多線程

• 線程(Thread)是一個程序內部的一條執行流程。
• 程序中如果只有一條執行流程，那這個程序就是單線程的程序。
• 多線程是指從軟硬件上實現的多條執行流程的技術（多條線程由CPU負責調度執行）。

創建線程

• 啟動線程必須是調用start方法，不是調用run方法。
  • 直接調用run方法會當成普通方法執行，此時相當于還是單線程執行
  • 只有調用start方法才是啟動一個新的線程執行。
• 不要把主線程任務放在啟動子線程之前。
  • 這樣主線程一直是先跑完的，相當于是一個單線程的效果了。

方式一：繼承Thread類

• 定義一個子類MyThread繼承線程類java.lang.Thread，重寫run()方法
• 創建MyThread類的對象
• 調用線程對象的start()方法啟動線程（啟動后還是執行run方法的）
• 優缺點
  • 優點：編碼簡單
  • 缺點：線程類已經繼承Thread，無法繼承其他類，不利于功能的擴展。

方式二：實現Runable接口

• 定義一個線程任務類MyRunnable實現Runnable接口，重寫run()方法
• 創建MyRunnable任務對象
• 把MyRunnable任務對象交給Thread處理。
• 調用線程對象的start()方法啟動線程
• 優缺點
  • 優點：任務類只是實現接口，可以繼續繼承其他類、實現其他接口，擴展性強。
  • 缺點：需要多一個Runnable對象。

Thread****類提供的構造器	說明
public Thread(Runnable target)	封裝Runnable對象成為線程對象

• 匿名內部類寫法
  • 可以創建Runnable的匿名內部類對象。
  • 再交給Thread線程對象。
  • 再調用線程對象的start()啟動線程。

方式三：實現Callbale接口

• 創建任務對象
  • 定義一個類實現Callable接口，重寫call方法，封裝要做的事情，和要返回的數據。
  • 把Callable類型的對象封裝成FutureTask（線程任務對象）。
• 把線程任務對象交給Thread對象。
• 調用Thread對象的start方法啟動線程。
• 線程執行完畢后、通過FutureTask對象的的get方法去獲取線程任務執行的結果。
• 優缺點
  • 優點：線程任務類只是實現接口，可以繼續繼承類和實現接口，擴展性強；可以在線程執行完畢后去獲取線程執行的結果。
  • 缺點：編碼復雜一點。
• FutureTask的API

FutureTask提供的構造器	說明
public FutureTask<>(Callable call)	把Callable對象封裝成FutureTask對象。

FutureTask提供的方法	說明
public V get() throws Exception	獲取線程執行call方法返回的結果。

Thread的常用方法

Thread提供的常用方法	說明
public void run()	線程的任務方法
public void start()	啟動線程
public String getName()	獲取當前線程的名稱，線程名稱默認是Thread-索引
public void setName (String name)	為線程設置名稱
public static Thread currentThread ()	獲取當前執行的線程對象
public static void sleep(long time)	讓當前執行的線程休眠多少毫秒后，再繼續執行
public final void join()…	讓調用當前這個方法的線程先執行完！

Thread 提供的常見構造器	說明
public Thread(String name)	可以為當前線程指定名稱
public Thread(Runnable target)	封裝Runnable對象成為線程對象
public Thread(Runnable target, String name)	封裝Runnable對象成為線程對象，并指定線程名稱

線程安全

• 多個線程，同時操作同一個共享資源的時候，可能會出現業務安全問題。
  • 存在多個線程在同時執行
  • 同時訪問一個共享資源
  • 存在修改該共享資源

線程同步

• 線程同步是線程安全問題的解決方案。
• 線程同步的核心思想
  • 讓多個線程先后依次訪問共享資源，這樣就可以避免出現線程安全問題。
• 線程同步的常見方案
  • 加鎖：每次只允許一個線程加鎖，加鎖后才能進入訪問，訪問完畢后自動解鎖，然后其他線程才能再加鎖進來。

方式一：同步代碼塊

• 作用：把訪問共享資源的核心代碼給上鎖，以此保證線程安全。
  • 對出現問題的核心代碼使用synchronized進行加鎖
  • 每次只能一個線程占鎖進入訪問
• 原理：每次只允許一個線程加鎖后進入，執行完畢后自動解鎖，其他線程才可以進來執行。
• 對于當前同時執行的線程來說，同步鎖必須是同一把（同一個對象），否則會出bug。
• 鎖對象的使用規范
  • 建議使用共享資源作為鎖對象，對于實例方法建議使用this作為鎖對象。
  • 對于靜態方法建議使用字節碼（類名.class）對象作為鎖對象。

synchronized(同步鎖) {訪問共享資源的核心代碼
}

同步方法

• 作用：把訪問共享資源的核心方法給上鎖，以此保證線程安全。

• 原理：每次只能一個線程進入，執行完畢以后自動解鎖，其他線程才可以進來執行。

• 同步方法其實底層也是有隱式鎖對象的，只是鎖的范圍是整個方法代碼。

• 如果方法是實例方法：同步方法默認用this作為的鎖對象。

• 如果方法是靜態方法：同步方法默認用類名.class作為的鎖對象。

修飾符 synchronized 返回值類型 方法名稱(形參列表) {操作共享資源的代碼
}

方式三：Lock鎖

• Lock鎖是JDK5開始提供的一個新的鎖定操作，通過它可以創建出鎖對象進行加鎖和解鎖，更靈活、更方便、更強大。
• Lock是接口，不能直接實例化，可以采用它的實現類ReentrantLock來構建Lock鎖對象。
• 鎖對象建議使用final修飾，防止被別人篡改
• 釋放鎖建議將釋放鎖的操作放到finally代碼塊中，確保鎖用完了一定會被釋放

