1.引入

我们在之前，学习的程序在没有跳转语句的前提下，都是由上至下依次执行，那现在想要设计一个程序，边打游戏边听歌，怎么设计？
要解决上述问题,咱们得使用多进程或者多线程来解决.

1.1 并发与并行

并发：指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（同时发生）。

在操作系统中，安装了多个程序，并发指的是在一段时间内宏观上有多个程序同时运行，这在单 CPU 系统中，每一时刻只能有一道程序执行，即微观上这些程序是分时的交替运行，只不过是给人的感觉是同时运行，那是因为分时交替运行的时间是非常短的。

而在多个 CPU 系统中，则这些可以并发执行的程序便可以分配到多个处理器上（CPU），实现多任务并行执行，（即利用每个处理器来处理一个可以并发执行的程序，这样多个程序便可以同时执行。）目前电脑市场上说的多核 CPU，便是多核处理器，核越多，并行处理的程序越多，能大大的提高电脑运行的效率。

注意：单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的，只能是多个任务在单个CPU上并发运行。同理,线程也是一样的，从宏观角度上理解线程是并行运行的，但是从微观角度上分析却是串行运行的，即一个线程一个线程的去运行，当系统只有一个CPU时，线程会以某种顺序执行多个线程，我们把这种情况称之为线程调度。

4.2 线程与进程

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，一个应用程序可以同时运行多个进程；进程也是程序的一次执行过程，是程序运行和资源分配的基本单位；系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。
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。
简而言之：一个程序运行后至少有一个进程，一个进程中可以包含多个线程

我们可以再电脑底部任务栏，右键——->打开任务管理器,可以查看当前任务的进程：

进程

线程

线程调度:

分时调度
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。
抢占式调度
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(线程随机性)，Java使用的为抢占式调度。
- 设置线程的优先级

抢占式调度详解

大部分操作系统都支持多进程并发运行，现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。比如：现在我们上课一边使用编辑器，一边使用录屏软件，同时还开着画图板，dos窗口等软件。此时，这些程序是在同时运行，”感觉这些软件好像在同一时刻运行着“。
实际上，CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着高速的切换。对于CPU的一个核而言，某个时刻，只能执行一个线程，而 CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉要快，看上去就是在同一时刻运行。
其实，多线程程序并不能提高程序的运行速度，但能够提高程序运行效率，让CPU的使用率更高。

4.3 创建线程类

Java使用java.lang.Thread类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。每个线程的作用是完成一定的任务，实际上就是执行一段程序流即一段顺序执行的代码。Java使用线程执行体来代表这段程序流。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

代码如下：

测试类：

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //创建自定义线程对象
        MyThread mt = new MyThread("新的线程！");
        //开启新线程
        mt.start();
        //在主方法中执行for循环
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("main线程！"+i);
        }
    }
}

自定义线程类：

public class MyThread extends Thread {
    //定义指定线程名称的构造方法
    public MyThread(String name) {
        //调用父类的String参数的构造方法，指定线程的名称
        super(name);
    }
    /**
     * 重写run方法，完成该线程执行的逻辑
     */
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println(getName()+"：正在执行！"+i);
        }
    }
}

2.线程

2.1多线程原理

画图多线程执行时序图来体现一下多线程程序的执行流程。
自定义线程类：

public class MyThread extends Thread{ 
    /** 利用继承中的特点 * 将线程名称传递 进行设置 */ 
    public MyThread(String name){ 
        super(name); 
    }
    /** 重写run方法 * 定义线程要执行的代码 */ 
    public void run(){ 
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
        //getName()方法 来自父亲 
        System.out.println(getName()+i); 
        } 
    } 
}

测试类：

public class Demo { 
    public static void main(String[] args) { 
        System.out.println("这里是main线程"); 
        MyThread mt = new MyThread("小强"); 
        mt.start();//开启了一个新的线程 
        for (int i = 0; i < 20; i++) { 
            System.out.println("旺财:"+i); 
        } 
    } 
}

流程时序图：

程序启动运行main时候，java虚拟机启动一个进程，主线程main在main()调用时候被创建。随着调用mt的对象的
start方法，另外一个新的线程也启动了，这样，整个应用就在多线程下运行。
通过这张图我们可以很清晰的看到多线程的执行流程，那么为什么可以完成并发执行呢？我们再来讲一讲原理。
多线程执行时，到底在内存中是如何运行的呢？以上个程序为例，进行图解说明：
多线程执行时，在栈内存中，其实每一个执行线程都有一片自己所属的栈内存空间。进行方法的压栈和弹栈。

