一、程序、进程、线程的理解

01. 程序(programm)
概念：是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码。

02. 进程(process)
概念：程序的一次执行过程，或是正在运行的一个程序。
说明：进程作为资源分配的单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域

03. 线程(thread)
概念：进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的一条执行路径。
说明：线程作为调度和执行的单位，每个线程拥独立的运行栈和程序计数器(pc)，线程切换的开销小。

补充：
内存结构：

进程可以细化为多个线程。
每个线程，拥有自己独立的：栈、程序计数器
多个线程，共享同一个进程中的结构：方法区、堆。

二、并行与并发

01. 单核CPU与多核CPU的理解
①单核CPU，其实是一种假的多线程，因为在一个时间单元内，也只能执行一个线程的任务。例如：虽然有多车道，但是收费站只有一个工作人员在收费，只有收了费才能通过，那么CPU就好比收费人员。如果某个人不想交钱，那么收费人员可以把他“挂起”（晾着他，等他想通了，准备好了钱，再去收费。）但是因为CPU时间单元特别短，因此感觉不出来。
②如果是多核的话，才能更好的发挥多线程的效率。（现在的服务器都是多核的）
③一个Java应用程序java.exe，其实至少三个线程：main()主线程，gc()垃圾回收线程，异常处理线程。当然如果发生异常，会影响主线程。
02. 并行与并发的理解
并行：多个CPU同时执行多个任务。比如：多个人同时做不同的事。
并发：一个CPU(采用时间片)同时执行多个任务。比如：秒杀、多个人做同一件事

三、创建多线程的两种方式

方式一：继承Thread类的方式：
* 1. 创建一个继承于Thread类的子类
* 2. 重写Thread类的run() --> 将此线程执行的操作声明在run()中
* 3. 创建Thread类的子类的对象
* 4. 通过此对象调用start()：①启动当前线程 ② 调用当前线程的run()

//例子：遍历100以内的所有的偶数//1. 创建一个继承于Thread类的子类
class MyThread extends Thread {//2. 重写Thread类的run()@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 100; i++) {if(i % 2 == 0){System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);}}}
}public class ThreadTest {public static void main(String[] args) {//3. 创建Thread类的子类的对象MyThread t1 = new MyThread();//4.通过此对象调用start():①启动当前线程 ② 调用当前线程的run()t1.start();//问题一：我们不能通过直接调用run()的方式启动线程。
//        t1.run();//问题二：再启动一个线程，遍历100以内的偶数。不可以还让已经start()的线程去执行。会报IllegalThreadStateException
//        t1.start();//我们需要重新创建一个线程的对象MyThread t2 = new MyThread();t2.start();//如下操作仍然是在main线程中执行的。for (int i = 0; i < 100; i++) {if(i % 2 == 0){System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i + "***********main()************");}}}}

说明两个问题：
问题一：我们启动一个线程，必须调用start()，不能调用run()的方式启动线程。
问题二：如果再启动一个线程，必须重新创建一个Thread子类的对象，调用此对象的start().

方式二：实现Runnable接口的方式：
* 1. 创建一个实现了Runnable接口的类
* 2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()
* 3. 创建实现类的对象
* 4. 将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
* 5. 通过Thread类的对象调用start()

//1. 创建一个实现了Runnable接口的类
class MThread implements Runnable{//2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()@Overridepublic void run() {for (int i = 0; i < 100; i++) {if(i % 2 == 0){System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":" + i);}}}
}public class ThreadTest1 {public static void main(String[] args) {//3. 创建实现类的对象MThread mThread = new MThread();//4. 将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象Thread t1 = new Thread(mThread);t1.setName("线程1");//5. 通过Thread类的对象调用start():① 启动线程 ②调用当前线程的run()-->调用了Runnable类型的target的run()t1.start();//再启动一个线程，遍历100以内的偶数Thread t2 = new Thread(mThread);t2.setName("线程2");t2.start();}}

两种方式的对比：
* 开发中：优先选择：实现Runnable接口的方式
* 原因：1. 实现的方式没类的单继承性的局限性
*      2. 实现的方式更适合来处理多个线程共享数据的情况。
*
* 联系：public class Thread implements Runnable
* 相同点：两种方式都需要重写run(),将线程要执行的逻辑声明在run()中。
目前两种方式，要想启动线程，都是调用的Thread类中的start()。
四、Thread类中的常用的方法

