1.实现多线程

1.进程

正在运行的程序。
是系统进行资源分配和调用的独立单位；每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源。

2.线程

进程中的单个顺序控制流，是一条执行路径。
单线程：一个进程如果只有一条执行路径，则称为单线程程序；
多线程：一个进程如果有多条执行路径，则称为多线程程序。

3.多线程的实现方式

方式1：继承Thread类
定义一个类MyThread继承Thread类
在MyThread类中重写run（）方法
创建MyThread类的对象
启动线程

重写run（）方法原因：因为run（）方法是用来封装被线程执行的代码
run()方法和start()方法的区别：
run()：封装线程执行的代码，直接调用，相当于普通方法的调用
start()：启动线程；然后由JVM调用此线程的run（）方法

4.设置和获取线程名称

Thread类中设置和获取线程名称的方法：
void setName(String name) : 将此线程的名称更改为等于参数name
String getName() ：返回此线程的名称
通过构造方法也可以设置线程名称

获取main（）方法所在的线程名称：
public static Thread currentThread()： 返回对当前正在执行的线程对象的引用

public class MyThread extends Thread {

    //因为MyThread中没有带参方法，所以构造无参和带参来继承父类Thread中的方法
    public MyThread(){}

    public MyThread(String name){
        super(name);  //访问父类的带参构造方法
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(getName() + ":" + i);
        }
    }
}
/*
private String name;

public Thread() {
    this(null, null, "Thread-" + nextThreadNum(), 0);
}

public Thread(String name) {
    this(null, null, name, 0);
}

public Thread(ThreadGroup group, Runnable target, String name,
              long stackSize) {
    this(group, target, name, stackSize, null, true);
}

private Thread(ThreadGroup g, Runnable target, String name,
                   long stackSize, AccessControlContext acc,
                   boolean inheritThreadLocals) {
    this.name = name;
}

public final synchronized void setName(String name) {
    this.name = name;
}

public final String getName() {
    return name;
}

private static int threadInitNumber;
private static synchronized int nextThreadNum() {
    return threadInitNumber++;
}
 */

public class MyThreadDemo {
    public static void main(String[] args) {
        /*MyThread my1 = new MyThread();
        MyThread my2 = new MyThread();

        my1.setName("高铁");
        my2.setName("飞机");*/

        /*MyThread my1 = new MyThread("高铁");
        MyThread my2 = new MyThread("飞机");

        my1.start();
        my2.start();*/

        //static Thread currentThread() 返回对当前正在执行的线程对象的引用
        //获取main方法的线程对象的名称
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());  //main

    }
}

5.线程调度

线程有两种调度模式：
分时调度模式：所有线程轮流使用CPU的使用权，平均分配每个线程占用CPU的时间片
抢占式调度模型：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，优先级高的线程获取的CPU时间片相对多一些
Java使用的是抢占式调度模型
假如计算机只有一个CPU，那么CPU在某一时刻只能执行一条指令，线程只有得到CPU时间片，也就是使用权，才可以执行指令。所以说多线程程序的执行是有随机性的，因为谁抢到CPU的使用权是不一定的。

Thread类中设置和获取线程优先级的方法：
public final int getPriority​()： 返回此线程的优先级。
public final void setPriority​(int newPriority) ：更改此线程的优先级。
线程默认优先级是5，线程优先级范围是1-10
线程优先级高仅仅表示线程获取的CPU时间片的几率高

6.线程控制

7.线程生命周期

8.多线程的实现方式

方式2：实现Runnable接口
定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
在MyRunnable类中重写run（）方法
创建MyRunnable类的对象
创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
启动线程

多线程的实现方案有两种：继承Thread类、实现Runnable接口
相比继承Thread类，实现Runnable接口的好处：
避免了Java单继承的局限性
适合多个相同程序的代码去处理同一个资源的情况，把线程和程序的代码、数据有效分离，较好的体现了面向对象的设计思想

//定义一个类MyRunnable实现Runnable接口
public class MyRunnable implements Runnable {
    //在MyRunnable类中重写run（）方法
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);
        }
    }
}

public class MyRunnableDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建MyRunnable类的对象
        MyRunnable my = new MyRunnable();

        //创建Thread类的对象，把MyRunnable对象作为构造方法的参数
        //Thread(Runnable target) 分配一个新的 Thread对象。
        //Thread(Runnable target, String name) 分配一个新的 Thread对象。
        Thread t1 = new Thread(my);
        Thread t2 = new Thread(my,"高铁");

