1. 基本概念

  • 程序:为了完成某个任务和功能,选择一种编程语言编写的一组指令的集合。
  • 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,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。
  • 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。
  • 进程是操作系统调度和分配资源的最小单位,线程是CPU调度的最小单位,线程的调度有分时调度和抢占式调度。

1.1创建线程

      创建线程的四种方式:继承Thread、实现Runnable接口、实现Callable接口和使用线程池创建,我们使用继承Thread类或者实现Runnable接口来创建并启动多线程。
    

1.1.1 继承Thread类创建线程

      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
     
    
    package test01;

public class ThreadDemo01 {
/**

  • 启动线程,输出线程名称
  • @param args
    */

    public static void main(String[] args) {
    //2. 创建线程对象
    MyThread myThread = new MyThread();

    //3. 启动实例
    myThread.start();

    }
    }

//1. 定义Thread类的子类,并重写该类的run()方法
class MyThread extends Thread {br/>@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}

 
**输出结果**
![image.png](https://s2.51cto.com/images/20211017/1634459105107422.png?x-oss-process=image/watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)

 
#### 1.1.2 实现Runnable接口创建线程
Java有单继承的限制,当我们无法继承Thread类时,那么该如何做呢?在核心类库中提供了Runnable接口,我们可以实现Runnable接口,重写run()方法,然后再通过Thread类的对象代理启动和执行我们的线程体run()方法。
- 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。
 代码如下:

package test01;

public class ThreadDemo02 {
public static void main(String[] args) {
//接口=new (实现类)
//2. 创建Runnable实现类的实例
MyRunnable myThread = new MyRunnable();

    //3. 将类的实例传入,创建线程对象
    Thread a = new Thread(myThread,"新创建的线程方法2,使用Runnable接口实现");
    //4. 启动
    a.start();
    System.out.println("123");
}

}

//1. 定义Runnable接口的实现类,并重写该接口的run()方法
class MyRunnable implements Runnable{

@Override
public void run() {
    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}

}

 
**输出结果**
![image.png](https://s2.51cto.com/images/20211017/1634459468705657.png?x-oss-process=image/watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)
 

#### 1.1.3 使用匿名内部类对象来实现线程的创建和启动(Runnable接口)

 

package test01;

public class ThreadDemon03 {
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
br/>@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}, "新创建的线程方法3, 使用匿名内部类对象来实现").start();
}
}

**输出结果**
 
![image.png](https://s2.51cto.com/images/20211017/1634459573169135.png?x-oss-process=image/watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)

 
### 1.2 Thread类常用方法

- run方法:执行线程具体操作
- start方法:启动线程
- sleep方法:暂停线程
- join方法:插队

#### 1.2.1 join方法案例
 

package test01;

import java.util.Scanner;

public class ThreadDemo06 {
public static void main(String[] args) {
ChatThread t = new ChatThread();
t.start();

    for (int i = 1; i < 10; i++) {
        System.out.println("main:" + i);
        try {
            Thread.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //当main打印到5之后,需要等join进来的线程停止后才会继续了。
        if(i==5){
            try {
                t.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

}
class ChatThread extends Thread{
public void run(){
Scanner input = new Scanner(System.in);
while(true){
System.out.println("是否结束?(Y、N)");
char confirm = input.next().charAt(0);
if(confirm == 'Y' || confirm == 'y'){
break;
}
}
input.close();
}
}


&nbsp;
**输出结果**
![image.png](https://s2.51cto.com/images/20211017/1634459783198749.png?x-oss-process=image/watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)
&nbsp;

## 2. 线程安全

卖票的例子,3售票员同时卖票100张车票,出现重复票与不存在票问题。

package test01;

public class ThreadDemon04 {

//创建资源类的属性和方法
//资源类方法的执行、判断
//创建多线程
//线程安全:1. 同时对文件读写操作   同步代码块、同步方法、加锁
public static void main(String[] args) {
    Ticket myTicket = new Ticket();
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0;i<40;i++){
                myTicket.saleTicket();
            }
        }
    }, "lucy" ).start();

