一、多线程概述
要理解多线程，就必须理解线程。而要理解线程，就必须知道进程。
1、 进程
是一个正在执行的程序。
每一个进程执行都有一个执行顺序。该顺序是一个执行路径，或者叫一个控制单元。
2、线程
就是进程中的一个独立的控制单元。线程在控制着进程的执行。只要进程中有一个线程在执行，进程就不会结束。
一个进程中至少有一个线程。
3、多线程
在java虚拟机启动的时候会有一个java.exe的执行程序，也就是一个进程。该进程中至少有一个线程负责java程序的执行。而且这个线程运行的代码存在于main方法中。该线程称之为主线程。JVM启动除了执行一个主线程，还有负责垃圾回收机制的线程。像种在一个进程中有多个线程执行的方式，就叫做多线程。
4、多线程存在的意义
多线程的出现能让程序产生同时运行效果。可以提高程序执行效率。
例如：在java.exe进程执行主线程时，如果程序代码特别多，在堆内存中产生了很多对象，而同时对象调用完后，就成了垃圾。如果垃圾过多就有可能是堆内存出现内存不足的现象，只是如果只有一个线程工作的话，程序的执行将会很低效。而如果有另一个线程帮助处理的话，如垃圾回收机制线程来帮助回收垃圾的话，程序的运行将变得更有效率。
5、计算机CPU的运行原理
我们电脑上有很多的程序在同时进行，就好像cpu在同时处理这所以程序一样。但是，在一个时刻，单核的cpu只能运行一个程序。而我们看到的同时运行效果，只是cpu在多个进程间做着快速切换动作。
而cpu执行哪个程序，是毫无规律性的。这也是多线程的一个特性：随机性。哪个线程被cpu执行，或者说抢到了cpu的执行权，哪个线程就执行。而cpu不会只执行一个，当执行一个一会后，又会去执行另一个，或者说另一个抢走了cpu的执行权。至于究竟是怎么样执行的，只能由cpu决定。
二、创建线程的方式
创建线程共有两种方式：继承方式和实现方式（简单的说）。
1、 继承方式
通过查找java的帮助文档API，我们发现java中已经提供了对线程这类事物的描述的类——Thread类。这第一种方式就是通过继承Thread类，然后复写其run方法的方式来创建线程。
创建步骤：
a，定义类继承Thread。
b，复写Thread中的run方法。
目的：将自定义代码存储在run方法中，让线程运行。
c，创建定义类的实例对象。相当于创建一个线程。
d，用该对象调用线程的start方法。该方法的作用是：启动线程，调用run方法。
注：如果对象直接调用run方法，等同于只有一个线程在执行，自定义的线程并没有启动。
覆盖run方法的原因：
Thread类用于描述线程。该类就定义了一个功能，用于存储线程要执行的代码。该存储功能就run方法。也就是说，Thread类中的run方法，用于存储线程要运行的代码。
执行是随机、交替执行的，每一次运行的结果都会不同。
2、 实现方式
使用继承方式有一个弊端，那就是如果该类本来就继承了其他父类，那么就无法通过Thread类来创建线程了。这样就有了第二种创建线程的方式：实现Runnable接口，并复习其中run方法的方式。
创建步骤：
a，定义类实现Runnable的接口。
b，覆盖Runnable接口中的run方法。目的也是为了将线程要运行的代码存放在该run方法中。
c，通过Thread类创建线程对象。
d，将Runnable接口的子类对象作为实参传递给Thread类的构造方法。
为什么要将Runnable接口的子类对象传递给Thread的构造函数？
因为，自定义的run方法所属的对象是Runnable接口的子类对象。所以要让线程去指定对象的run方法，就必须明确该run方法所属对象。
e，调用Thread类中start方法启动线程。start方法会自动调用Runnable接口子类的run方法。
实现方式好处：避免了单继承的局限性。在定义线程时，建议使用实现方式。
程序示例：
三、两种方式的区别和线程的几种状态
1、两种创建方式的区别
继承Thread：线程代码存放在Thread子类run方法中。
实现Runnable：线程代码存放在接口子类run方法中。
2、几种状态
被创建：等待启动，调用start启动。
运行状态：具有执行资格和执行权。
临时状态（阻塞）：有执行资格，但是没有执行权。
冻结状态：遇到sleep（time）方法和wait（）方法时，失去执行资格和执行权，sleep方法时间到或者调用notify（）方法时，获得执行资格，变为临时状态。
消忙状态：stop（）方法，或者run方法结束。
注：当已经从创建状态到了运行状态，再次调用start（）方法时，就失去意义了，java运行时会提示线程状态异常。
图解：
四、线程安全问题
1、导致安全问题的出现的原因：
当多条语句在操作同一线程共享数据时，一个线程对多条语句只执行了一部分，还没用执行完，另一个线程参与进来执行。导致共享数据的错误。
简单的说就两点：
a、多个线程访问出现延迟。
b、线程随机性 。
注：线程安全问题在理想状态下，不容易出现，但一旦出现对软件的影响是非常大的。
2、解决办法——同步
对多条操作共享数据的语句，只能让一个线程都执行完。在执行过程中，其他线程不可以参与执行。
在java中对于多线程的安全问题提供了专业的解决方式——synchronized（同步）
这里也有两种解决方式，一种是同步代码块，还有就是同步函数。都是利用关键字synchronized来实现。
a、同步代码块
用法：
synchronized（对象）
{需要被同步的代码}
同步可以解决安全问题的根本原因就在那个对象上。其中对象如同锁。持有锁的线程可以在同步中执行。没有持有锁的线程即使获取cpu的执行权，也进不去，因为没有获取锁。
示例：
/*
给卖票程序示例加上同步代码块。
*/
class Ticket implements Runnable
{
private int tick=100;
Object obj = new Object();
public void run()
{
while(true)
{
//给程序加同步，即锁
synchronized(obj)
{
if(tick>0)
{
try
{