        //启动线程
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

2.线程同步

案例：卖票

需求：某电影院目前正在上映国产大片，共有100张票，而它有3个窗口卖票，请设计一个程序模拟该电影院卖票。
思路：
1.定义一个类SellTicket实现Runnable接口，里面定义一个成员变量：private int tickets = 100;
2.在SellTicket类中重写run() 方法实现卖票，代码步骤如下：
A:判断票数大于0，就卖票，并告知是哪个窗口卖的
B:卖了票之后，总票数要减1
C:票没有了，也可能有人来问，所以这里用死循环让卖票的动作一直执行
3.定义一个测试类SellTicketDemo,里面有main（）方法，代码步骤如下：
A:创建SellTicket类的对象
B:创建三个Thread类的对象，把SellTicket对象作为构造方法的参数，并给出对应的窗口名称
C:启动线程

//1.定义一个类SellTicket实现Runnable接口，里面定义一个成员变量：private int tickets = 100;
public class SellTicket implements Runnable {
    private int tickets = 100;

    //2.在SellTicket类中重写run() 方法实现卖票，代码步骤如下：
    @Override
    public void run() {

        while (true) {  //C:票没有了，也可能有人来问，所以这里用死循环让卖票的动作一直执行
            //A:判断票数大于0，就卖票，并告知是哪个窗口卖的
            if (tickets > 0) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
                tickets--;  //B:卖了票之后，总票数要减1
            }
        }

    }
}

public class SellTicketDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //A:创建SellTicket类的对象
        SellTicket st = new SellTicket();
        //B:创建三个Thread类的对象，把SellTicket对象作为构造方法的参数，并给出对应的窗口名称
        Thread t1 = new Thread(st,"窗口1");
        Thread t2 = new Thread(st,"窗口2");
        Thread t3 = new Thread(st,"窗口3");

        //C:启动线程
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }
}

案例思考：
在实际生活中，售票需要时间，所以每出售一张票，需要一点时间延迟，每次延迟100毫秒，用sleep（）方法实现

卖票出现了问题：
相同的票出现了多次
出现了负数的票
原因：线程执行的随机性导致的

2.卖票案例数据安全问题的解决
出现问题的原因？（判断多线程程序是否会有数据安全问题的标准）
是否有多线程环境
是否有共享数据
是否有多条语句操作共享数据

解决方法：
基本思想：让程序没有安全问题的环境。

实现方法：
把多条语句操作共享数据的代码给锁起来，让任意时刻只能有一个线程执行即可
Java提供了同步代码块的方式来解决

3.同步代码块

锁多条语句操作共享数据，可以使用同步代码块实现
格式：
synchronized(任意对象){
多条语句操作共享数据的代码
}
synchronized(任意对象)：就相当于给代码加锁了，任意对象就可以看成是一把锁

同步的好处和弊端：
好处：解决了多线程的数据安全问题
弊端：当线程很多时，因为每个线程都会去判断同步上的锁，这是很耗费资源的，无形中会降低程序的运行效率

4.同步方法

同步方法：就是把synchronized关键字加到方法上
格式：修饰符 synchronized 返回值类型 方法名（方法参数）{ }

同步方法锁的对象是 this

同步静态方法：就是把synchronized 关键字加到静态方法上
格式：修饰符 static synchronized 返回值类型 方法名（方法参数）{ }

同步静态方法的锁的对象是：类名.class

public class SellTicket implements Runnable{
    private static int tickets = 100;
    private Object obj = new Object();
    private int x = 0;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            if(x%2==0) {
//                synchronized (obj) {
//                synchronized (this) {
                synchronized (SellTicket.class) {
                    if (tickets > 0) {
                        try {
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
                        tickets--;
                    }
                }

            }else {
                /*synchronized (obj) {
                    if (tickets > 0) {
                        try {
                            Thread.sleep(100);
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
                        tickets--;
                    }
                }*/
                sellTicket();
            }
            x++;
        }
    }

    /*private synchronized void sellTicket() {
            if (tickets > 0) {
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
                tickets--;
            }
    }*/

    private static synchronized void sellTicket() {
        if (tickets > 0) {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
            tickets--;
        }
    }

}

public class SellTicketDemo {
    public static void main(String[] args) {
        SellTicket st = new SellTicket();

        Thread t1 = new Thread(st,"窗口1");
        Thread t2 = new Thread(st,"窗口2");
        Thread t3 = new Thread(st,"窗口3");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

    }
}

5.线程安全的类

StringBuffer：
线程安全，可变的字符序列。
从版本JDK 5开始，被StringBuilder替代。 通常应该使用StringBuilder类，因为它支持所有相同的操作，但它更快，因为它不执行同步。

