第4篇 Java多執行緒
多執行緒：★★★★
程序：正在進行中的程式。其實程序就是一個應用程式執行時的記憶體分配空間。
執行緒：其實就是程序中一個程式執行控制單元，一條執行路徑。程序負責的是應用程式的空間的標示。執行緒負責的是應用程式的執行順序。
一個程序至少有一個執行緒在執行，當一個程序中出現多個執行緒時，就稱這個應用程式是多執行緒應用程式，每個執行緒在棧區中都有自己的執行空間，自己的方法區、自己的變數。
jvm在啟動的時，首先有一個主執行緒，負責程式的執行，呼叫的是main函式。主執行緒執行的程式碼都在main方法中。
當產生垃圾時，收垃圾的動作，是不需要主執行緒來完成，因為這樣，會出現主執行緒中的程式碼執行會停止，會去執行垃圾回收器程式碼，效率較低，所以由單獨一個執行緒來負責垃圾回收。
隨機性的原理：因為cpu的快速切換造成，哪個執行緒獲取到了cpu的執行權，哪個執行緒就執行。
返回當前執行緒的名稱：Thread.currentThread().getName()
執行緒的名稱是由：Thread-編號定義的。編號從0開始。
執行緒要執行的程式碼都統一存放在了run方法中。
執行緒要執行必須要通過類中指定的方法開啟。start方法。（啟動後，就多了一條執行路徑）
start方法：1）、啟動了執行緒；2）、讓jvm呼叫了run方法。
建立執行緒的第一種方式：繼承Thread ，由子類複寫run方法。
步驟：
1，定義類繼承Thread類；
2，目的是複寫run方法，將要讓執行緒執行的程式碼都儲存到run方法中；
3，通過建立Thread類的子類物件，建立執行緒物件；
4，呼叫執行緒的start方法，開啟執行緒，並執行run方法。
執行緒狀態：
被建立：start()
執行：具備執行資格，同時具備執行權；
凍結：sleep(time),wait()—notify()喚醒；執行緒釋放了執行權，同時釋放執行資格；
臨時阻塞狀態：執行緒具備cpu的執行資格，沒有cpu的執行權；
消亡：stop()
建立執行緒的第二種方式：實現一個介面Runnable。
步驟：
1，定義類實現Runnable介面。
2，覆蓋介面中的run方法（用於封裝執行緒要執行的程式碼）。
3，通過Thread類建立執行緒物件；
4，將實現了Runnable介面的子類物件作為實際引數傳遞給Thread類中的建構函式。
為什麼要傳遞呢？因為要讓執行緒物件明確要執行的run方法所屬的物件。
5，呼叫Thread物件的start方法。開啟執行緒，並執行Runnable介面子類中的run方法。
Ticket t = new Ticket();
/*
直接建立Ticket物件，並不是建立執行緒物件。
因為建立物件只能通過new Thread類，或者new Thread類的子類才可以。
所以最終想要建立執行緒。既然沒有了Thread類的子類，就只能用Thread類。
*/
Thread t1 = new Thread(t); //建立執行緒。
/*
只要將t作為Thread類的建構函式的實際引數傳入即可完成執行緒物件和t之間的關聯
為什麼要將t傳給Thread類的建構函式呢？其實就是為了明確執行緒要執行的程式碼run方法。
*/
t1.start();
為什麼要有Runnable介面的出現？
1：通過繼承Thread類的方式，可以完成多執行緒的建立。但是這種方式有一個侷限性，如果一個類已經有了自己的父類，就不可以繼承Thread類，因為java單繼承的侷限性。
可是該類中的還有部分程式碼需要被多個執行緒同時執行。這時怎麼辦呢？
只有對該類進行額外的功能擴充套件，java就提供了一個介面Runnable。這個介面中定義了run方法，其實run方法的定義就是為了儲存多執行緒要執行的程式碼。
所以，通常建立執行緒都用第二種方式。
因為實現Runnable介面可以避免單繼承的侷限性。
2：其實是將不同類中需要被多執行緒執行的程式碼進行抽取。將多執行緒要執行的程式碼的位置單獨定義到介面中。為其他類進行功能擴充套件提供了前提。
所以Thread類在描述執行緒時，內部定義的run方法，也來自於Runnable介面。
實現Runnable介面可以避免單繼承的侷限性。而且，繼承Thread，是可以對Thread類中的方法，進行子類複寫的。但是不需要做這個複寫動作的話，只為定義執行緒程式碼存放位置，實現Runnable介面更方便一些。所以Runnable介面將執行緒要執行的任務封裝成了物件。
-------------------------------------------------------
//面試
new Thread(new Runnable(){ //匿名
public void run(){
System.out.println("runnable run");
}
})
{
public void run(){
System.out.println("subthread run");
}
}.start(); //結果：subthread run