* 1. start():启动当前线程；调用当前线程的run()
* 2. run(): 通常需要重写Thread类中的此方法，将创建的线程要执行的操作声明在此方法中
* 3. currentThread():静态方法，返回执行当前代码的线程
* 4. getName():获取当前线程的名字
* 5. setName():设置当前线程的名字
* 6. yield():释放当前cpu的执行权
* 7. join():在线程a中调用线程b的join(),此时线程a就进入阻塞状态，直到线程b完全执行完以后，线程a才结束阻塞状态。
* 8. stop():已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程。
* 9. sleep(long millitime):让当前线程“睡眠”指定的millitime毫秒。在指定的millitime毫秒时间内，当前线程是阻塞状态。
* 10. isAlive():判断当前线程是否存活

* 线程的优先级：
* 1.
* MAX_PRIORITY：10
* MIN _PRIORITY：1
* NORM_PRIORITY：5  -->默认优先级
* 2.如何获取和设置当前线程的优先级：
*   getPriority():获取线程的优先级
*   setPriority(int p):设置线程的优先级
*
*   说明：高优先级的线程要抢占低优先级线程cpu的执行权。但是只是从概率上讲，高优先级的线程高概率的情况下被执行。并不意味着只当高优先级的线程执行完以后，低优先级的线程才执行。

线程通信：wait() / notify() / notifyAll() :此三个方法定义在Object类中的。

补充：线程的分类
一种是守护线程，一种是用户线程。

五、Thread的生命周期

图示：

说明：
1.生命周期关注两个概念：状态、相应的方法
2.关注：状态a-->状态b:哪些方法执行了（回调方法）
某个方法主动调用：状态a-->状态b
3.阻塞：临时状态，不可以作为最终状态
死亡：最终状态。

六、线程的同步机制

1.背景
例子：创建个窗口卖票，总票数为100张.使用实现Runnable接口的方式
*
* 1.问题：卖票过程中，出现了重票、错票 -->出现了线程的安全问题
* 2.问题出现的原因：当某个线程操作车票的过程中，尚未操作完成时，其他线程参与进来，也操作车票。
* 3.如何解决：当一个线程a在操作ticket的时候，其他线程不能参与进来。直到线程a操作完ticket时，其他线程才可以开始操作ticket。这种情况即使线程a出现了阻塞，也不能被改变。

2.Java解决方案：同步机制
在Java中，我们通过同步机制，来解决线程的安全问题。

方式一：同步代码块
*
*   synchronized(同步监视器){
*      //需要被同步的代码
*
*   }
*  说明：1.操作共享数据的代码，即为需要被同步的代码。  -->不能包含代码多了，也不能包含代码少了。
*       2.共享数据：多个线程共同操作的变量。比如：ticket就是共享数据。
*       3.同步监视器，俗称：锁。任何一个类的对象，都可以充当锁。
*          要求：多个线程必须要共用同一把锁。
*
* 补充：在实现Runnable接口创建多线程的方式中，我们可以考虑使用this充当同步监视器。
在继承Thread类创建多线程的方式中，慎用this充当同步监视器，考虑使用当前类充当同步监视器。

/*** 例子：创建三个窗口卖票，总票数为100张.使用实现Runnable接口的方式** 1.问题：卖票过程中，出现了重票、错票 -->出现了线程的安全问题* 2.问题出现的原因：当某个线程操作车票的过程中，尚未操作完成时，其他线程参与进来，也操作车票。* 3.如何解决：当一个线程a在操作ticket的时候，其他线程不能参与进来。直到线程a操作完ticket时，其他*            线程才可以开始操作ticket。这种情况即使线程a出现了阻塞，也不能被改变。*** 4.在Java中，我们通过同步机制，来解决线程的安全问题。**  方式一：同步代码块**   synchronized(同步监视器){*      //需要被同步的代码**   }*  说明：1.操作共享数据的代码，即为需要被同步的代码。  -->不能包含代码多了，也不能包含代码少了。*       2.共享数据：多个线程共同操作的变量。比如：ticket就是共享数据。*       3.同步监视器，俗称：锁。任何一个类的对象，都可以充当锁。*          要求：多个线程必须要共用同一把锁。**       补充：在实现Runnable接口创建多线程的方式中，我们可以考虑使用this充当同步监视器。*  方式二：同步方法。*     如果操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中，我们不妨将此方法声明同步的。***  5.同步的方式，解决了线程的安全问题。---好处*    操作同步代码时，只能有一个线程参与，其他线程等待。相当于是一个单线程的过程，效率低。 ---局限性**/
class Window1 implements Runnable{private int ticket = 100;
//    Object obj = new Object();
//    Dog dog = new Dog();@Overridepublic void run() {
//        Object obj = new Object();while(true){synchronized (this){//此时的this:唯一的Window1的对象   //方式二：synchronized (dog) {if (ticket > 0) {try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票，票号为：" + ticket);ticket--;} else {break;}}}}
}public class WindowTest1 {public static void main(String[] args) {Window1 w = new Window1();Thread t1 = new Thread(w);Thread t2 = new Thread(w);Thread t3 = new Thread(w);t1.setName("窗口1");t2.setName("窗口2");t3.setName("窗口3");t1.start();t2.start();t3.start();}}

