JavaSE学习52：细说多线程之Thread类和Runable接口

一线程创建的两种方式比较

      线程创建和启动有两种方式，这里只是列出步骤，不再进行详细解释。

      (1)继承Thread类

class MyThread extends Thread{
public void run(){
...
}
}

MyThread mt=new MyThread();//创建线程
mt.start();//启动线程

      (2)实现Runnable接口

class MyThread implements Runnable{
public void run(){
...
}
}

MyThread mt=new MyThread();
Thread td=new Thread(mt);//创建线程
td.start();//启动线程

      (3)两种方式的比较

      1)Runnable方式可以避免Thread方式由于Java单继承特性带来的缺陷。
      2)Runnable方式的代码可以被多个线程(Thread实例)共享，适合于多个线程处理同一资源的情况。

      二模拟应用场景

      模拟一个火车站买票的场景，某车次还剩下5张火车票，有三个窗口去卖这5张火车票，我们使用三个线程模拟三
个窗口同时卖这5张火车票，我们看Thread方式和Runnable方式这两种方式模拟出一个什么样的结果。

      (1)使用Thread方式模拟买票

      TicketsThread.java源文件代码：

class MyThread extends Thread{
//一共有五张火车票
private int ticketsCount = 5;
//窗口，也就是线程的名字
private String name;

//构造方法
public MyThread(String name){
this.name = name;
}

public void run(){
while(ticketsCount > 0){
//如果还有票，就卖掉一张
ticketsCount--;
System.out.println(name+"卖了1张票，剩余票数为："+ticketsCount);
}
}
}

public class TicketsThread{
public static void main(String[] args){
//创建三个线程，模拟三个窗口买票
MyThread mt1 = new MyThread("窗口1");
MyThread mt2 = new MyThread("窗口2");
MyThread mt3 = new MyThread("窗口3");

//启动三个线程，也就是窗口开始卖票
mt1.start();
mt2.start();
mt3.start();
}
}

      运行结果：



      得到的结果并不是我们想要的结果。
      在票的数量加static修饰关键字得到的结果是正确的。这里不再进行演示。

      (2)使用Runnable方式模拟买票

      TicketsRunnable.java源文件代码：

class MyThread1 implements Runnable{
//一共有五张火车票
private int ticketsCount = 5;

public void run(){
while(ticketsCount > 0){
//如果还有票，就卖掉一张
ticketsCount--;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"卖了1张票，剩余票数为："+ticketsCount);
}
}
}

public class TicketsRunnable{
public static void main(String[] args){
MyThread1 mt = new MyThread1();
//创建三个线程，模拟三个窗口买票
Thread th1 = new Thread(mt,"窗口1");
Thread th2 = new Thread(mt,"窗口2");
Thread th3 = new Thread(mt,"窗口3");

