基本概念
Java的内存模型
一个进程有一个方法区和一个堆；一个线程有一个虚拟机栈和一个程序计数器；多个线程共享进程的方法区和堆。
- 线程
- 若一个进程同一时间并行执行多个线程，就是支持多线程的
- 线程作为调度和执行的单位，每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器(pc)，线程切换的开销小
- 一个进程中的多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间它们从同一堆中分配对象，可以访问相同的变量和对象。这就使得线程间通信更简便、高效。但多个线程操作共享的系统资源可能就会带来安全的隐患
- 一个Java程序至少有3个线程：main()主线程、gc()垃圾回收线程、异常处理线程
- 使用多线程的优点
- 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
- 提高计算机系统CPU的利用率
- 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
- 何时需要多线程
- 程序需要同时执行两个或多个任务
- 程序需要实现一些需要等待的任务时，如用户输入、文件读写操作、网络操作、搜索等
- 需要一些后台运行的程序时
线程的创建和API
API中创建线程的两种方式
JDK1.5之前有两种方法：1.继承Thread类的方式；2.实现Runnable接口的方式
线程的执行流程：创建线程——启动线程（start()）——调度run()（调度时机由OS的CPU调度决定）
注：一个线程对象只能调用一次start()方法启动，如果重复调用，则抛出“IllegalThreadStateException”异常
实现Runnable接口方式的好处：
- 避免了单继承的局限性；
- 多个线程可以共享同一个接口实现类的对象，非常适合多个相同线程来处理同一份资源。（比如卖票）
Thread类常用方法
- void start(): 启动线程，并执行对象的run()方法
- run(): 线程在被调度时执行的操作
- String getName(): 返回线程的名称
- void setName(String name):设置该线程名称
- static Thread currentThread(): 返回当前线程。在Thread子类中就是this，通常用于主线程和Runnable实现类
- static void yield()：线程让步。暂停当前正在执行的线程，把执行机会让给优先级相同或更高的线程；若队列中没有同优先级的线程，忽略此方法（ 此时这个线程也可以再去竞争资源，让步了、但没完全让步）
- join() ：当某个程序执行流中调用其他线程的 join() 方法时，调用线程将被阻塞，直到 join() 方法加入的 join 线程执行完为止。（会抛出InterruptedException异常）低优先级的线程也可以获得执行（与yield的不同）
- static void sleep(long millis)：(指定时间:毫秒)
- 令当前活动线程在指定时间段内放弃对CPU控制,使其他线程有机会被执行,时间到后重排队
- 会抛出InterruptedException异常
- stop(): 强制线程生命期结束，不推荐使用
- boolean isAlive()：返回boolean，判断线程是否还活着
Java中线程的调度和优先级
基本调度策略：时间片轮转调度
抢占式调度：高优先级的线程抢占CPU
Java的调度方法：同优先级线程组成先进先出队列（先到先服务），使用时间片策略；对高优先级，使用优先调度的抢占式策略
- Java线程的优先级等级：
- MAX_PRIORITY:10；
- MIN _PRIORITY：1
- NORM_PRIORITY：5
- getPriority() ：返回当前线程优先值
- setPriority(int newPriority) ：改变线程的优先级
注：1.线程创建时继承父线程的优先级；2.低优先级只是获得调度的概率低，并非一定是在高优先级线程之后才被调用
Java中线程的分类
Java中的线程有两类：1.守护线程；2.用户线程
两者唯一区别：判断JVM何时离开！ 守护线程是用来服务用户线程的（荣国在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）
Java垃圾回收就是一个典型的守护线程，如果JVM中只剩下了守护线程，当前JVM就会退出（因为没有需要服务的用户线程了）
形象理解：兔死狗烹，鸟尽弓藏
线程的生命周期
线程在一个完整的生命周期中通常有五种状态：新建(NEW)、就绪(WAITING)、运行(RUNNABLE)、阻塞(BLOCKED)、死亡(TERMINATED)
线程的同步
多线程安全问题产生原因：当多条语句在操作同一个线程共享数据时，一个线程对多条语句只执行了一部分，还没有执行完，另一个线程参与进来执行。导致共享数据的错误。
解决办法：对多条操作共享数据的语句，只能让一个线程都执行完，在执行过程中，其他线程不可以参与执行。（原子操作）
同步机制（synchronized）实现同步
Java对于多线程的安全问题提供的解决方法：同步机制
1.同步代码块：
synchronized(同步监视器(俗称锁)){
//需要被同步的代码;
}
注：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（即用同一个对象，可以使用this/Window.class）
2.synchronized还可以放在方法声明中，表示整个方法为同步方法。操作共享数据的代码完整的声明在一个方法中。eg:public synchronized void show (String name) { }
//在同步方法中，同步监视器就是this，所以继承Thread类方式的新建线程对于同步方法最好设置为静态，不然就会是多个锁（因为一般都是新建不同的对象，不像实现Runnable接口一般是一个对象共享用）
//同步方法仍然涉及到同步监视器，只是不需要显式声明；
//非静态同步方法，同步监视器：this
//静态的同步方法，同步监视器：当前类本身
同步的好处：解决了线程的安全问题
同步的局限性：操作同步代码时，只能由一个线程参与，其他线程等待，相当于是一个单线程
同步可能导致的问题：死锁
单例模式懒汉式的线程安全
class Bank{
private static Bank instance = null;
private Bank(){}
public static Bank getInstance(){
//效率较差
// synchronized (Bank.class){
// if (instance==null) instance = new Bank();
// }
// return instance;
//方式二：效率较高，门口再立一个牌子，如果不为空就不用进入到线程同步的那段代码了
if(instance==null){
synchronized (Bank.class){
if (instance==null) instance = new Bank();
}
}
return instance;
}
}
Lock锁实现同步(JDK5.0新增)
Lock锁：显式定义同步锁对象来实现同步，同步锁使用Lock对象充当。java.util.concurrent.locks.Lock接口是控制多个线程对共享资源进行访问的工具。锁提供了对共享资源的独占访问，每次只能有一个线程对Lock对象加锁，线程开始访问共享资源之前应先获得Lock对象
ReentrantLock类实现了Lock，它拥有与 synchronized 相同的并发性和内存语义，在实现线程安全的控制中，比较常用的是ReentrantLock，可以显式加锁、释放锁
class Window implements Runnable{
private int ticket = 100;
//1.实例化ReentrantLock
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
@Override
public 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()+":卖票，票号为:"+ticket);
ticket--;
}else{
break;
}
} finally {
//解锁
lock.unlock();
}
}
}
}
synchronized和lock方法的不同点：
1.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；而Lock需要手动的启动同步，同时手动的结束同步。
2.Lock只有代码块锁，synchronized有代码块锁和方法锁
3.使用Lock锁，JVM将花费较少的时间来调度线程，性能更好。并且具有更好的扩展性（提供更多的子类）
4.优先使用顺序：Lock——>同步代码块(已经进入方法体，分配了相应资源)——>同步方法(在方法体之外)
如何解决线程的安全问题？有几种方式
synchronized和lock
