1、基本概念：程序、进程、线程

1. 程序(program)：为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码，静态对象。
   

2. 进程(process)：程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。是一个动态的过程：有它自身的产生、存在和消亡的过程。——生命周期
   - 如：运行中的QQ，运行中的MP3播放器程序是静态的，进程是动态的
   - 进程作为资源分配的单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域
   

3. 线程(thread)，进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的一条执行路径。
   - 若一个进程同一时间并行执行多个线程，就是支持多线程的
   - 线程是调度和执行的单位，每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器(pc)，线程切换的开销小
   - 一个进程中的多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间—》它们从同一堆中分配对象，可以访问相同的变量和对象。
   这就使得线程间通信更简便、高效。但多个线程操作共享的系统资源可能就会带来安全的隐患。
   

2、创建线程的四种方式

1. 继承Thread类创建线程类
   

2. 实现Runnable接口
   

3. 通过Callable和Future创建线程
   

4. 创建线程池
   - newCachedThreadPool 创建一个可缓存的线程池，如果线程池长度超过处理需求，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程
   
   - newFixedThreadPool 创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待
   
   - newScheduledThreadPool 创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行
   
   - newSingleThreadExecutor 创建一个单线程化的线程池，它只会唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定
   

2.1 继承Thread类创建线程类

（1）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要完成的任务。因此把run()方法称为执行体。

（2）创建Thread子类的实例，即创建了线程对象。

（3）调用线程对象的start()方法来启动该线程。

public class ThreadTest extends Thread {

    int i = 0;

    //重写run方法，run方法的方法体就是现场执行体
    public void run() {
        for (; i < 100; i++) {
            System.out.println(getName() + "  " + i);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "  : " + i);
            if (i == 50) {
                new FirstThreadTest().start();
                new FirstThreadTest().start();
            }
        }
    }


}

2.2 通过Runnable接口创建线程类

（1）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。

（2）创建 Runnable实现类的实例，并依此实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。

（3）调用线程对象的start()方法来启动该线程。

public class RunnableThreadTest implements Runnable{
        private int i;
        public void run()
        {
            for(i = 0;i <100;i++)
            {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
            }
        }
        public static void main(String[] args)
        {
            for(int i = 0;i < 100;i++)
            {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i);
                if(i==20)
                {
                    RunnableThreadTest rtt = new RunnableThreadTest();
                    new Thread(rtt,"新线程1").start();
                    new Thread(rtt,"新线程2").start();
                }
            }

        }
}

2.3 通过Callable和Future创建线程 JDK5.0新增

（1）创建Callable接口的实现类，并实现call()方法，该call()方法将作为线程执行体，并且有返回值。

（2）创建Callable实现类的实例，使用FutureTask类来包装Callable对象，该FutureTask对象封装了该Callable对象的call()方法的返回值。

（3）使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程。

（4）调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程执行结束后的返回值

public class CallableThreadTest implements Callable<Integer> {


    public static void main(String[] args) {
        CallableThreadTest ctt = new CallableThreadTest();
        FutureTask<Integer> ft = new FutureTask<>(ctt);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 的循环变量i的值" + i);
            if (i == 20) {
                new Thread(ft, "有返回值的线程").start();
            }
        }
        try {
            System.out.println("子线程的返回值：" + ft.get());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        int i = 0;
        for (; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
        }
        return i;
    }
}

2.4 使用线程池 JDK5.0新增

好处

• 提高响应速度（减少了创建新线程的时间）
• 降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
• 便于线程管理
  • corePoolSize：核心池的大小
  • maximumPoolSize：最大线程数
  • keepAliveTime：线程没有任务时最多保持多长时间后会终止
    …

class NumberThread implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for(int i = 0;i <= 100;i++){
            if(i % 2 == 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}

class NumberThread1 implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        for(int i = 0;i <= 100;i++){
            if(i % 2 != 0){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
            }
        }
    }
}

public class ThreadPool {
    public static void main(String[] args) {

        //1. 提供指定线程数量的线程池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
        ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service;
        //设置线程池的属性
//        System.out.println(service.getClass());
//        service1.setCorePoolSize(15);
//        service1.setKeepAliveTime();

