什么是线程？

• 线程(thread)是一个程序内部的一条执行路径。
  
• 我们之前启动程序执行后，main方法的执行其实就是一条单独的执行路径。
  

public static void main(String[] args) {
    // 代码…
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        System.out.println(i);
    }
    // 代码...
}

• l程序中如果只有一条执行路径，那么这个程序就是单线程的程序。

多线程是什么？

• 多线程是指从软硬件上实现多条执行流程的技术。

多线程用在哪里，有什么好处

• 再例如：消息通信、淘宝、京东系统都离不开多线程技术。

关于多线程同学们需要学会什么

多线程的创建

如何在程序中实现多线程，有哪些方式，各自有什么优点缺点。

Thread 类常用方法

线程的代表式 Thread 类，Thread 提供了哪些线程的操作给我们？

线程安全、线程同步

多个线程同时访问一个共享的数据的时候会出现问题，如何去解决？

线程通信、线程池

线程与线程间需要配合完成一些事情。

线程池是一种线程优化方案，可以用一种更好的方式使用多线程。

定时器、线程状态等

如何在程序中实现定时器？线程在执行的过程中会有很多不同的状态，理解这些状态有助于理解线程的执行原理，也有利于面试

多线程的创建

方式一：继承Thread类

Thread 类

• java 是通过 java.lang.Thread 类来表示线程的。
  
• 按照面向对象的思想， Thread 类应该实现多线程的方式。
  

继承 Thread 类

1. 定义一个类 MyThread 继承 java.lang.Thread,重写 run() 方法
   
2. 创建 MyThread 类的对象
   
3. 调用线程对象的 start() 方法启动线程 （启动后执行 run 方法的）

优缺点：

• 优点：编码简单
  
• 缺点：线程已经继承 Thread，无法继承其他类，不利于扩展。
  

1、为什么并不直接调用 run 方法，而是调用 start 启动线程。

• 直接调用 sun 方法会当成普通方法执行，此时相当于还是单线程执行。
  
• 只有调用 start 方法才是启动一个新的线程执行。
  

2、把线程任务放在子线程之前了。

• 这样主线程一直是先跑完的，相当于一个单线程的效果了

方式二：实现Runnable接口

实现 Runnable 接口

1. 定义一个线程任务 MyRunnable 实现 Runnable 接口，重写 run 方法
   
2. 创建 MyRunnable 任务对象
   
3. 把 MyRunnable 任务对象交给 Thread 处理
   
4. 调用线程对象 start 方法的 start 方法启动线程

Thread 的构造器

优缺点：

• 优点：线程任务只是实现接口，可以继续继承和实现接口，扩展性强。
  
• 缺点：编程多一层包装，如果线程有执行结果是不可以直接返回的。
  

实现 Runnable 接口（匿名内部类形式）

1. 可以创建Runnable的匿名内部类对象。
   
2. 交给 Thread 处理。
   
3. 调用线程对象的 start 启动线程。

方式三：JDK 5.0新增：实现Callable接口

1、前 2 种线程创建方式都存在一个问题：

• 他们重写 run 方法不能直接返回结果。
  
• 不合适需要返回线程执行结果的业务场景。
  

2.怎样解决这个问题呢？

• JDK 5.0 提供了 Callable 和 FutureTake 来实现。
  
• 这种方式的优点是：可以得到线程执行的结果。
  

Callable、FutureTask 接口实现

1. 得到任务对象

1. 定义类实现 Callable接口，重写 call 方法，封装要做的事情。
   
2. 用 FutrueTask 把 Callable 对象封装线程任务对象。
   

2. 把线程任务对象交给 Thread 处理
   
3. 调用 Thread 的 start 方法启动线程，执行任务
   
4. 线程执行完毕后、通过 FutrueTask 的 get 方法区获取任务执行结果。
   

优缺点

优点：线程任务只是实现接口，可以继续继承和实现接口，拓展性强。在线程执行完毕后去获取线程执行的结果。

缺点：编码复杂一点。

Thread的常用方法

• Thread常用方法：获取线程名称getName()、设置名称setName()、获取当前线程对象currentThread()。
  
• 至于Thread类提供的诸如：yield、join、interrupt、不推荐的方法 stop 、守护线程、线程优先级等线程的控制方法，在开发中很少使用，这些方法会在高级篇以及后续需要用到的时候再为大家讲解。
  