//启动三个线程，也就是窗口开始卖票
th1.start();
th2.start();
th3.start();
}
}

      得到了预期的结果：

       (3)结果分析

       由于线程的执行是随机的，打印的结果也是随机的。
       Thread方式
       三个线程，创建了三个Thread对象，每个线程都有自己的Thread对象，都有自己的ticketsCount变量，它们三个
线程并不是共享ticketsCount变量，也就是每个线程都可以卖出5张火车票，即三个窗口卖出去15张火车票。
       Runnable方式
       三个线程共用一个Runnable对象，也就是三个线程共用一个ticketsCount变量，即三个窗口一共卖了5张火车票。
       前者不是一个线程三个对象，是三个Thread对象，也是三个线程，这三个线程启动后都会执行5次卖票，实现不
了共享“5张票”这个资源，所以输出就会有15张票卖出去，显然不符合实际，用Runnable就可以解决这个问题，创建
的三个线程可以共享"5张票"这个资源。
      ticketsCont变量是实例变量，它的值自然是存在堆中(每个java对象在堆中都会占据一定内存，而实例变量的值就
是存储在这块内存中，类似于结构体，因此每个对象对应一个ticketsCont的值)，ticketsCont跟值传递没有关系啊，如
果是Runnable方式的话，传递的也只是MyThread对象引用的副本，不管ticketsCont的事，但是因为ticketsCont的值
在引用和引用副本所指向的堆内存中，所以无论是引用还是引用副本改变了堆内存中ticketsCont的值，都会产生效
果！
       这个根据你的需要来操作，这样说吧，如果有一个比较大的资源要你下载，那么你用Thread方式那么你就只能一
个线程去吧这个资源下载完，如果是runable方式的话你就可以 多new几个子线程来出来，通过共享runable对象里面
的资源来用多个子线程来下载这个资源，这样的话，下载资源的时候 runable方法会使下载的线程多一些几率在cpu里
面，也会让你下载速度变快继承Thread类是多个线程分别完成自己的任务，实现Runnable接口是多个线程共同完成
一个任务。
       三线程的生命周期
       线程的生命周期转换示意图：



       线程的生命周期：
       1)创建：新建一个线程对象，如Thread thd=new Thread()。
       2)就绪：创建了线程对象后，调用了线程的start()方法(注意：此时线程只是进入了线程队列，等待获取CPU服
务，具备了运行的条件，但并不一定已经开始运行了)。
       3)运行：处于就绪状态的线程，一旦获取了CPU资源，便进入到运行状态，开始执行run()方法里面的逻辑。
       4)阻塞：一个正在执行的线程在某些情况下，由于某种原因而暂时让出了CPU资源，暂停了自己的执行，便进入
了阻塞状态，如调用了sleep()方法。
      5)终止：线程的run()方法执行完毕，或者线程调用了stop()方法，线程便进入终止状态。
      这里我们可以用一个经典的线问题就是生产者和消费者问题的实例：

import java.util.*;

public class ProducerConsumer{
public static void main(String[] args){
SyncStack ss = new SyncStack();
Producer p = new Producer(ss);
Consumer c = new Consumer(ss);

new Thread(p).start();
new Thread(c).start();
}
}

//生产与消费对象
class WoTou{
int id;

//构造方法
WoTou(int id){
this.id = id;
}

//重写toString()方法
public String toString(){
return "WoTou : " + id;
}
}

//容器类
class SyncStack{
int index = 0;
WoTou[] arrWT = new WoTou[4];

public synchronized void push(WoTou wt){
while(index == arrWT.length){
try{
//这里的wait()方法指的是Object类中的方法
this.wait();
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
//这里的notifyAll()方法指的是唤醒所有线程，而notify()方法唤醒一个线程
this.notifyAll();
arrWT[index] = wt;
index ++;
}

public synchronized WoTou pop(){
while(index == 0){
try{
//这里的wait()方法指的是Object类中的方法
this.wait();
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
//这里的notifyAll()方法指的是唤醒所有线程，而notify()方法唤醒一个线程
this.notifyAll();
index--;
return arrWT[index];
}
}

//生产者
class Producer implements Runnable{
SyncStack ss = null;

Producer(SyncStack ss){
this.ss = ss;
}

public void run(){
for(int i=0; i<20; i++){
WoTou wt = new WoTou(i);
ss.push(wt);
System.out.println("生产了：" + wt);
try{
Thread.sleep((int)(Math.random() * 200));
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}

//消费者
class Consumer implements Runnable{
SyncStack ss = null;

Consumer(SyncStack ss){
this.ss = ss;
}

public void run(){
for(int i=0; i<20; i++){
WoTou wt = ss.pop();
System.out.println("消费了: " + wt);
try{
Thread.sleep((int)(Math.random() * 1000));
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}