線性池

• 線程池就是一個可以復用線程的技術。
• 不使用線性池的問題
  • 用戶每發起一個請求，后臺就需要創建一個新線程來處理，下次新任務來了肯定又要創建新線程處理的， 創建新線程的開銷是很大的，并且請求過多時，肯定會產生大量的線程出來，這樣會嚴重影響系統的性能。
• 線程池的工作原理
  線程池的基本概念是，在應用程序啟動時創建一定數量的線程，并將它們保存在線程池中。當需要執行任務時，從線程池中獲取一個空閑的線程，將任務分配給該線程執行。當任務執行完畢后，線程將返回到線程池，可以被其他任務復用。
  • 線程池：{有限的任務隊列(WorkQueue)}
  • 工作線程WorkThread進行選擇任務隊列的對象。
  • 任務接口
    • Runable
    • Callable

創建線程池

• JDK 5.0起提供了代表線程池的接口：ExecutorService。
• 方式一：使用ExecutorService的實現類ThreadPoolExecutor自創建一個線程池對象。
  ExecutorService ——> ThreadPoolExecutor
  • 通過ThreadPoolExecutor創建線程池。
    • 參數一：corePoolSize : 指定線程池的核心線程的數量。
    • 參數二：maximumPoolSize：指定線程池的最大線程數量。
    • 參數三：keepAliveTime ：指定臨時線程的存活時間。
    • 參數四：unit：指定臨時線程存活的時間單位(秒、分、時、天）
    • 參數五：workQueue：指定線程池的任務隊列。
    • 參數六：threadFactory：指定線程池的線程工廠。
    • 參數七：handler：指定線程池的任務拒絕策略（線程都在忙，任務隊列也滿了的時候，新任務來了該怎么處理）

ThreadPoolExecutor類提供的構造器	作用
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue workQueue, ThreadFactory threadFactory, RejectedExecutionHandler handler)	使用指定的初始化參數創建一個新的線程池對象

• 方式二：使用Executors（線程池的工具類）調用方法返回不同特點的線程池對象。

處理Runnable任務

• ExecutorService的常用方法

方法名稱	說明
void execute(Runnable command)	執行 Runnable 任務
Future submit(Callable task)	執行 Callable 任務，返回未來任務對象，用于獲取線程返回的結果
void shutdown()	等全部任務執行完畢后，再關閉線程池！
List shutdownNow()	立刻關閉線程池，停止正在執行的任務，并返回隊列中未執行的任務

• 線程池的注意事項
  • 新任務提交時發現核心線程都在忙，任務隊列也滿了，并且還可以創建臨時線程，此時才會創建臨時線程。
    什么時候會拒絕新任務？
  • 核心線程和臨時線程都在忙，任務隊列也滿了，新的任務過來的時候才會開始拒絕任務。
• 任務拒絕策略

策略	說明
ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()	丟棄任務并拋出RejectedExecutionException異常。是默認的策略
ThreadPoolExecutor. DiscardPolicy()	丟棄任務，但是不拋出異常，這是不推薦的做法
ThreadPoolExecutor. DiscardOldestPolicy()	拋棄隊列中等待最久的任務 然后把當前任務加入隊列中
ThreadPoolExecutor. CallerRunsPolicy()	由主線程負責調用任務的run()方法從而繞過線程池直接執行

處理Callable任務

• 線程池使用ExecutorService的方法處理Callable任務，并得到任務執行完后返回的結果。
  Future<T> submit(Callable<T> command)

通過Executors創建線程池

• Executors是一個線程池的工具類，提供了很多靜態方法用于返回不同特點的線程池對象。
• 方法的底層，都是通過線程池的實現類ThreadPoolExecutor創建的線程池對象。

方法名稱	說明
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)	創建固定線程數量的線程池，如果某個線程因為執行異常而結束，那么線程池會補充一個新線程替代它。
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor()	創建只有一個線程的線程池對象，如果該線程出現異常而結束，那么線程池會補充一個新線程。
public static ExecutorService newCachedThreadPool()	線程數量隨著任務增加而增加，如果線程任務執行完畢且空閑了60s則會被回收掉。
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize)	創建一個線程池，可以實現在給定的延遲后運行任務，或者定期執行任務。

• Executors不是適合做大型互聯網場景的線程池方案。
  • 建議使用ThreadPoolExecutor來指定線程池參數，這樣可以明確線程池的運行規則，規避資源耗盡的風險。

并發/并行

• 正在運行的程序（軟件）就是一個獨立的進程。
• 線程是屬于進程的，一個進程中可以同時運行很多個線程。
• 進程中的多個線程其實是并發和并行執行的。

并發

• 進程中的線程是由CPU負責調度執行的，但CPU能同時處理線程的數量有限，為了保證全部線程都能往前執行，CPU會輪詢為系統的每個線程服務，由于CPU切換的速度很快，給我們的感覺這些線程在同時執行，這就是并發。

并行

• 在同一個時刻上，同時有多個線程在被CPU調度執行。