轻松学会多线程（二）——多线程相关概念介绍

上一篇文章中，我们宏观介绍了多线程的背景，今天我们上一些干货。

在展开讲解多线程之前，我们需要明白进程与线程之间的关系。

进程与线程

一个关于进程和线程的比喻很贴切：一个进程就像是工厂的一个车间，代表CPU所能处理的单个任务，任一时刻，CPU总是运行一个进程，其他进程处于非运行状态。而车间的工人，就好比线程，一个进程可以包含多个线程。




（线程，就好比工厂里的工人，车间的空间是工人们共享的，多个房间是每个工人都可以进出的）

操作系统中，所有运行的任务都对应一个进程。当一个程序进入内存运行，即变成一个进程。比如Hibernate中，一个Session就对应一个进程，用户发出的请求就对应一个进程。请求结束，进程结束。每个Session都有自己状态；多个用户请求，都会独立处理。所以进程就具有了独立性（拥有自己的独立资源，每个进程都有自己私有的地址空间）、动态性（区别于静态指令的程序，动态就会有状态）、并发性（并发执行，互不影响）。

而线程是进程的组成部分。线程拥有自己的堆栈、程序计数器和自己的局部变量，但它不拥系统资源。一个进程往往包含多个线程，这多个线程共享父进程的全部资源。

进程间不共享内存，而线程间共享内存很容易。线程在程序中第独立的，并发的执行流。线程共享内存、文件句柄和其他米格进程应有个状态。

创建线程

创建线程的方式有多种，可以直接继承Thread类，也可以实现Runnable接口实现多线程。我们可以直接new 一个Thread或者将一个Runnable传入Thread构造函数。等等。

//方法：直接new Thread
		Thread thread1 = new Thread() {
			@Override
			public void run() {
			}
		};
		thread1.start();
		
		//方法：将Runnable传入Thread构造函数
		Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
			}
		});
		thread2.start();

创建的方式有多种，看你的喜好使用。我喜欢使用实现Runnable接口的方式创建。因为这种方式有很多好处：

1、将线程创建与业务逻辑分来，更加面向对象；

2、Java不支持多继承，如果采用继承Thread类的方式，则不能再继承其他父类。

3、可以多个线程共享一个target对象。也就是说，这种方式，非常适合多个相同的线程来处理同一份资源的情况，从而可以将CPU、代码和数据分开，形成清晰的模型，体现面向对象思想。

多线程的问题

在面向服务架构中，我们使用ESB技术，来完成系统间交互，致力于解决信息孤岛问题；在面向对象编程中，我们要面向抽象编程，要对公共特征的属性进行抽象。则否，面向对象的程度不够，系统就更加无法适应变化。

而在使用多线程时，多个线程之间是共享进程内数据的。

如果各个线程只是从共享数据中读取数据，则比较容易实现数据共享。例如，我提供一个高考成绩查询的接口，每一次查询请求都会启动一个线程，多个线程共享高考成绩的数据；

然而，实际情况中，很多时候都需要多个线程共同维护一份共享数据。例如，缓存框架，它是以维护一份公共缓存为基础，当多个对象取缓存时，需要进行同步处理；或者说多个线程，需要控制器执行顺序，这是也需要使用锁或者同步机制。

也就是说，线程的执行是竞相的，我们需要使用一定的机制，控制其并发。

拿下面一个卖票的例子来举例（此实例来自海涛博客）：

现在一共三个窗口，共有20张票。首先，我们先不对三个窗口进行控制。三个窗口同时卖票：

package com.lzq.thread;

public class Test3 implements Runnable {
	private Integer ticket = 20;
	public void run() {
		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 开始卖票！");
		while (ticket > 0) {
			try {
				Thread.currentThread().sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：卖掉 " + ticket--
					+ " 号票 ");
		}
	}
	public static void main(String[] args) {
		Test3 test = new Test3();
		Thread t1 = new Thread(test, "1号窗口");
		Thread t2 = new Thread(test, "2号窗口");
		Thread t3 = new Thread(test, "3号窗口");
		t1.start();
		t2.start();
		t3.start();
	}
}

运行结果最后会出现：



我们明明限定了while(ticked>0)的情况，可是当卖完最后一张票后，还是卖了第“0”张票和第“-1”张票，这是由于当只剩下最后一张票时，三个窗口（即三个进程）都满足ticked>0的条件，就进入到了while循环里面，然后就卖了三张票：第“1”张票、第“0”张票和第“-1”张票。

这种情况的好处就是：同一时刻，三个窗口能够同时售票，能够实现快速售票；然而，这种方式存在数据同步问题。

下面，我们采用Java中的同步机制，解决上面的同步问题。

public class Test3 implements Runnable {
	private static int ticketCount = 10;
	public void run() {
		Thread currentThread = Thread.currentThread();
		System.out.println(currentThread.getName() + ": 开始卖票！");
		while (true) {
			synchronized ("2") {//采用同步机制
				if (ticketCount > 0) {
					try {
						currentThread.sleep(1000);
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "：卖掉 "
							+ ticketCount-- + " 号票 ");
				}
			}
		}
	}
}

结果如图所示：



而这时候采用同步机制，每个线程近来的时候，都会加上把锁，然后再判断ticketCount是否大于零。一旦有线程拿到了锁，则其他线程则只能在外等待，无法进入。等拿到锁的对象完成操作，释放锁对象之后，其他线程才能进入。依次类推。

所以这种处理方式能够保证程序的正确性，不出现售出第“0”张票、第“-1”张票的情况。但是同一时刻，只能有一个线程拿到锁。执行速度比较缓慢。

使用synchronized关键字，只是处理多线程的一种方式，Java的JDK中还提供了重入锁、读写锁、Condition对象、Semaphore信号量以及ThreadLocal线程局部变量等等并发控制方法。后续文章中会陆续介绍。

以我对多线程的了解，大家还是要多看一些底层的东西，不使用那些工具，直接使用Runnable接口和Thread来进行线程控制。使用多了，JDK中提供的各种多线程的工具一看也就会用了。在多线程编程中，最重要的并不是怎样使用多线程编程，而是要明白什么时候需要使用多线程的问题。

而这一步，却需要我们不断的积累，才能够做到。光凭借看书、学习是远远不够的。

本篇文章，阐述了线程与进程之间的关系，介绍了多线程的创建方式，以及我推荐大家的方式及理由。最后由介绍了多线程的使用中遇到的问题，如何更好的使用多线程，提供了思路。谢谢关注。