//使用线程中的sleep方法，模拟线程出现的安全问题
//因为sleep方法有异常声明，所以这里要对其进行处理
Thread.sleep(10);
}
catch (Exception e)
{
}
//显示线程名及余票数
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..tick="+tick--);
}
}
}
}
}
b，同步函数
格式：
在函数上加上synchronized修饰符即可。
那么同步函数用的是哪一个锁呢？
函数需要被对象调用。那么函数都有一个所属对象引用。就是this。所以同步函数使用的锁是this。
示例：
class Ticket1 implements Runnable//extends Thread
{
private static int tick = 100;
Object obj = new Object();
//用来标志是线程是进去同步代码块还是同步函数
boolean flag = true;
public void run()
{
if(flag)
{
while(true)
{
synchronized(obj)
{
if(tick>0)
{
try{Thread.sleep(10);}catch (Exception e){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...code.."+tick--);
}
}
}
}
else
while(true)
show();
}
public synchronized void show()//this
{
if(tick>0)
{
try{Thread.sleep(10);}catch (Exception e){}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...show.."+tick--);
}
}
}
class ThisLockDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Ticket1 t = new Ticket1();
Thread t1 = new Thread(t); //创建一个线程；
Thread t2 = new Thread(t); //创建一个线程；
//两个线程使用的不是同一个锁，t1使用的是obj对象的锁，t2使用的是this的
t1.start();
try{Thread.sleep(100);}catch (Exception e){}
t.flag = false;
t2.start();
}
}3、同步的前提
a，必须要有两个或者两个以上的线程。
b，必须是多个线程使用同一个锁。
4、同步的利弊
好处：解决了多线程的安全问题。
弊端：多个线程需要判断锁，较为消耗资源。
5、如何寻找多线程中的安全问题
a，明确哪些代码是多线程运行代码。
b，明确共享数据。
c，明确多线程运行代码中哪些语句是操作共享数据的。
五、静态函数的同步方式
如果同步函数被静态修饰后，使用的锁是什么呢？
通过验证，发现不在是this。因为静态方法中也不可以定义this。静态进内存时，内存中没有本类对象，但是一定有该类对应的字节码文件对象。如：
类名.class 该对象的类型是Class
这就是静态函数所使用的锁。而静态的同步方法，使用的锁是该方法所在类的字节码文件对象。类名.class
经典示例：
/*
加同步的单例设计模式————懒汉式
*/
class Single
{
private static Single s = null;
private Single(){}
public static void getInstance()
{
if(s==null)
{
synchronized(Single.class)
{
if(s==null)
s = new Single();
}
}
return s;
}
}
六、死锁
当同步中嵌套同步时，就有可能出现死锁现象。
示例：
七、线程间通信
其实就是多个线程在操作同一个资源，但是操作的动作不同。
代码示例：
/*
生产者消费者问题
一个生产者
一个消费者
共享一个缓存区
*/
class ProducerConsumerDemo
{
public static void main(String[] args)
{
Resource r = new Resource();
Producer pro = new Producer(r);
Consumer con = new Consumer(r);
Thread t1 = new Thread(pro);
Thread t2 = new Thread(pro);
Thread t3 = new Thread(con);
Thread t4 = new Thread(con);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
class Resource
{
private String name;
private int count = 1;
private boolean flag = false;
public synchronized void set(String name)
{
if(flag)
try{wait(); } catch(Exception e){}
this.name = name+"--"+count++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者.."+this.name);
flag = true;
this.notify();
}
public synchronized void out()
{
if(!flag)
try{wait(); } catch(Exception e){} //等待线程
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...消费者........."+this.name);