/*** 使用同步代码块解决继承Thread类的方式的线程安全问题** 例子：创建三个窗口卖票，总票数为100张.使用继承Thread类的方式** 说明：在继承Thread类创建多线程的方式中，慎用this充当同步监视器，考虑使用当前类充当同步监视 * 器。**/
class Window2 extends Thread{private static int ticket = 100;private static Object obj = new Object();@Overridepublic void run() {while(true){//正确的
//            synchronized (obj){synchronized (Window2.class){//Class clazz = Window2.class,Window2.class只会加载一次//错误的方式：this代表着t1,t2,t3三个对象
//              synchronized (this){if(ticket > 0){try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(getName() + "：卖票，票号为：" + ticket);ticket--;}else{break;}}}}
}public class WindowTest2 {public static void main(String[] args) {Window2 t1 = new Window2();Window2 t2 = new Window2();Window2 t3 = new Window2();t1.setName("窗口1");t2.setName("窗口2");t3.setName("窗口3");t1.start();t2.start();t3.start();}
}

*  方式二：同步方法
*     如果操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中，我们不妨将此方法声明同步的。

*  关于同步方法的总结：
*  1. 同步方法仍然涉及到同步监视器，只是不需要我们显式的声明。
*  2. 非静态的同步方法，同步监视器是：this
*     静态的同步方法，同步监视器是：当前类本身

/*** 使用同步方法解决实现Runnable接口的线程安全问题***  关于同步方法的总结：*  1. 同步方法仍然涉及到同步监视器，只是不需要我们显式的声明。*  2. 非静态的同步方法，同步监视器是：this*     静态的同步方法，同步监视器是：当前类本身**/class Window3 implements Runnable {private int ticket = 100;@Overridepublic void run() {while (true) {show();}}private synchronized void show(){//同步监视器：this//synchronized (this){if (ticket > 0) {try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":卖票，票号为：" + ticket);ticket--;}//}}
}public class WindowTest3 {public static void main(String[] args) {Window3 w = new Window3();Thread t1 = new Thread(w);Thread t2 = new Thread(w);Thread t3 = new Thread(w);t1.setName("窗口1");t2.setName("窗口2");t3.setName("窗口3");t1.start();t2.start();t3.start();}}

/*** 使用同步方法处理继承Thread类的方式中的线程安全问题**/
class Window4 extends Thread {private static int ticket = 100;@Overridepublic void run() {while (true) {show();}}private static synchronized void show(){//同步监视器：Window4.class//private synchronized void show(){ //同步监视器：t1,t2,t3。此种解决方式是错误的if (ticket > 0) {try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：卖票，票号为：" + ticket);ticket--;}}
}public class WindowTest4 {public static void main(String[] args) {Window4 t1 = new Window4();Window4 t2 = new Window4();Window4 t3 = new Window4();t1.setName("窗口1");t2.setName("窗口2");t3.setName("窗口3");t1.start();t2.start();t3.start();}
}

   方式三：Lock锁  --- JDK5.0新增
*   
* 1. 面试题：synchronized 与 Lock的异同？
*   相同：二者都可以解决线程安全问题
*   不同：synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器
*        Lock需要手动的启动同步（lock()，同时结束同步也需要手动的实现（unlock()）

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/*** 解决线程安全问题的方式三：Lock锁  --- JDK5.0新增** 1. 面试题：synchronized 与 Lock的异同？*   相同：二者都可以解决线程安全问题*   不同：synchronized机制在执行完相应的同步代码以后，自动的释放同步监视器*        Lock需要手动的启动同步（lock()），同时结束同步也需要手动的实现（unlock()）** 2.优先使用顺序：* Lock  同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源）  同步方法（在方法体之外）***  面试题：如何解决线程安全问题？有几种方式*/
class Window implements Runnable{private int ticket = 100;//1.实例化ReentrantLockprivate ReentrantLock lock = new ReentrantLock();@Overridepublic void run() {while(true){try{//2.调用锁定方法lock()lock.lock();if(ticket > 0){try {Thread.sleep(100);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：售票，票号为：" + ticket);ticket--;}else{break;}}finally {//3.调用解锁方法：unlock()lock.unlock();}}}
}public class LockTest {public static void main(String[] args) {Window w = new Window();Thread t1 = new Thread(w);Thread t2 = new Thread(w);Thread t3 = new Thread(w);t1.setName("窗口1");t2.setName("窗口2");t3.setName("窗口3");t1.start();t2.start();t3.start();}
}