    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0;i<40;i++){
                myTicket.saleTicket();
            }
        }
    }, "zhanghai" ).start();

    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0;i<40;i++){
                myTicket.saleTicket();
            }
        }
    }, "mali" ).start();

}

}
class Ticket {
private int number = 100;

public  void saleTicket() {
        if (number>0){
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖票,剩余票"+number--);
        }

}

}

&nbsp;
![image.png](https://s2.51cto.com/images/20211017/1634460251130346.png?x-oss-process=image/watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)
&nbsp;
![image.png](https://s2.51cto.com/images/20211017/1634458017593807.png?x-oss-process=image/watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)

&nbsp;&nbsp;&nbsp;当我们使用多个线程访问同一资源(可以是同一个变量、同一个文件、同一条记录等)的时候,若多个线程只有读操作,那么不会发生线程安全问题,但是如果多个线程中对资源有读和写的操作,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
 &nbsp;

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。
有三种方式完成同步操作:
- 同步代码块
- 同步方法
- 锁机制

### 2.1 同步代码块
&nbsp;&nbsp;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
}


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)。
&nbsp;

package test01;

public class ThreadDemon04 {

//创建资源类的属性和方法
//资源类方法的执行、判断
//创建多线程
//线程安全:1. 同时对文件读写操作   同步代码块、同步方法、加锁
public static void main(String[] args) {
    Ticket myTicket = new Ticket();
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0;i<40;i++){
                myTicket.saleTicket();
            }
        }
    }, "lucy" ).start();

    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0;i<40;i++){
                myTicket.saleTicket();
            }
        }
    }, "zhanghai" ).start();

    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0;i<40;i++){
                myTicket.saleTicket();
            }
        }
    }, "mali" ).start();

}

}
class Ticket {
private int number = 100;
public void saleTicket() {
synchronized (this){
if (number>0){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖票,剩余票"+number--);
}
}

}

}

**输出结果:**
![image.png](https://s2.51cto.com/images/20211017/1634460582406437.png?x-oss-process=image/watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)

&nbsp;
### 2.2 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,格式如下:

public synchronized void method(){
可能会产生线程安全问题的代码
}


&nbsp;

package test01;

public class ThreadDemon04 {

//创建资源类的属性和方法
//资源类方法的执行、判断
//创建多线程
//线程安全:1. 同时对文件读写操作   同步代码块、同步方法、加锁
public static void main(String[] args) {
    Ticket myTicket = new Ticket();
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0;i<40;i++){
                myTicket.saleTicket();
            }
        }
    }, "lucy" ).start();

    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0;i<40;i++){
                myTicket.saleTicket();
            }
        }
    }, "zhanghai" ).start();

    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0;i<40;i++){
                myTicket.saleTicket();
            }
        }
    }, "mali" ).start();

}

}
class Ticket {
private int number = 100;
public synchronized void saleTicket() {
if (number>0){
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖票,剩余票"+number--);
}

}

}


&nbsp;

## 3. 线程间通信
&nbsp;
### 3.1 线程间通信
&nbsp;
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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,典型的是生产和消费问题,比如两个人一个做包子,一个吃包子。

&nbsp;&nbsp;创建线程因为操作系统进行调度的,创建顺序不确定的,在程序通过条件控制,让线程执行有顺序的,这个过程--等待唤醒(通知)机制。

public synchronized void start() {
boolean started = false;
try {
start0();
started = true;
private native void start0();//带native关键字由操作系统创建