flag = false;
this.notify(); //唤醒线程池中的一个线程
}
}
class Producer implements Runnable
{
private Resource res;
Producer(Resource res)
{
this.res = res;
}
public void run()
{
while(true)
{
res.set("商品");
}
}
}
class Consumer implements Runnable
{
private Resource res;
Consumer(Resource res)
{
this.res = res;
}
public void run()
{
while(true)
{
res.out();
}
}
}/*
生产者消费者问题
多个生产者
多个消费者
共享一个缓存区
为什么要定义while判断标记？
原因：让被唤醒的线程再一次判断标记。
为什么定义notifyAll？
因为需要唤醒对方线程（要唤醒所有线程）
因为只用notify，容易出现只唤醒本方线程的情况。导致程序中的所有线程都等待。
*/
class ProducerConsumerDemo2
{
public static void main(String[] args)
{
Resource r = new Resource();
Producer pro = new Producer(r);
Consumer con = new Consumer(r);
Thread t1 = new Thread(pro);
Thread t2 = new Thread(pro);
Thread t3 = new Thread(con);
Thread t4 = new Thread(con);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
class Resource
{
private String name;
private int count = 1;
private boolean flag = false;
public synchronized void set(String name)
{
while(flag)
try{wait(); } catch(Exception e){}
this.name = name+"--"+count++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者.."+this.name);
flag = true;
this.notifyAll();
}
public synchronized void out()
{
while(!flag)
try{wait(); } catch(Exception e){} //等待线程
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...消费者........."+this.name);
flag = false;
this.notifyAll(); //唤醒线程池中的所有线程
}
}
class Producer implements Runnable
{
private Resource res;
Producer(Resource res)
{
this.res = res;
}
public void run()
{
while(true)
{
res.set("商品");
}
}
}
class Consumer implements Runnable
{
private Resource res;
Consumer(Resource res)
{
this.res = res;
}
public void run()
{
while(true)
{
res.out();
}
}
}几个小问题：
1）wait(),notify(),notifyAll(),用来操作线程为什么定义在了Object类中？
a，这些方法存在与同步中。
b，使用这些方法时必须要标识所属的同步的锁。同一个锁上wait的线程，只可以被同一个锁上的notify唤醒。
c，锁可以是任意对象，所以任意对象调用的方法一定定义Object类中。
2）wait(),sleep()有什么区别？
wait():释放cpu执行权，释放锁。
sleep():释放cpu执行权，不释放锁。
3）为甚么要定义notifyAll？
因为在需要唤醒对方线程时。如果只用notify，容易出现只唤醒本方线程的情况。导致程序中的所以线程都等待。
2、JDK1.5中提供了多线程升级解决方案。
/*
生产者消费者问题JDK1.5升级版
JDK1.5中提供了多线程的升级解决方案。
将同步synchronized替换成显示Lock操作。
将object中的wait，notify，notifyAll 替换成了condition对象。
该对象可以用Lock锁进行获取。
该示例中，实现了本方只唤醒对方操作。
*/
import java.util.concurrent.locks.*;
class ProducerConsumerDemo3
{
public static void main(String[] args)
{
Resource r = new Resource();
Producer pro = new Producer(r);
Consumer con = new Consumer(r);
Thread t1 = new Thread(pro);
Thread t2 = new Thread(pro);
Thread t3 = new Thread(con);
Thread t4 = new Thread(con);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t4.start();
}
}
class Resource
{
private String name;