---------------------------------------------------------
Try {
Thread.sleep(10);
}catch(InterruptedException e){}// 當刻意讓執行緒稍微停一下，模擬cpu 切換情況。
多執行緒安全問題的原因：
通過圖解：發現一個執行緒在執行多條語句時，並運算同一個資料時，在執行過程中，其他執行緒參與進來，並操作了這個資料。導致到了錯誤資料的產生。
涉及到兩個因素：
1，多個執行緒在操作共享資料。
2，有多條語句對共享資料進行運算。
原因：這多條語句，在某一個時刻被一個執行緒執行時，還沒有執行完，就被其他執行緒執行了。
解決安全問題的原理：
只要將操作共享資料的語句在某一時段讓一個執行緒執行完，在執行過程中，其他執行緒不能進來執行就可以解決這個問題。
如何進行多句操作共享資料程式碼的封裝呢？
java中提供了一個解決方式：就是同步程式碼塊。
格式：
synchronized(物件) { // 任意物件都可以。這個物件就是鎖。
需要被同步的程式碼；
}
---------------------------------------------------------------
同步：★★★★★
好處：解決了執行緒安全問題。
弊端：相對降低效能，因為判斷鎖需要消耗資源，產生了死鎖。
定義同步是有前提的：
1，必須要有兩個或者兩個以上的執行緒，才需要同步。
2，多個執行緒必須保證使用的是同一個鎖。
同步的第二種表現形式：
同步函式：其實就是將同步關鍵字定義在函式上，讓函式具備了同步性。
同步函式是用的哪個鎖呢？
通過驗證，函式都有自己所屬的物件this，所以同步函式所使用的鎖就是this鎖。
當同步函式被static修飾時，這時的同步用的是哪個鎖呢？
靜態函式在載入時所屬於類，這時有可能還沒有該類產生的物件，但是該類的位元組碼檔案載入進記憶體就已經被封裝成了物件，這個物件就是該類的位元組碼檔案物件。
所以靜態載入時，只有一個物件存在，那麼靜態同步函式就使用的這個物件。
這個物件就是 類名.class
同步程式碼塊和同步函式的區別？
同步程式碼塊使用的鎖可以是任意物件。
同步函式使用的鎖是this，靜態同步函式的鎖是該類的位元組碼檔案物件。
在一個類中只有一個同步，可以使用同步函式。如果有多同步，必須使用同步程式碼塊，來確定不同的鎖。所以同步程式碼塊相對靈活一些。
-------------------------------------------------------
★考點問題：請寫一個延遲載入的單例模式？寫懶漢式；當出現多執行緒訪問時怎麼解決？加同步，解決安全問題；效率高嗎？不高；怎樣解決？通過雙重判斷的形式解決。
//懶漢式：延遲載入方式。
當多執行緒訪問懶漢式時，因為懶漢式的方法內對共性資料進行多條語句的操作。所以容易出現執行緒安全問題。為了解決，加入同步機制，解決安全問題。但是卻帶來了效率降低。
為了效率問題，通過雙重判斷的形式解決。
class Single{
private static Single s = null;
private Single(){}
public static Single getInstance(){ //鎖是誰？位元組碼檔案物件；
if(s == null){
synchronized(Single.class){
if(s == null)
s = new Single();
}
}
return s;
}
}
---------------------------------------------------------
同步死鎖：通常只要將同步進行巢狀，就可以看到現象。同步函式中有同步程式碼塊，同步程式碼塊中還有同步函式。
執行緒間通訊：思路：多個執行緒在操作同一個資源，但是操作的動作卻不一樣。
1：將資源封裝成物件。
2：將執行緒執行的任務(任務其實就是run方法。)也封裝成物件。
等待喚醒機制：涉及的方法：
wait:將同步中的執行緒處於凍結狀態。釋放了執行權，釋放了資格。同時將執行緒物件儲存到執行緒池中。
notify：喚醒執行緒池中某一個等待執行緒。
notifyAll:喚醒的是執行緒池中的所有執行緒。
注意：
1：這些方法都需要定義在同步中。
2：因為這些方法必須要標示所屬的鎖。
你要知道 A鎖上的執行緒被wait了,那這個執行緒就相當於處於A鎖的執行緒池中，只能A鎖的notify喚醒。
3：這三個方法都定義在Object類中。為什麼操作執行緒的方法定義在Object類中？
因為這三個方法都需要定義同步內，並標示所屬的同步鎖，既然被鎖呼叫，而鎖又可以是任意物件，那麼能被任意物件呼叫的方法一定定義在Object類中。
wait和sleep區別： 分析這兩個方法：從執行權和鎖上來分析：
wait：可以指定時間也可以不指定時間。不指定時間，只能由對應的notify或者notifyAll來喚醒。