使用的优先顺序：
* Lock ---> 同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应资源 ) ---> 同步方法（在方法体之外)
3.利弊
同步的方式，解决了线程的安全问题。---好处
操作同步代码时，只能一个线程参与，其他线程等待。相当于是一个单线程的过程，效率低。

4.
面试题：Java是如何解决线程安全问题的，有几种方式？并对比几种方式的不同

面试题：synchronized和Lock方式解决线程安全问题的对比

七、线程通信

1.线程通信涉及到的三个方法：
* wait():一旦执行此方法，当前线程就进入阻塞状态，并释放同步监视器。
* notify():一旦执行此方法，就会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait，就唤醒优先级高的那个。
* notifyAll():一旦执行此方法，就会唤醒所有被wait的线程。

2.说明：
* 1.wait()，notify()，notifyAll()三个方法必须使用在同步代码块或同步方法中。
* 2.wait()，notify()，notifyAll()三个方法的调用者必须是同步代码块或同步方法中的同步监视器。
*    否则，会出现IllegalMonitorStateException异常
* 3.wait()，notify()，notifyAll()三个方法是定义在java.lang.Object类中。
3.面试题：
面试题：sleep() 和 wait()的异同？
* 1.相同点：一旦执行方法，都可以使得当前的线程进入阻塞状态。
* 2.不同点：1）两个方法声明的位置不同：Thread类中声明sleep() , Object类中声明wait()
*          2）调用的要求不同：sleep()可以在任何需要的场景下调用。 wait()必须使用在同步代码块或同步方法中
*          3）关于是否释放同步监视器：如果两个方法都使用在同步代码块或同步方法中，sleep()不会释放锁，wait()会释放锁。

4.小结释放锁的操作：

小结不会释放锁的操作：

八、JDK5.0新增线程创建的方式

新增方式一：实现Callable接口。 --- JDK 5.0新增
//1.创建一个实现Callable的实现类
class NumThread implements Callable{
//2.实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
@Override
public Object call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int i = 1; i <= 100; i++) {
if(i % 2 == 0){
System.out.println(i);
sum += i;
}
}
return sum;
}
}

public class ThreadNew {
public static void main(String[] args) {
//3.创建Callable接口实现类的对象
NumThread numThread = new NumThread();
//4.将此Callable接口实现类的对象作为传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象
FutureTask futureTask = new FutureTask(numThread);
//5.将FutureTask的对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread对象，并调用start()
new Thread(futureTask).start();

        try {
//6.获取Callable中call方法的返回值
//get()返回值即为FutureTask构造器参数Callable实现类重写的call()的返回值。
Object sum = futureTask.get();
System.out.println("总和为：" + sum);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}

}

说明：
* 如何理解实现Callable接口的方式创建多线程比实现Runnable接口创建多线程方式强大？
* 1. call()可以返回值的。
* 2. call()可以抛出异常，被外面的操作捕获，获取异常的信息
* 3. Callable是支持泛型的

新增方式二：使用线程池
class NumberThread implements Runnable{

    @Override
public void run() {
for(int i = 0;i <= 100;i++){
if(i % 2 == 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
}
}
}
}

class NumberThread1 implements Runnable{

    @Override
public void run() {
for(int i = 0;i <= 100;i++){
if(i % 2 != 0){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
}
}
}
}

public class ThreadPool {

    public static void main(String[] args) {
//1. 提供指定线程数量的线程池
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10);
ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service;
//设置线程池的属性
//        System.out.println(service.getClass());
//        service1.setCorePoolSize(15);
//        service1.setKeepAliveTime();

//2.执行指定的线程的操作。需要提供实现Runnable接口或Callable接口实现类的对象
service.execute(new NumberThread());//适合适用于Runnable
service.execute(new NumberThread1());//适合适用于Runnable

//        service.submit(Callable callable);//适合使用于Callable
//3.关闭连接池
service.shutdown();
}

}
说明：
* 好处：
* 1.提高响应速度（减少了创建新线程的时间）
* 2.降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）
* 3.便于线程管理
*      corePoolSize：核心池的大小
*      maximumPoolSize：最大线程数
*      keepAliveTime：线程没任务时最多保持多长时间后会终止

面试题：Java中多线程的创建有几种方式？四种。