      运行结果：



      关于一些问题的解析：
      执行线程sleep()方法是依然占着cpu的，操作系统认为该当前线程正在运行，不会让出系统资源。
      执行wait()方法是让线程到等待池等待，让出一系列的系统资源，其他线程可以根据调度占用cpu线程的资源有不
少，但应该包含CPU资源和锁资源这两类。
      sleep(long mills)：让出CPU资源，但是不会释放锁资源。
      wait()：让出CPU资源和锁资源。
      锁是用来线程同步的，sleep(long mills)虽然让出了CPU，但是不会让出锁，其他线程可以利用CPU时间片了，但
如果其他线程要获取sleep(long mills)拥有的锁才能执行，则会因为无法获取锁而不能执行，继续等待。但是那些没有
和sleep(long mills)竞争锁的线程，一旦得到CPU时间片即可运行了。

       四守护线程

       (1)守护线程理论知识

       Java线程分为两类：
       1)用户线程：运行在前台，执行具体的任务。程序的主线程、连接网络的子线程等都是用户线程。
       2)守护线程：运行在后台，为其他前台线程服务。守护线程的特点是一旦所有用户线程都结束运行，守护线程会
随JVM一起结束工作。守护线程的应用：数据库连接池中的检测线程和JVM虚拟机启动后的检测线程等等。最常见的
守护线程：垃圾回收线程
       设置守护线程：
       可以通过调用Thread类的setDaemon(true)方法来设置当前的线程为守护线程。
       使用守护线程的注意事项：
       1)setDaemon(true)必须在start()方法之前调用，否则会抛出IllegalThreadStateException异常。
       2)在守护线程中产生的新线程也是守护线程。
       3)不是所有的任务都可以分配给守护线程来执行，比如读写操作或者计算逻辑。

       (2)守护线程代码示例：

import java.io.*;
import java.util.*;

class DaemonThread implements Runnable{
public void run(){
System.out.println("进入守护线程"+Thread.currentThread().getName());
try{
writeToFile();
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("退出守护线程");
}

private void writeToFile() throws Exception{
File filename = new File("E:\\Java\\JavaSE\\Thread"+File.separator+"daemon.txt");
OutputStream os = new FileOutputStream(filename,true);
int count = 0;
while(count < 999){
os.write(("\r\nword"+count).getBytes());
System.out.println("守护线程"+Thread.currentThread().getName()+"向文件中写入了word"+ count++);
Thread.sleep(1000);
}
}
}

public class DaemonThreadDemo{
public static void main(String[] args){
System.out.println("进入主线程"+Thread.currentThread().getName());

DaemonThread daemonThread = new DaemonThread();
Thread thread =new Thread(daemonThread);
thread.setDaemon(true);
thread.start();

Scanner sc = new Scanner(System.in);
sc.next();

System.out.println("退出主线程"+Thread.currentThread().getName());
}
}

       运行结果：

       (3)使用jstack生成线程快照

       作用：生成JVM当前时刻线程的快照(threaddump，即当前进程中所有线程的信息)。
       目的：帮助定位程序问题出现的原因，如长时间停顿、CPU占用率高等。
        jstack命令行工具
       你安装JDK安装目录下的bin文件夹下：
       位置：E:\Java\develop\jdk1.8.0_25\bin



       如何使用jstack
       在cmd中输入：jstack



       我们去任务管理器中找到一个进程的PID：



       生成快照：

       五总结

       (1)怎样解决死锁的问题

       1)尽量避免不必要的synchronized关键字。
       2)可以用其他方法替换synchronized关键字，比如标志不可变量。
       3)保证synchronized代码块简练。

       (2)创建线程的建议

       根据两种创建线程方法的比较，得出的结论是使用实现Runnable接口的方法创建的多线程更好一些，另外，就是
需要重点注意，程序中的同一个资源指的是同一个Runnable对象。建议多使用Runnable这种方式创建多线程。

       (3)补充：

      1)程序中的同一资源指的是同一个Runnable对象。
      2)安全的卖票程序中需要加入同步(Synchronized)。我们的代码过程中并没有加入，如果需要完善，就必须加入
同步锁。