sleep：必須指定時間，時間到自動從凍結狀態轉成執行狀態(臨時阻塞狀態)。
wait：執行緒會釋放執行權，而且執行緒會釋放鎖。
Sleep：執行緒會釋放執行權，但不是不釋放鎖。
執行緒的停止：通過stop方法就可以停止執行緒。但是這個方式過時了。
停止執行緒：原理就是：讓執行緒執行的程式碼結束，也就是結束run方法。
怎麼結束run方法？一般run方法裡肯定定義迴圈。所以只要結束迴圈即可。
第一種方式：定義迴圈的結束標記。
第二種方式：如果執行緒處於了凍結狀態，是不可能讀到標記的，這時就需要通過Thread類中的interrupt方法，將其凍結狀態強制清除。讓執行緒恢復具備執行資格的狀態，讓執行緒可以讀到標記，並結束。
---------< java.lang.Thread >----------
interrupt()：中斷執行緒。
setPriority(int newPriority)：更改執行緒的優先順序。
getPriority()：返回執行緒的優先順序。
toString()：返回該執行緒的字串表示形式，包括執行緒名稱、優先順序和執行緒組。
Thread.yield()：暫停當前正在執行的執行緒物件，並執行其他執行緒。
setDaemon(true)：將該執行緒標記為守護執行緒或使用者執行緒。將該執行緒標記為守護執行緒或使用者執行緒。當正在執行的執行緒都是守護執行緒時，Java 虛擬機器退出。該方法必須在啟動執行緒前呼叫。
join：臨時加入一個執行緒的時候可以使用join方法。
當A執行緒執行到了B執行緒的join方式。A執行緒處於凍結狀態，釋放了執行權，B開始執行。A什麼時候執行呢？只有當B執行緒執行結束後，A才從凍結狀態恢復執行狀態執行。
-----------------------------------------------------------
Lock介面：多執行緒在JDK1.5版本升級時，推出一個介面Lock介面。
解決執行緒安全問題使用同步的形式，(同步程式碼塊，要麼同步函式)其實最終使用的都是鎖機制。
到了後期版本，直接將鎖封裝成了物件。執行緒進入同步就是具備了鎖，執行完，離開同步，就是釋放了鎖。
在後期對鎖的分析過程中，發現，獲取鎖，或者釋放鎖的動作應該是鎖這個事物更清楚。所以將這些動作定義在了鎖當中，並把鎖定義成物件。
所以同步是隱示的鎖操作，而Lock物件是顯示的鎖操作，它的出現就替代了同步。
在之前的版本中使用Object類中wait、notify、notifyAll的方式來完成的。那是因為同步中的鎖是任意物件，所以操作鎖的等待喚醒的方法都定義在Object類中。
而現在鎖是指定物件Lock。所以查詢等待喚醒機制方式需要通過Lock介面來完成。而Lock介面中並沒有直接操作等待喚醒的方法，而是將這些方式又單獨封裝到了一個物件中。這個物件就是Condition，將Object中的三個方法進行單獨的封裝。並提供了功能一致的方法 await()、signal()、signalAll()體現新版本物件的好處。
< java.util.concurrent.locks > Condition介面：await()、signal()、signalAll()；
--------------------------------------------------------
class BoundedBuffer {
final Lock lock = new ReentrantLock();
final Condition notFull = lock.newCondition();
final Condition notEmpty = lock.newCondition();
final Object[] items = new Object[100];
int putptr, takeptr, count;
public void put(Object x) throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (count == items.length)
notFull.await();
items[putptr] = x;
if (++putptr == items.length) putptr = 0;
++count;
notEmpty.signal();
}
finally {
lock.unlock();
}
}
public Object take() throws InterruptedException {
lock.lock();
try {
while (count == 0)
notEmpty.await();
Object x = items[takeptr];
if (++takeptr == items.length) takeptr = 0;
--count;
notFull.signal();
return x;
}
finally {
lock.unlock();
}
}
}