1. 当有很多线程在执行的时候，我们怎么去区分这些线程呢？

• 此时需要使用 Thread 的常用方法： getName () 、 setName ()、currentThread()等。
  

Thread 获取和设置线程名称

Thread类获得当前线程的对象

注意

• 1、此方法是Thread类的静态方法，可以直接使用Thread类调用。
  
• 2、这个方法是在哪个线程执行中调用的，就会得到哪个线程对象。
  

Thread 的构造器

Thread类的线程休眠方法

线程安全

线程安全问题

• 多个线程同时操作同一个共享资源的时候可能会出现业务安全问题，称为线程安全问题。
  

取钱模型演示

• 需求：小明和小红是一对夫妻，他们有一个共同的账户，余额是10万元。
  
• 如果小明和小红同时来取钱，而且2人都要取钱10万元，可能出现什么问题呢？
  

1.线程安全问题出现的原因？

• 存在多线程并发
  
• 同时访问共享资源
  
• 存在修改共享资源

取钱案例

需求：

• 小明和小红是一对夫妻，也有一个共同的账户，余额是 10 万元，模拟 2 人同时去取钱 10 万元。

分析

1. 需要提供一个账户类，创建一个账户对象 2 2个人的共享账户。
   
2. 需要定义一个线程类，线程类可以处理账户对象。
   
3. 创建 2 个线程对象，传入同一个账户对象。
   
4. 启动 2 个线程，去同一个账户中取钱 10 万元。
   

线程同步

线程同步

• 为了解决线程安全问题。
  

1.取钱案例出现的原因？

• 多线程同时执行，发先账户都是够钱的。
  

2.如何才能保证线程安全呢？

• 让多个线程实现先后一次访问共享资源，这样解决了安全问题
  

方式一：同步代码块

同步代码块

• 作用：把出现线程安全的问题的核心代码给上锁。
  
• 原理：每次只能一个线程进入，执行完毕后自动上锁，其他线程在可以进来执行。
  

synchronized(同步锁对象) {
    操作共享资源的代码(核心代码)
}

锁对象要求

• 理论上：锁对象只要对于当前同时执行的线程说是同一个对象即可。

锁对象用任意唯一的对象好不好呢？

• 不好，会影响其他无关线程执行。

锁对象的规范要求

• 规范上：建议使用共享资源作为对象。
  
• 对于实例方法建议使用 this 作为对象。
  
• 对于静态方法建议使用字节码（类名.class）对象作为锁对象。
  

方式二：同步方法

• 作用：把出现线程安全问题的核心方法给上锁。
  
• 原理：每次只能一个线程进入，执行完毕以后自动解锁，其他线程才可以进来执行。

格式

修饰符 synchronized 返回值类型 方法名称(形参列表) {
    操作共享资源的代码
}

同步方法底层原理

• 同步方法其实底层也是有隐式锁对象的，只是锁的范围是整个方法代码。
  
• 如果方法是实例方法：同步方法默认用this作为的锁对象。但是代码要高度面向对象！
• 如果方法是静态方法：同步方法默认用类名.class作为的锁对象。

1、是同步代码块好还是同步方法好一点？

同步代码块锁的范围更小，同步方法锁的范围更大。

Lock 锁

• 为了更清晰的表达如何加锁和释放锁，JDK5以后提供了一个新的锁对象Lock，更加灵活、方便。
• Lock实现提供比使用 synchronized 方法和语句可以获得更广泛的锁定操作。
  
• Lock是接口不能直接实例化，这里采用它的实现类 ReentrantLock来构建 Lock 锁对象。
  

Lock的API

线程通信(了解)

