多線程

程序、進程、線程：
1. 程序Program：指令集，靜態概念。
2. 進程Process：操作系統，調度程序，動態概念。
  - 進程是程序的一次動態執行過程，佔用特定的地址空間
  - 每個進程都是獨立的，由三部分組成：cpu,data,code
  - 一個程序就是一個進程。
3. 線程Thread：在進程內，多條執行路徑。（不同的執行路徑）
  - 一個進程可以擁有多個並行的（concurrent）線程。
  - 一個進程中的線程共享相同的內存單元/內存地址空間->可以訪問相同的變量和對象，而且它們從同一個堆中分配對象->通信、數據交換、同步操作。
  - 會造成併發的問題。
線程和進程的區別：
1. 進程：作爲資源分配的單位
2. 線程：調度和執行的單位
3. 包含關係：
  - 沒有線程的進程，可以看做單線程的，如果一個進程內部擁有多個線程，則執行過程不是一條線的，而是多條線（線程）共同完成的。
線程的基本概念
1. 線程是一個程序內部的順序控制流。
2. 線程和進程的區別
  - 每個進程都有獨立的代碼和數據空間(進程上下文)，進程間的切換會有較大的開銷。
  - 線程可以看成時輕量級的進程，同一類線程共享代碼和數據空間，每個線程有獨立的運行棧和程序計數器(PC)，線程切換的開銷小。
  - 多進程: 在操作系統中能同時運行多個任務(程序)
  - 多線程: 在同一應用程序中有多個順序流同時執行
  - Java的線程是通過java.lang.Thread類來實現的。
3. 擴充
  - 一個進程是一個正運行的應用程序的實例。它由兩個部分組成：一個是操作系統用來管理這個進程的內核對象。另一個是這個進程擁有的地址空間。從執行角度方面看，一個進程由一個或多個線程組成。
  - 一個線程是一個執行單元，它控制CPU執行進程中某一段代碼段。
  - 一個線程可以訪問這個進程中所有的地址空間和資源。
  - 一個進程最少包括一個線程來執行代碼，這個線程又叫做主線程。
  - 線程除了能夠訪問進程的資源外，每個線程還擁有自己的棧
線程的創建
1. 第一種方式
  - 繼承Thread類，重寫run方法。
2. 第二種
  - 實現Runnable接口，重寫run方法。

第二種方式代碼示例：

public class Demo2 {
	public static void main(String[] args) {
		//1、創建真是角色
		Programme p1 = new Programme();
		//2、創建代理角色+真實角色引用
		Thread thread = new Thread(p1);
		//3、代理角色調用start方法開啓線程
		thread.start();

		for (int i = 0; i < 2000; i++) {
			System.err.println("一邊查文檔");
		}
	}
}
/**
 * @author Johnny
 * @category 實現了Runnable接口
 */
class Programme implements Runnable {

	public void run() {
		for (int i = 0; i < 2000; i++) {
			System.out.println("一邊寫代碼");
		}
	}