Vector：从Java 2平台v1.2开始，该类改进了List接口，使其成为Java Collections Framework的成员。 与新的集合实现不同， Vector被同步。 如果不需要线程安全的实现，建议使用ArrayList代替Vector 。

Hashtable：
该类实现了一个哈希表，它将键映射到值。 任何非null对象都可以用作键值或值。
从Java 2平台v1.2开始，该类进行了改进，实现了Map接口，使其成为Java Collections Framework的成员。 与新的集合实现不同， Hashtable被同步。 如果不需要线程安全的实现，建议使用HashMap代替Hashtable 。 如果需要线程安全高度并发的实现，那么建议使用ConcurrentHashMap代替Hashtable 。

6.Lock锁

同步代码块和同步方法的锁对象问题，并没有直接看到在哪里加上了锁，在哪里释放了锁，为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5之后提供了一个新的锁对象Lock

Lock实现了提供比使用synchronized方法和语句可以获得更广泛的锁定操作
Lock中提供了获得锁和释放锁的方法：
void lock()：获得锁
void unlock()：释放锁

Lock是接口不能直接实例化，这里采用它的实现类ReentrantLock来实例化
ReentrantLock的构造方法
ReentrantLock() ：创建一个ReentrantLock的实例

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class SellTicket implements Runnable {
    private int tickets = 100;
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            try {
                lock.lock();
                if (tickets > 0) {
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在出售第" + tickets + "张票");
                    tickets--;
                }
            }finally {
                lock.lock();
            }
        }
    }
}

3.生产者消费者

1.生产者消费者模式概述

为了体现生产和消费过程中的等待和唤醒，Java就提供了几个方法供我们使用，这几个方法在Object类中。
Object类的等待和唤醒方法：

2.生产者消费者案例

生产者消费者案例中包含的类：
奶箱类（Box）：定义一个成员变量，表示第x瓶奶，提供存储牛奶和获取牛奶的操作
生产者类（Producer）：实现Runnable接口，重写run()方法，调用存储牛奶的操作
消费者类（Customer）：实现Runnable接口，重写run()方法，调用存储牛奶的操作
测试类（BoxDemo）：里面有main方法，main方法中的代码如下：
1.创建奶箱对象，这里是共享数据区域
2.创建生产者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中要调用存储牛奶的操作
3.创建消费者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中要调用获取牛奶的操作
4.创建2个线程对象，分别把生产者对象和消费者对象作为构造方法参数传递
5.启动线程

/*
    奶箱类（Box）：定义一个成员变量，表示第x瓶奶，提供存储牛奶和获取牛奶的操作
 */
public class Box {
    //定义一个成员变量，表示第x瓶奶
    private int milk;
    //定义一个成员变量表示奶箱状态
    private boolean state = false;

    //提供存储牛奶和获取牛奶的操作
    public synchronized void put(int milk) {
        //如果有奶，等待消费
        if (state) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //如果没有奶，就生产
        this.milk = milk;
        System.out.println("送奶工将第" + this.milk + "瓶奶放入奶箱");

        //生产完毕，修改奶箱状态
        state = true;

        //唤醒其他等待的线程
        notifyAll();
    }

    public synchronized void get() {
        //没奶，等待生产
        if (!state) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

        //如果有，就消费
        System.out.println("用户拿到第" + this.milk + "瓶奶");

        //消费完毕，修改奶箱状态
        state = false;

        //唤醒其他等待的线程
        notifyAll();
    }

}

/*
    生产者类（Producer）：实现Runnable接口，重写run()方法，调用存储牛奶的操作
 */
public class Producer implements Runnable {
    private Box b;

    public Producer(Box b) {
        this.b = b;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            b.put(i);
        }
    }
}

/*
    消费者类（Customer）：实现Runnable接口，重写run()方法，调用存储牛奶的操作
 */
public class Customer implements Runnable {
    private Box b;

    public Customer(Box b) {
        this.b = b;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            b.get();
        }
    }
}

/*
    测试类（BoxDemo）
 */
public class BoxDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //1.创建奶箱对象，这里是共享数据区域
        Box b = new Box();

        //2.创建生产者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中要调用存储牛奶的操作
        Producer p = new Producer(b);

        //3.创建消费者对象，把奶箱对象作为构造方法参数传递，因为在这个类中要调用获取牛奶的操作
        Customer c = new Customer(b);

        //4.创建2个线程对象，分别把生产者对象和消费者对象作为构造方法参数传递
        Thread t1 = new Thread(p);
        Thread t2 = new Thread(c);

        //5.启动线程
        t1.start();
        t2.start();

    }
}