中间内容暂时缺少。
1.2 创建线程对象方式一：Thread类
在上一天内容中我们已经可以完成最基本的线程开启，那么在我们完成操作过程中用到了 java.lang.Thread 类，
API中该类中定义了有关线程的一些方法，具体如下：
构造方法
public Thread() :分配一个新的线程对象。
public Thread(String name) ``:分配一个指定名字的新的线程对象。
public Thread(Runnable target) ``:分配一个带有指定目标新的线程对象。
public Thread(Runnable target,String name) ``:分配一个带有指定目标新的线程对象并指定名字。
常用方法：
public String getName():获取当前线程名称。
public void start() ``:导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法。
public void run():此线程要执行的任务在此处定义代码。
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）。
public static Thread currentThread():返回对当前正在执行的线程对象的引用。
翻阅API后得知创建线程的方式总共有两种，一种是继承Thread类方式，一种是实现Runnable接口方式，方式一我
们上一天已经完成，接下来讲解方式二实现的方式。
1.3 创建线程方式二
采用 java.lang.Runnable 也是非常常见的一种，我们只需要重写run方法即可。
步骤如下：
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。
3. 调用线程对象的start()方法来启动线程。
代码如下：

public class MyRunnable implements Runnable{ 
@Override 
public void run() { 
for (int i = 0; i < 20; i++) { 
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+i); 
} 
} 
}
public class Demo { 
public static void main(String[] args) { 
//创建自定义类对象 线程任务对象 
MyRunnable mr = new MyRunnable(); 
//创建线程对象 
Thread t = new Thread(mr, "小强"); 
t.start(); 
for (int i = 0; i < 20; i++) { 
System.out.println("旺财 " + i); 
} 
} 
}

通过实现Runnable接口，使得该类有了多线程类的特征。run()方法是多线程程序的一个执行目标。所有的多线程代码都在run方法里面。Thread类实际上也是实现了Runnable接口的类。
在启动的多线程的时候，需要先通过Thread类的构造方法Thread(Runnable target) 构造出对象，然后调用Thread 对象的start()方法来运行多线程代码。
实际上所有的多线程代码都是通过运行Thread的start()方法来运行的。因此，不管是继承Thread类还是实现
Runnable接口来实现多线程，最终还是通过Thread的对象的API来控制线程的，熟悉Thread类的API是进行多线程
编程的基础。

tips:Runnable对象仅仅作为Thread对象的target，Runnable实现类里包含的run()方法仅作为线程执行体。而实际的线程对象依然是Thread实例，只是该Thread线程负责执行其target的run()方法。

2.4 Thread和Runnable的区别

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：
1. 适合多个相同的程序代码的线程去共享同一个资源。
2. 可以避免java中的单继承的局限性。
3. 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。
4. 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。
扩充：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。

2.5 匿名内部类方式实现线程的创建

使用线程的内匿名内部类方式，可以方便的实现每个线程执行不同的线程任务操作。
使用匿名内部类的方式实现Runnable接口，重新Runnable接口中的run方法：

public class NoNameInnerClassThread { 
public static void main(String[] args) { 
// new Runnable(){ 
// public void run(){ 
// for (int i = 0; i < 20; i++) { 
// System.out.println("张宇:"+i); 
// } 
// } 
// }; //‐‐‐这个整体 相当于new MyRunnable() 
Runnable r = new Runnable(){ 
public void run(){ 
for (int i = 0; i < 20; i++) { 
System.out.println("张宇:"+i); 
} 
} 
};
new Thread(r).start();
for (int i = 0; i < 20; i++) { 
System.out.println("费玉清:"+i); 
} 
} 
}

3.线程安全

3.1 线程安全

如果有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。程序每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。

我们通过一个案例，演示线程的安全问题：
电影院要卖票，我们模拟电影院的卖票过程。假设要播放的电影是 “葫芦娃大战奥特曼”，本次电影的座位共100个 (本场电影只能卖100张票)。
我们来模拟电影院的售票窗口，实现多个窗口同时卖 “葫芦娃大战奥特曼”这场电影票(多个窗口一起卖这100张票) 需要窗口，采用线程对象来模拟；需要票，Runnable接口子类来模拟。