        //2.执行指定的线程的操作。需要提供实现Runnable接口或Callable接口实现类的对象
        service.execute(new NumberThread());  //适合适用于Runable
        service.execute(new NumberThread1());  //适合适用于Runable

//        service.submit(Callable callable);   //适合适用于Callable

        //3.关闭连接池
        service.shutdown();
    }
}

3、Thread类常用方法

• 1.start():启动当前线程，执行当前线程的run()
• 2.run():通常需要重写Thread类中的此方法，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中
• 3.currentThread(): 静态方法，返回当前代码执行的线程
• 4.getName():获取当前线程的名字
• 5.setName():设置当前线程的名字
• 6.yield():释放当前CPU的执行权
• 7.join():在线程a中调用线程b的join(),此时线程a就进入阻塞状态，直到线程b完全执行完以后，线程a才结束阻塞状态。
• 8.stop():已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程。
• 9.sleep(long millitime)：让当前线程“睡眠”指定时间的millitime毫秒)。在指定的millitime毫秒时间内，当前线程是阻塞状态的。
• 10.isAlive()：返回boolean，判断线程是否还活着

4、线程的生命周期

JDK中用Thread.State类定义了线程的几种状态

• 新建：当一个Thread类或其子类的对象被声明并创建时，新生的线程对象处于新建状态
• 就绪：处于新建状态的线程被start()后，将进入线程队列等待CPU时间片，此时它已具备了运行的条件，只是没分配到CPU资源
• 运行：当就绪的线程被调度并获得CPU资源时,便进入运行状态，run()方法定义了线程的操作和功能
• 阻塞：在某种特殊情况下，被人为挂起或执行输入输出操作时，让出CPU并临时中止自己的执行，进入阻塞状态
• 死亡：线程完成了它的全部工作或线程被提前强制性地中止或出现异常导致结束

4.1 sleep()和wait()的异同

• 1.相同点：一旦执行方法，都可以使得当前的线程进入阻塞状态。
• 2.不同点：
  1）两个方法声明的位置不同：Thread类中声明sleep() , Object类中声明wait()
  2）调用的要求不同：sleep()可以在任何需要的场景下调用。 wait()必须使用在同步代码块或同步方法中
  3）关于是否释放同步监视器：如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中，sleep()不会释放锁，wait()会释放锁。

4.2 wait()&notify()&notifyAll()

• wait():一旦执行此方法，当前线程就进入阻塞状态，并释放同步监视器。

• notify():一旦执行此方法，就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait，就唤醒优先级高的那个。

• notifyAll():一旦执行此方法，就会唤醒所有被wait的线程。

  • 说明：
    1.wait()，notify()，notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。
    2.wait()，notify()，notifyAll()三个方法的调用者必须是同步代码块或同步方法中的同步监视器。
    否则，会出现IllegalMonitorStateException异常
    3.wait()，notify()，notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。

5、线程同步

5.1 Synchronized

1. 同步代码块
   synchronized(同步监视器){
   //需要被同步的代码
   }

说明：1.操作共享数据的代码，即为需要被同步的代码 —>不能包含代码多了，也不能包含代码少了。
2.共享数据：多个线程共同操作的变量。比如：ticket就是共享数据
3.同步监视器，俗称：锁。任何一个类的对象，都可以来充当锁。
要求：多个线程必须要共用同一把锁。

补充：在实现Runnable接口创建多线程的方式中，我们可以考虑使用this充当同步监视器。
在继承Thread类创建多线程的方式中，慎用this充当同步监视器，考虑使用当前类充当同步监视器。

2. 同步方法

说明：1.同步方法仍然涉及到同步监视器，只是不需要我们显式的声明。
2.非静态的同步方法，同步监视器是：this
静态的同步方法，同步监视器是：当前类本身

5.2 Lock锁方式解决线程安全问题

• java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象。
• ReentrantLock类实现了Lock ，它拥有与synchronized相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁。
• 从JDK 5.0开始，Java提供了更强大的线程同步机制——通过显式定义同步锁对象来实现同步。同步锁使用Lock对象充当。

5.3 Synchronized 与 Lock的异同？

• 相同：二者都可以解决线程安全问题
• 不同：synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器
• Lock需要手动的启动同步（lock()），同时结束同步也需要手动的实现（unlock()）