda 规定接口中只能有一个需要被实现的方法，不是规定接口中只能有一个方法
• @FunctionalInterface
  修饰函数式接口的，要求接口中的抽象方法只有一个。 这个注解往往会和 lambda 表达式一起出现。
• 语法形式为 () -> {}，其中 () 用来描述参数列表，{} 用来描述方法体，-> 为 lambda运算符 ，读作(goes to)