什么是线程通信、如何实现？

• 所谓线程通信就是线程间相互发送数据，线程间共享一个资源即可实现线程通信。
  

线程通信常见形式

• 通过共享一个数据的方式实现。
  
• 根据共享数据的情况决定自己该怎么做，以及通知其他线程怎么做。
  

线程通信实际应用场景

• 生产者与消费者模型：生产者线程负责生产数据，消费者线程负责消费生产者产生的数据。
  
• 要求：生产者线程生产完数据后唤醒消费者，然后等待自己，消费者消费完该数据后唤醒生产者，然后等待自己。
  

线程通信案例模拟

• 模拟客服系统，系统可以不断的接入电话 和 分发给客服。
  
• 线程通信的前提：线程通信通常是在多个线程操作同一个共享资源的时候需要进行通信，且要保证线程安全。
  

Object类的等待和唤醒方法：

注意

• 上述方法应该使用当前同步锁对象进行调用。
  

线程池（重点）

线程池概述

什么是线程池？

• 线程池就是一个可以复用线程的技术。
  

不使用线程池的问题

• 如果用户发起一个请求，后就创建一个新线程来处理，下次新任务来了又要创建新线程，而创建新线程的开销是很大的，这样会严重影响系统的性能。
  

线程池的工作原理

线程池实现的 API 参数说明

谁代表线程池？

• lJDK 5.0起提供了代表线程池的接口：ExecutorService

如何得到线程池对象

• 方式一：使用ExecutorService的实现类ThreadPoolExecutor自创建一个线程池对象
  
• 方式二：使用Executors（线程池的工具类）调用方法返回不同特点的线程池对象
  

ThreadPoolExecutor构造器的参数说明

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, 
                          int maximumPoolSize, 
                          long keepAliveTime, 
                          TimeUnit unit, 
                          BlockingQueue<Runnable> workQueue, 
                          ThraedFactory threadFactory, 
                          RejectExectionHeadler handler)

线程池常见面试题

临时线程什么时候创建啊？

• 新任务提交时发现核心线程都在忙，任务队列也满了，并且还可以创建临时线程，此时才会创建临时线程。

什么时候会开始拒绝任务？

• 核心线程和临时线程都在忙，任务队列也满了，新的任务过来的时候才会开始任务拒绝。
  

线程池处理 Runnable 任务

ThreadPoolExecutor 创建线程池对象示例

ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(3, 5, 8, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<>(6), EXecutors.defaultThreadFactory(), new ThreadPollExecutor.AbortPolicy());

ExecutorService的常用方法

新任务拒绝策略

线程池处理 Callable 任务

ExecutorService的常用方法

Executors 工具类实现线程池

Executors得到线程池对象的常用方法

• Executors：线程池的工具类通过调用方法返回不同类型的线程池对象。
  

注意：Executors 的底层其实也是基于线程池的实现类 ThreadPoolExecutor创建线程池对象的。

Executors使用可能存在的陷阱

• 大型并发系统环境中使用Executors如果不注意可能会出现系统风险。
  

补充知识：定时器

定时器

• 定时器是一种控制任务延时调用，或者周期调用的技术。
  
• 作用：闹钟、定时邮件发送。

定时器的实现方式

• 方式一：Timer
  
• 方式二： ScheduledExecutorService

Timer定时器

Timer定时器的特点和存在的问题

1.Timer是单线程，处理多个任务按照顺序执行，存在延时与设置定时器的时间有出入。

2.可能因为其中的某个任务的异常使Timer线程死掉，从而影响后续任务执行。

ScheduledExecutorService定时器

• ScheduledExecutorService是 jdk1.5中引入了并发包，目的是为了弥补Timer的缺陷, ScheduledExecutorService内部为线程池。

ScheduledExecutorService的优点

1、基于线程池，某个任务的执行情况不会影响其他定时任务的执行

补充知识：并发、并行

并发与并行

• 正在运行的程序（软件）就是一个独立的进程， 线程是属于进程的，多个线程其实是并发与并行同时进行的。
  

并发的理解：

• CPU同时处理线程的数量有限。
  
• CPU会轮询为系统的每个线程服务，由于CPU切换的速度很快，给我们的感觉这些线程在同时执行，这就是并发。
  

并行的理解：

• 在同一个时刻上，同时有多个线程在被CPU处理并执行。

补充知识：线程的生命周期

线程的状态

• 线程的状态：也就是线程从生到死的过程，以及中间经历的各种状态及状态转换。
  
• 理解线程的状态有利于提升并发编程的理解能力。

Java线程的状态

• Java总共定义了6种状态
  
• 6种状态都定义在Thread类的内部枚举类中。
  

public class Thread {
    ...
    public enum State {
        NEW,
        RUNNABLE,
        BLOCKED,
        WAITING,
        TIMED_WAITNG,
        TERMINATED;
    }
    ...
}

线程的6种状态总结