private int count = 1;
private boolean flag = false;
private Lock lock = new ReentrantLock(); //定义一个显示的锁
private Condition con_pro = lock.newCondition();
private Condition con_con = lock.newCondition();
public void set(String name) throws InterruptedException
{
lock.lock();
try
{
while(flag)
con_pro.await(); //生产者等待
this.name = name+"--"+count++;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...生产者.."+this.name);
flag = true;
con_con.signal(); //唤醒消费者
}
finally
{
lock.unlock();
}
}
public void out() throws InterruptedException
{
lock.lock();
try
{
while(!flag)
con_con.await();//消费者线程等待
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...消费者........."+this.name);
flag = false;
con_pro.signal(); //唤醒生产者线程
}
finally
{
lock.unlock();
}
}
}
class Producer implements Runnable
{
private Resource res;
Producer(Resource res)
{
this.res = res;
}
public void run()
{
while(true)
{
try
{
res.set("商品");
}
catch (InterruptedException e)
{
}
}
}
}
class Consumer implements Runnable
{
private Resource res;
Consumer(Resource res)
{
this.res = res;
}
public void run()
{
while(true)
{
try
{
res.out();
}
catch (InterruptedException e)
{
}
}
}
}八、停止线程
在JDK 1.5版本之前，有stop停止线程的方法，但升级之后，此方法已经过时。
/*
线程结束
stop方法已经过时了，如何停止线程呢？
只有一种方法，run方法结束。
开启多线程运行，运行代码通常是循环结构。
只要控制住循环，就可以让run方法结束，也就是结束线程。
特殊情况：
当线程处于了冻结状态时
就不会读取到标记，那么线程就不会结束。
当没有指定的方式让冻结的线程恢复到运行状态时，这时就需要对冻结进行清除
强制让线程恢复到运行状态中来，这样就可以操作标记让线程结束。
Thread类提供了该方法 interrupt();
*/
/*
class StopThread implements Runnable
{
private boolean flag = true;
public void run()
{
while(flag)
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...run");
}
public void changeFlag()
{
flag = false;
}
}
*/
//特殊情况
class StopThread implements Runnable
{
private boolean flag = true;
public synchronized void run()
{
while(flag)
{
try
{
wait();
}
catch (InterruptedException e)
{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...Exception");
flag = false;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"...run");
}
}
public void changeFlag()
{
flag = false;
}
}
class StopThreadDemo
{
public static void main(String[] args)
{
StopThread st = new StopThread();
Thread t1 = new Thread(st);
Thread t2 = new Thread(st);
t1.start();
t2.start();
int num = 0;
while(true)
{
if(num++ == 100)
{
//st.changeFlag(); //设置标记，中断线程
//t1.interrupt(); //线程中断
//t2.interrupt(); //线程中断
break;
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"..."+num);
}
}
}
扩展小知识：
1、join方法
当A线程执行到了b线程的.join（）方法时，A线程就会等待，等B线程都执行完，A线程才会执行。（此时B和其他线程交替运行。）join可以用来临时加入线程执行。
2、setPriority（）方法用来设置优先级
MAX_PRIORITY 最高优先级10
MIN_PRIORITY 最低优先级1
NORM_PRIORITY 分配给线程的默认优先级
3、yield（）方法可以暂停当前线程，让其他线程执行。