JAVA笔记整理（十三），JAVA中的多线程

进程和线程

进程是一个正在执行中的程序。每一个进程执行都有一个执行顺序，该执行顺序是一个执行路径，或者叫一个控制单元。

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。

在计算机中多个线程都获取cpu的执行权，cpu执行到谁，谁就运行，明确一点，在某一个时刻，只能由一个程序运行（多核除外），cpu做着快速切换，以达到看上去是同事运行的效果。我们可以形象的把多线程的运行行为在互相抢夺cpu的执行权，这就是多线程的一个特性：随机性。谁抢到谁执行，至于执行多长时间，cpu说了算。

多线程的优势

多线程可以使得软件运行的速度更快，譬如迅雷可以多个线程同时下载一个文件，加快了下载的速度
进程之间不能共享内存，而线程之间则可以

如何创建启动线程

方法一

定义类继承Thread
复写Thread类中的run方法，目的是将自定义的代码存储在run方法中让线程运行
调用线程的start方法（该方法有两个作用：1.启动线程；2.调用run方法）

public class ThreadDemo extends Thread {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread();
        Thread thread2 = new Thread();

        thread1.start();
        thread2.start();
    }
}

class ThreadTest extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        /**
         * 这里是要实现多线程的代码
         */
    }
}

方法二

定义类实现Runnable接口
覆盖Runnable接口中的run方法，将线程要运行的代码存放在该run方法中
通过Thread类建立线程对象
将Running接口的子类对象作为实际参数传递给Thread类的构造函数。
调用Thread类的 start方法开启线程并调用Runnable接口子类的run方法

public class ThreadDemo extends Thread {
    public static void main(String[] args) {

        ThreadTest tt = new ThreadTest();

        Thread thread1 = new Thread(tt);
        Thread thread2 = new Thread(tt);

        thread1.start();
        thread2.start();

    }
}

class ThreadTest implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        /**
         * 这里是要实现多线程的代码
         */
    }
}

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指定对象的run方法

为什么要覆盖run方法？

Thread类用于描述线程，该类就定义了一个功能，用于存储线程要运行的代码。该存储功能就是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。

这两种实现方式的区别？

实现Runnable接口避免了单继承的局限性，在定义线程时建议使用实现Runnable方式，在实现了多线程之后还可以继承其他类
继承Thread类的线程代码存放在Thread子类的run方法中，实现Runnable线程代码存放在接口的子类的run方法中。

线程的状态

新建和就绪

当使用new关键字新建了一个线程之后，该线程就属于新建状态，这个时候的它和其他Java对象一样，仅仅由JAVA虚拟机为它分配内存，并初始化它的值。

调用start()方法之后，该线程属于就绪状态，表示该线程可以运行了，但是何时运行得看JVM的内部调度。

运行和阻塞

当线程取得执行权限，run方法内的线程体开始执行时，该线程出于运行状态。

sleep(time)方法可以让线程冻结time长度的时间，time之后，继续执行线程。

wait()方法也可以冻结线程，冻结之后，需要notify()方法唤醒线程，否则会一直冻结。

线程死亡

run方法内部代码执行完毕或者遇到异常或error时候，线程结束，线程进入死亡状态。
stop()方法可以直接杀掉线程，但容易导致死锁，通常不推荐。

临时状态（阻塞状态）

当同时运行多个线程时候，而cpu只能运行一个线程，那么其他线程就会先进入临时状态（阻塞状态）

典型例子

火车站卖票就是一个典型的多线程的例子，票的总量是固定的，但是会有多个窗口在卖票，假设一共有100张票，一共有6个窗口在售票，当有人来买票的时候，窗口售票员先看是否有余票，如果有，则出售。

//使用实现Runnable接口方式实现
public class SellTicket {
    public static void main(String[] args) {
        TicketThread tt = new TicketThread();

        Thread t1 = new Thread(tt);
        Thread t2 = new Thread(tt);

        t1.start();
        t2.start();
    }
}

class TicketThread implements Runnable {

    public int ticketCount = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            sellTicket();
            if (ticketCount == 0) {
                break;
            }
        }
    }

    public void sellTicket() {
        if (ticketCount > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 卖了第 "
                    + ticketCount-- + " 张票");

            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

//使用继承Thread类实现
public class SellTicket {
    public static void main(String[] args) {

        TicketThread tt1 = new TicketThread();
        TicketThread tt2 = new TicketThread();

        tt1.start();
        tt2.start();
    }
}

class TicketThread extends Thread {

    public static int ticketCount = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            sellTicket();
            if (ticketCount == 0) {
                break;
            }
        }
    }

    public void sellTicket() {
        if (ticketCount > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 卖了第 "
                    + ticketCount-- + " 张票");

            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

多执行几次的话，就会发现，会发生一票多卖的情况，是因为线程获取到CPU的执行权限之后做运算，还没有将票数减少，另外一个线程抢夺到了CPU的执行权限，所以他们卖出的是同一张票，这个时候就出现了问题，为了解决这个问题，JAVA的多线程支持引入了同步监视器来解决这个问题。

线程同步

JAVA使用synchronized关键字在线程开始执行同步代码快之前，获取对同步监视器的锁定

synchronized代码块

public void run() {
    method();
}

public void method () {
    synchronized (this){
        同步代码段
    }
}

注意，普通方法中的同步对象是this，静态方法中的同步对象是类名.class

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

        Thread t1 = new Thread(tt);
        Thread t2 = new Thread(tt);

        t1.start();
        t2.start();
    }
}

class TicketThread implements Runnable {

    public int ticketCount = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (this) {
                sellTicket();
                if (ticketCount == 0) {
                    break;
                }
            }
        }
    }

    public void sellTicket() {
        if (ticketCount > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 卖了第 "
                    + ticketCount-- + " 张票");

            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

synchronized方法

public void run() {
        method();
    }

    public synchronized  void method () {       
           同步代码段        
   }

package cn.lixyz.thread;

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

        Thread t1 = new Thread(tt);
        Thread t2 = new Thread(tt);

        t1.start();
        t2.start();
    }
}

class TicketThread implements Runnable {

    public int ticketCount = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            sellTicket();
            if (ticketCount == 0) {
                break;
            }
        }
    }

    public synchronized void sellTicket() {
        if (ticketCount > 0) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 卖了第 "
                    + ticketCount-- + " 张票");
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

使用synchronized修饰的代码就好比拥有了一把锁，当线程对象开始执行同步内容代码时，其他线程即时获取了CPU的执行权限也无法执行，直到当前执行对象执行完毕释放权限。