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一.基本概念
1.程序
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。
2.进程
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
3.线程
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。
4.进程与线程的关系
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。
5.单核CPU与多核CPU的理解
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。
多核CPU：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）
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。
6.并行与并发
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。
7.多线程的优点
① 提高应用程序的响应。对图形化界面更有意义，可增强用户体验。
② 提高计算机系统CPU的利用率 。
③ 改善程序结构。将既长又复杂的进程分为多个线程，独立运行，利于理解和修改。
二.线程的创建与使用
Java语言的JVM允许程序运行多个线程，它通过java.lang.Thread 类来体现。
1.Thread类的特性
①每个线程都是通过某个特定Thread对象的run()方法来完成操作的，经常把run()方法的主体称为线程体。
② 通过该Thread对象的start()方法来启动这个线程，而非直接调用run()。
2.Thread类
①构造器
Thread()：创建新的Thread对象。
Thread(String threadname)：创建线程并指定线程实例。
Thread(Runnable target)：指定创建线程的目标对象，它实现了Runnable接 口中的run方法。
Thread(Runnable target, String name)：创建新的Thread对象。
②方法
start():启动当前线程；调用当前线程的run()。
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。
currentThread():静态方法，返回执行当前代码的线程。
getName():获取当前线程的名字。
setName():设置当前线程的名字。
yield():释放当前cpu的执行权。
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。
stop():已过时。当执行此方法时，强制结束当前线程。
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。
isAlive():判断当前线程是否存活。
3.线程的优先级
① 线程的优先级等级
MAX_PRIORITY：10 //最大优先级
MIN _PRIORITY：1 //最小优先级
NORM_PRIORITY：5 //默认优先级
②涉及的方法
getPriority() ：返回线程优先值
setPriority(int newPriority) ：改变线程的优先级
③说明
a.线程创建时继承父线程的优先级
b.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。
4.线程的调度
①调度策略
a.分时调度策略是指让所有的线程轮流获得cpu的使用权,并且平均分配每个线程占用的CPU的时间片。
b.抢占式调度策略，是指优先让可运行池中优先级高的线程占用CPU，如果可运行池中的线程优先级相同，那么就随机选择一个线程，使其占用CPU。处于运行状态的线程会一直运行，直至它不得不放弃CPU。
②Java的调度方法
a.同优先级线程组成先进先出队列（先到先服务），使用分时调度策略 。
b.对高优先级，使用优先调度的抢占式调度策略。
5.线程的分类
线程可分为用户线程(user thread) 和 守护线程(daemon thread)。
①用户线程
Java创建的线程默认是用户线程。
②守护线程
在后台运行的线程，也称为后台线程，用于提供后台服务。Java垃圾回收就是一个典型的守护线程。
③用户线程与守护线程的联系与区别
a.它们在几乎每个方面都是相同的，唯一的区别是判断JVM何时离开.
b.守护线程是用来服务用户线程的，通过在start()方法前调用 thread.setDaemon(true)可以把一个用户线程变成一个守护线程。
c.若JVM中都是守护线程，当前JVM将退出。
6.线程的创建
java提供了四种创建线程的方式
- 通过继承Thread类本身
- 通过实现Runnable接口
- 通过实现Callable接口
- 使用线程池
为了更好的理解线程的创建，下面将以创建三个窗口卖票，总票数为100张为例分别用上面四种方法来实现线程创建。
方式一：通过继承Thread类本身
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()
/*
* 创建三个窗口卖票，总票数为100张
*/
//1. 创建一个继承于Thread类的子类window1
class Window extends Thread{
private static int ticket= 100;
//2. 重写Thread类的run() --> 将此线程执行的操作声明在run()中
@Override
public void run() {
while(true) {
if(ticket>0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖票，票号为"+(101-ticket));
ticket--;
}else
break;
}
}
}
public class Window1Test {
public static void main(String[] args) {
//3.创建Thread类的子类的对象
Window w1=new Window();
Window w2=new Window();
Window w3=new Window();
//设置线程名称
w1.setName("窗口一");
w2.setName("窗口二");
w3.setName("窗口三");
//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()
w1.start();
w2.start();
w3.start();
}
}方式二：通过实现Runnable接口
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()
/*
* 创建三个窗口卖票，总票数为100张
*/
//1. 创建一个实现了Runnable接口的类
class Window1 implements Runnable{
private int ticket=100;
// 2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()
@Override
public void run() {
while(true) {
if(ticket>0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖票，票号为"+(101-ticket));
ticket--;
}else
break;
}
}
}
public class Window2Test {
public static void main(String[] args) {
// 3. 创建实现类的对象
Window1 w=new Window1();
// 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(w);
Thread t2=new Thread(w);
Thread t3=new Thread(w);
//修改线程名称
t1.setName("窗口一");
t2.setName("窗口二");
t3.setName("窗口三");
// 5. 通过Thread类的对象调用start()
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
方式一与方式二的对比
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()。
方式三：通过实现Callable接口
1.创建一个实现Callable的实现类
2.实现call方法，将此线程需要执行的操作声明在call()中
3.创建Callable接口实现类的对象
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
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
6.用Thread对象调用start()
7.获取Callable中call方法的返回值
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;
/*
* 创建三个窗口卖票，总票数为100张
*/
//1.创建一个实现Callable的实现类Window3
class Window3 implements Callable{
private int ticket=100;
//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 {
while(true) {
if(ticket>0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖票，票号为"+(101-ticket));
ticket--;
}else
break;
}
return 100;
}
}
public class Window3Test {
public static void main(String[] args) {
// 3.创建Callable接口实现类Window3的对象
Window3 w=new Window3();
//4.将此Callable接口实现类Window3的对象作为传递到FutureTask构造器中，创建FutureTask的对象
FutureTask futureTask=new FutureTask(w);
//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
Thread t1=new Thread(futureTask);
Thread t2=new Thread(futureTask);
Thread t3=new Thread(futureTask);
//设置线程名
t1.setName("窗口一");
t2.setName("窗口二");
t3.setName("窗口三");
//6.使用Thread对象调用start()
t1.start();
t2.start();
t3.start();
//7.获取Callable中call方法的返回值
try {
//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 back=futureTask.get();
System.out.println("返回值为："+back);
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
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，有以下三点原因：
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
方式四：使用线程池
1. 创建一个实现了Runnable接口的类或者实现Callable接口的类
2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法：run() 或者去实现Callable中抽象方法：call()
3. 提供指定线程数量的线程池
4.创建Runnable接口实现类或Callable接口实现类的对象
5.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
6.关闭连接池
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/*
* 创建三个窗口卖票，总票数为100张
*/
//1. 创建一个实现了Runnable接口的类或者实现Callable接口的类
class Window4 implements Runnable{
private static int ticket=100;
@Override
// 2. 实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()
// 或者去实现Callable中抽象方法：call()
public void run() {
while(true) {
if(ticket>0) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖票，票号为"+(101-ticket));
ticket--;
}else
break;
}
}
}
public class Window4Test {
public static void main(String[] args) {
//3. 提供指定线程数量的线程池
ExecutorService service =Executors.newFixedThreadPool(10);
//4.创建Runnable接口实现类或Callable接口实现类的对象
Window4 w1=new Window4();
Window4 w2=new Window4();
Window4 w3=new Window4();
//5.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
//适合适用于Runnable
service.execute(w1);
service.execute(w2);
service.execute(w3);
// service.submit(Callable callable);//适合使用于Callable
// 6.关闭连接池
service.shutdown();
}
}
线程池的优点
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