模拟票：
///


public class Ticket implements Runnable { 
private int ticket = 100; 
/*
* 执行卖票操作 
*/ 
@Override 
public void run() { 
//每个窗口卖票的操作 
//窗口 永远开启 
while (true) { 
if (ticket > 0) {//有票 可以卖 
//出票操作 
//使用sleep模拟一下出票时间 
try {
Thread.sleep(100); 
} catch (InterruptedException e) { 
// TODO Auto‐generated catch block 
e.printStackTrace(); 
}
//获取当前线程对象的名字 
String name = Thread.currentThread().getName(); 
System.out.println(name + "正在卖:" + ticket‐‐); 
} 
} 
} 
}

发现程序出现了两个问题：
1. 相同的票数,比如5这张票被卖了两回。
2. 不存在的票，比如0票与-1票，是不存在的。

这种问题，几个窗口(线程)票数不同步了，这种问题称为线程不安全。

线程安全问题都是由全局变量及静态变量引起的。. 若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步，否则的话就可能影响线程安全。

3.2 线程同步

当我们使用多个线程访问同一资源的时候，且多个线程中对资源有写的操作，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
(synchronized)来解决。
根据案例简述：
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。
那么怎么去使用呢？有三种方式完成同步操作：
1. 同步代码块。
2. 同步方法。
3. 锁机制。

3.3 同步代码块

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:
同步锁:
对象的同步锁只是一个概念,可以想象为在对象上标记了一个锁.
1. 锁对象可以是任意类型。
2. 多个线程对象** 要使用同一把锁。

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)。

使用同步代码块解决代码：

synchronized(同步锁){ 
需要同步操作的代码 
}

public class Ticket implements Runnable{ 
private int ticket = 100; 
Object lock = new Object(); 
/*
* 执行卖票操作 
*/ 
@Override 
public void run() { 
//每个窗口卖票的操作 
//窗口 永远开启 
while(true){ 
synchronized (lock) { 
if(ticket>0){//有票 可以卖 
//出票操作 
//使用sleep模拟一下出票时间 
try {
Thread.sleep(50); 
} catch (InterruptedException e) { 
// TODO Auto‐generated catch block 
e.printStackTrace(); 
}
//获取当前线程对象的名字 
String name = Thread.currentThread().getName(); 
System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐); 
} 
} 
}}}

3.4 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：

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

同步锁是谁? 对于非static方法,同步锁就是this。对于static方法,我们使用当前方法所在类的字节码对象(类名.class)。

使用同步方法代码如下：

public class Ticket implements Runnable{ 
private int ticket = 100; 
/*
* 执行卖票操作 
*/ 
@Override 
public void run() { 
//每个窗口卖票的操作 
//窗口 永远开启 
while(true){ 
sellTicket(); 
} 
}
/*
* 锁对象 是 谁调用这个方法 就是谁 
* 隐含 锁对象 就是 this 
*
*/ 
public synchronized void sellTicket(){ 
if(ticket>0){//有票 可以卖 
//出票操作 
//使用sleep模拟一下出票时间 
try {
Thread.sleep(100); 
} catch (InterruptedException e) { 
// TODO Auto‐generated catch block 
e.printStackTrace();
}
//获取当前线程对象的名字 
String name = Thread.currentThread().getName(); 
System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐); 
} 
} 
}

3.5CopyOnWriteArrayList

java.util.concurrentjdk提供的java并发包。
JUC安全类型的锁

3.6死锁

假如有连个线程同时去抢夺cup的使用权，但是两个线程因为资源占用都无法得到CPU的资源，维持在不停争夺的状态。程序也随之无法正常运行。线程A在试衣间加了两把锁a和b，但是A只有自己的钥匙a，需要B给A另一把钥匙b，A才能取去，把试衣间给其他人使用。然而线程B在另一个试衣间也加了两把锁a，b；B需要A的a钥匙，才能出去。此时A，B谁都无法出去，陷入了僵局，其他人也无法使用试衣间，程序则会挂掉。

死锁案例分析：

此时代码就会报错，g1灰姑凉得不到镜子的锁；g2白雪公主得不到口红的锁。
修改代码，将锁从公共部门提取出来，单独处理即可。

避免死锁：

3.7 Lock锁

1.简介

java.util.concurrent.locks.Lock机制提供了比**synchronized代码块**和**synchronized**``方法更广泛的锁定操作,.
ReentrantLock 可重入锁 是Lock的实现类，拥有和**synchronized代码块**和**synchronized** 方法相似的功能，实现安全机制，并且可以显示加锁或释放锁。
同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有,除此之外更强大,更体现面向对象。
格式：