### 3.2 等待唤醒机制
&nbsp;&nbsp;这是多个线程间的一种协作机制,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。

#### 3.2.1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;
- notifyAll:则释放所通知对象的 wait set 上的全部线程。
&nbsp;
#### 3.2.2 多线程开发步骤
第一步:创建资源类,定义属性和操作方法
第二步: 在资源类中操作方法:判断、干活、通知
第三步 创建两个线程调用 
&nbsp;

package test01;

public class ThreadDemon05 {

/**
 * 线程间通信,控制线程的执行顺序
 * 创建两个线程
 * 创建一个初始 变量 值是0  number
 * 实现一个线程对变量+1 ,另外一个线程对变量-1  一个方法addOne(),一个方法divOne()
 * 交替,进行10次
 */
public static void main(String[] args) {
    OneAddDiv oneAdd = new OneAddDiv();
    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i<+10;i++){
                try {
                    oneAdd.addOne();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }, "线程1").start();

    new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 0; i<+10;i++){
                try {
                    oneAdd.divOne();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }, "线程2").start();
}

}

class OneAddDiv{
//第一步创建资源类,定义属性和方法
private int number = 0;
public synchronized void addOne() throws InterruptedException {
if (number !=0){
this.wait();
}
number ++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+number);
this.notify();

}
public synchronized void divOne() throws InterruptedException {
    if (number !=1){
        this.wait();
    }
    number --;
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+number);
    this.notify();

}
//第二步资源中方法的判断、执行和通知
//线程的调用

}

输出结果如下:
![image.png](https://s2.51cto.com/images/20211017/1634460880409500.png?x-oss-process=image/watermark,size_14,text_QDUxQ1RP5Y2a5a6i,color_FFFFFF,t_100,g_se,x_10,y_10,shadow_20,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk=)

&nbsp;

## 4. 线程的生命周期
&nbsp;
### 4.1五种状态
线程的生命周期有五种状态:新建(New)、就绪(Runnable)、运行(Running)、阻塞(Blocked)、死亡(Dead)。CPU需要在多条线程之间切换,于是线程状态会多次在运行、阻塞、就绪之间切换。

&nbsp;

### 4.2线程阻塞
当在运行过程中的线程遇到如下情况时,线程会进入阻塞状态:
•   线程调用了sleep()方法,主动放弃所占用的CPU资源;
•   线程试图获取一个同步监视器,但该同步监视器正被其他线程持有;
•   线程执行过程中,同步监视器调用了wait(),让它等待某个通知(notify);
•   线程执行过程中,同步监视器调用了wait(time)
•   线程执行过程中,遇到了其他线程对象的加塞(join);
•   线程被调用suspend方法被挂起(已过时,因为容易发生死锁);

**java.lang.Thread.State的枚举类中这样定义:**
public enum State {
    NEW,   新建
    RUNNABLE,  准备就绪
    BLOCKED,   阻塞
    WAITING,   不见不散
    TIMED_WAITING, 过时不候
    TERMINATED;    终结
}


## 5.Thread和Runnable的区别
&nbsp;
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。

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。

&nbsp;

## 6. 释放锁和死锁
&nbsp;
### 6.1释放锁操作
- 当前线程的同步方法、同步代码块执行结束。
- 当前线程在同步代码块、同步方法中遇到break、return终止了该代码块、该方法的继续执行。
- 当前线程在同步代码块、同步方法中出现了未处理的Error或Exception,导致当前线程异常结束。
- 当前线程在同步代码块、同步方法中执行了锁对象的wait()方法,当前线程被挂起,并释放锁。

&nbsp;
### 6.2死锁
- 不同的线程分别锁住对方需要的同步监视器对象不释放,都在等待对方先放弃时就形成了线程的死锁。
- 一旦出现死锁,整个程序既不会发生异常,也不会给出任何提示,只是所有线程处于阻塞状态,无法继续。
&nbsp;
### 6.3sleep()和wait()方法的区别
- sleep()不释放锁,wait()释放锁
- sleep()自动在指定时间唤醒,wait()可以指定时间也可以使用notify或notifyAll唤醒
- sleep()在Thread类中声明的静态方法,wait方法在Object类中声明