}

實現Runnable接口優點：
1. 可以同時實現繼承。實現Runnable接口方式要通用一些。
2. 避免單繼承。
3. 方便共享資源，同一份資源，多個代理訪問。
線程的五個狀態
1. 新生狀態：
  - 用new關鍵字和Thread類或其子類建立一個線程對象後，訪問線程對象就處於新生狀態。處於新生狀態的線程有自己的內存空間，通過調用start方法進入就緒狀態（runnable）
2. 就緒狀態：
  - 處於就緒狀態的線程已經具備了運行條件，但還沒有分配到cpu，處於線程就緒隊列，等待系統爲其分配cpu。等待狀態並不是執行狀態。
3. 運行狀態：
  - 在運行狀態和線程執行自己的run方法中代碼，直到調用其他方法而終止或等待某資源而阻塞或完成任務而終止。
4. 阻塞狀態：
  - 處於運行狀態的線程在某些情況下，如執行了sleep（睡眠）方法，或等待I/O設備等資源，將讓出CPU並暫時停止自己的運行，進入阻塞狀態。
5. 終止狀態：
  - 終止狀態是線程生命週期中的最後一個階段。線程終止的原因有兩個，一個是正常運行的線程完成了它的全部工作；另一種是線程被強制執行的終止，如：通過執行stop或destory方法來終止一個線程（前者會產生異常，後者是強制終止不會釋放鎖，都不推薦）
線程的常用方法：
1. isAlive()
  - 判斷線程是否處於活動狀態，即線程是否還未終止。
2. getPriority()
  - 獲得線程的優先級數值
3. setPriority()
  - 設置線程的優先級數值
4. Thread.sleep()
  - 將當前線程睡眠指定毫秒數
5. join()
  - 調用某線程的該方法，將當前線程與該線程“合併”，即等待該線程結束，再恢復當前線程的運行。
6. yield()
  - 讓出CPU，當前線程進入就緒隊列等待調度。
7. wait()
  - 當前線程進入對象的wait pool。
8. notify()/notifyAll()
  - 喚醒對象的wait pool中的一個/所有等待線程。
9. static void sleep(long millis)
  - 在指定的毫秒數內讓當前正在執行的線程休眠（暫停執行），此操作受到系統計時器和調度程序精度和準確性的影響。
interrupt
1. 中斷線程的方法。
2. 中斷線程同時拋出一個異常：InterruptedException。
3. InterruptedException:該異常是編譯異常（也稱受檢查異常）。
join()
1. 實現了“整體插隊”的效果，將當前加入的線程執行完畢，然後繼續執行外面的線程。
2. thread.Join把指定的線程加入到當前線程，可以將兩個交替執行的線程合併爲順序執行的線程。
  - 比如在線程B中調用了線程A的Join()方法，直到線程A執行完畢後，纔會繼續執行線程B。
yield()
1. yield()應該做的是讓當前運行線程回到可運行狀態，以允許具有相同優先級的其他線程獲得運行機會。因此，使用yield()的目的是讓相同優先級的線程之間能適當的輪轉執行。但是，實際中無法保證yield()達到讓步目的，因爲讓步的線程還有可能被線程調度程序再次選中。
2. 結論：yield()從未導致線程轉到等待/睡眠/阻塞狀態。在大多數情況下，yield()將導致線程從運行狀態轉到可運行狀態，但有可能沒有效果。
兩種線程模式：
1. 協作式：一個線程保留對處理器的控制直到它自己決定放棄
  - 速度快、代價低
  - 用戶編程非常麻煩
2. 搶先式：系統可以任意的從線程中奪回對CPU的控制權，再把控制權分給其它的線程。
  - 兩次切換之間的時間間隔就叫做時間片
  - 效率不如協作式高，OS核心必須負責管理線程
  - 簡化編程，而且使程序更加可靠
3. 多數線程的調度是搶先式的。
synchronized
1. 由於同一個進程的多個線程共享同一片存儲空間，在帶來方便的同時，也帶來了訪問衝突這個嚴重的問題。
2. java語言提供了專門機制以解決這種衝突，有效的避免了同一個數據被多個線程同時訪問。
3. 由於我們可以通過private關鍵字來保證數據對象只能被方法訪問，所以我們只需要針對方法提出一套機制，
4. 這套機制就是synchronized關鍵字，它包括兩種用法：synchronized方法和synchronized塊確保資源安全，線程安全。
5. 關鍵字synchronized 來與對象的互斥鎖聯繫。當某個對象synchronized修飾時，表明該對象在任一時刻只能由一個線程訪問。

Web12306線程安全代碼：

public class Web12306XCAQ implements Runnable{

	private int num = 20;//共享資源
	private boolean flag = true;
	
	@Override
	public void run() {
		while(flag){
			method2();
		}
	}

	public synchronized void method1(){
		if(num<1){
			flag=false;
		}else{
			try {
				Thread.sleep(200);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			//說出當前線程的名稱，誰搶了第？張票
			System.out.println(
			Thread.currentThread().getName()+"搶了第"+num--+"張票");
		}
	}
	
	public void method2(){
		synchronized (this) {
			if(num<1){
				flag=false;
			}else{
				try {
					Thread.sleep(200);
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
				//說出當前線程的名稱，誰搶了第？張票
				System.out.println(
				Thread.currentThread().getName()+"搶了第"+num--+"張票");
			}
		}
	}
}

線程死鎖
1. 過多的同步容易造成死鎖
2. 一個線程中鎖定了另一個線程需要的對象，而另一個線程鎖定了這個線程需要的對象。
3. 也就是說：兩個線程互相鎖定對方所需要的對象。
synchronized總結
1. 無論synchronized關鍵字加在方法上還是對象上，它取得的鎖都是鎖在了對象上，而不是把一段代碼或函數當作鎖，而且同步方法很可能還會被其他線程的對象訪問。
2. 每個對象只有一個鎖（lock）與之相關聯。
3. 實現同步是要很大的系統開銷作爲代價的，甚至可能造成死鎖，所以儘量避免無謂的同步控制。
4. 搞清楚synchronized鎖定的是哪個對象，就能幫助我們設計更安全的多線程程序。
wait() ：等待、釋放鎖
notify()、notifyAll() ：喚醒
1. 他們三個都是在同步中使用
2. 生產者繳費者模式，解決線程死鎖問題（是一個解決方案）
3. 該問題的關鍵就是要保證生產者不會再緩衝區滿時加入數據，消費者也不會再緩衝區空時消耗數據。
4. 通常常用的方法有信號燈法。
Wait sleep區別
1. 來源不同
  - Sleep是Thread提供的方法
  - Wait來自Object
2. 代碼位置不同
  - Wait需要寫在Synchronize語句塊裏面
3. 是否釋放鎖定對象
4. 調用wait方法，釋放鎖定該對象
5. Sleep時別的線程也不可以訪問鎖定對象

Java多線程-零基礎學習

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面向對象編程-零基礎學習1

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