Lock锁也称同步锁，加锁与释放锁方法化了，如下：

public void lock() ``:``加同步锁。

public void unlock() ``:``释放同步锁。

2.使用案例：

public class Ticket implements Runnable{ 
    private int ticket = 100; 
    Lock lock = new ReentrantLock(); 
    /*
    * 执行卖票操作 
    */ 
    @Override 
    public void run() { 
        //每个窗口卖票的操作 
        //窗口 永远开启 
        while(true){ 
            lock.lock(); 
            if(ticket>0){//有票 可以卖 
            //出票操作 
            //使用sleep模拟一下出票时间 
                try {
                    Thread.sleep(50); 
                } catch (InterruptedException e) { 
                 e.printStackTrace(); 
                }
            //获取当前线程对象的名字 
            String name = Thread.currentThread().getName(); 
            System.out.println(name+"正在卖:"+ticket‐‐); 
            }
            lock.unlock(); 
        } 
    } 
}

3.对比Synchronized和lock

第四章线程协作

4.1生产者消费者问题

问题分析：

进程通信：

4.2解决方案一：

4.3解决方案二：信号灯法

4.4线程池

简介

线程池就好像我们日常骑行的共享单车：
在停车点安放大量的共享单车，普通居民使用的时候，可以从停车点直接取用。用完之后，将单车停靠在停车点。方便其他人使用。

我需要骑车，不需要自动动手建造一辆自行车，直接去停车点，扫描使用即可。—-节省了大量时间
单车可以重复使用，不用每次都创建。

管理由统一的共享单车公司运营部门管理

使用方式

创建线程池

①.newFixedThreadPool(int nThreads)
创建一个固定长度的线程池，每当提交一个任务就创建一个线程，直到达到线程池的最大数量，这时线程规模将不再变化，当线程发生未预期的错误而结束时，线程池会补充一个新的线程。
②. newCachedThreadPool()
创建一个可缓存的线程池，如果线程池的规模超过了处理需求，将自动回收空闲线程，而当需求增加时，则可以自动添加新线程，线程池的规模不存在任何限制。
③. newSingleThreadExecutor()
这是一个单线程的Executor，它创建单个工作线程来执行任务，如果这个线程异常结束，会创建一个新的来替代它；它的特点是能确保依照任务在队列中的顺序来串行执行。
④. newScheduledThreadPool(int corePoolSize)
创建了一个固定长度的线程池，而且以延迟或定时的方式来执行任务，类似于Timer。

案例：

实现Runnable接口

class myThread2 implements  Runnable{
  @Override
  public void run() {
          System.out.println(Thread.currentThread().getName() );
  }
}
private static void testRunnable() {
      ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);
      service.execute(new myThread2());
      service.execute(new myThread2());
      service.execute(new myThread2());
      service.shutdown();
  }

实现Callable接口

class myThread1 implements Callable{
  @Override
  public Object call() throws Exception { //执行线程的方法体
      int counts = 0;
      for (int i = 0; i < 100; i++) {
          counts++;
          System.out.println(Thread.currentThread().getName()+i);
      }
      return counts;
  }
}

测试： ```java private static void testCallable() {

  ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(3);
  Future submit = service.submit(new myThread1());
  Future submit1 = service.submit(new myThread1());
  Future submit2 = service.submit(new myThread1());
  try {
      Integer result1 =(Integer) submit.get();
      Integer result2 =(Integer) submit1.get();
      Integer result3 =(Integer) submit2.get();
      System.out.println("result1 = " + result1);
      System.out.println("result2 = " + result2);
      System.out.println("result3 = " + result3);
  } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
  } catch (ExecutionException e) {
      e.printStackTrace();
  }finally {
      service.shutdownNow();
  }

} }

```

第三章线程状态

3.1 线程状态概述
当线程被创建并启动以后，它既不是一启动就进入了执行状态，也不是一直处于执行状态。在线程的生命周期中，
有几种状态呢？在API中 java.lang.Thread.State 这个枚举中给出了六种线程状态：
这里先列出各个线程状态发生的条件，下面将会对每种状态进行详细解析

多线程