9.java SE多线程

1.多线程的创建方式

1.继承Thread类，重写run()；
2.实现Runable接口，实现抽象方法run()，将这个类的对象放入Thread类构造器；
3.使用Callable和Future来创建多线程；

/**
 * 多线程的创建方式
 *
 * @author fans
 */
public class CreateThread {
    public static void main(String[] args) {
        //测试多线程创建方式1
        /*MyThreadCreate1 th1 = new MyThreadCreate1();
        th1.start();*/

        //测试多线程创建方式2
        Thread th2 = new Thread(new MyThreadCreate2());
        th2.start();

        //main主线程
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            if (i % 2 == 1) {
                System.out.println(i + "=====main()======");
            }
        }
    }
}

/**
 * 多线程的创建方式一：继承Thread类
 * <p>
 * 1.创建一个继承Thread类的子类
 * 2.在这个子类中重写run()
 * 3.创建这个子类对象
 * 4.用子类对象去执行start()
 */
class MyThreadCreate1 extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}

/**
 * 多线程的创建方式二：实现Runnable接口
 * <p>
 * 1.创建一个实现Runnable接口的类
 * 2.实现类去实现Runnable中的抽象方法：run()
 * 3.创建这个实现类的对象
 * 4.将此对象作为参数传递到Thread类的构造器中，创建Thread类的对象
 * 5.通过Thread类的对象调用start()
 */
class MyThreadCreate2 implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            if (i % 2 == 0) {
                System.out.println(i);
            }
        }
    }
}

package fanwq.javabasic2.thread;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Date;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.*;

public class CreateThread2 {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        System.out.println("----程序开始运行----");
        Date date1 = new Date();

        int taskSize = 5;
        // 创建一个线程池
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(taskSize);
        // 创建多个有返回值的任务
        List<Future> list = new ArrayList<Future>();
        for (int i = 0; i < taskSize; i++) {
            Callable c = new MyCallable(i + " ");
            // 执行任务并获取 Future 对象
            Future f = pool.submit(c);
            list.add(f);
        }
        // 关闭线程池
        pool.shutdown();
        // 获取所有并发任务的运行结果
        for (Future f : list) {
            // 从 Future 对象上获取任务的返回值，并输出到控制台
            System.out.println(">>>" + f.get().toString());
        }

        Date date2 = new Date();
        System.out.println("----程序结束运行----，程序运行时间【"+ (date2.getTime() - date1.getTime()) + "毫秒】");
    }
}

class MyCallable implements Callable<Object> {
    private String taskNum;

    public MyCallable(String taskNum) {
        this.taskNum = taskNum;
    }

    @Override
    public Object call() throws Exception {
        System.out.println(">>>" + taskNum + "任务启动");
        Date dateTmp1 = new Date();
        Thread.sleep(1000);
        Date dateTmp2 = new Date();
        long time = dateTmp2.getTime() - dateTmp1.getTime();
        System.out.println(">>>" + taskNum + "任务终止");
        return taskNum + "任务返回运行结果,当前任务时间【" + time + "毫秒】";
    }
}

2.在 java 中 wait 和 sleep 方法的不同？

最大的不同是在等待时 wait 会释放锁，而 sleep 一直持有锁。wait 通常被用于线程间交互，sleep 通常被用于暂停执行。

3.synchronized 和 volatile 关键字的作用

一旦一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被 volatile 修饰之后，那么就具备了两层语义：
1）保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。
2）禁止进行指令重排序。
volatile 本质是在告诉 jvm 当前变量在寄存器（工作内存）中的值是不确定的，需要从主存中读取；
synchronized 则是锁定当前变量，只有当前线程可以访问该变量，其他线程被阻塞住。

1.volatile 仅能使用在变量级别；
synchronized 则可以使用在变量、方法、和类级别的
2.volatile 仅能实现变量的修改可见性，并不能保证原子性；
synchronized 则可以保证变量的修改可见性和原子性
3.volatile 不会造成线程的阻塞；
synchronized 可能会造成线程的阻塞。
4.volatile 标记的变量不会被编译器优化；
synchronized 标记的变量可以被编译器优化

4.分析线程并发访问代码解释原因

package fanwq.javabasic2.thread;

public class ThreadTest {
    public static void main(String[] args) {
        final Counter counter = new Counter();
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    counter.inc();
                }
            }).start();
        }
        System.out.println(counter);
    }
}

class Counter {
    private volatile int count = 0;

    public void inc() {
        try {
            Thread.sleep(3);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        count++;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Counter{" +
                "count=" + count +
                '}';
    }
}

上面的代码执行完后输出的结果确定为 1000 吗?
不一定，或者不等于 1000。
在 java 的内存模型中每一个线程运行时都有一个线程栈，线程栈保存了线程运行时候变量值信息。当线程访问某一个对象值的时候，首先通过对象的引用找到对应在堆内存的变量的值，然后把堆内存变量的具体值 load 到线程本地内存中，建立一个变量副本，之后线程就不再和对象在堆内存变量值有任何关系，而是直接修改副本变量的值，在修改完之后的某一个时刻（线程退出之前），自动把线程变量副本的值回写到对象在堆中变量。这样在堆中的对象的值就产生变化了。
也就是说上面主函数中开启了 1000 个子线程，每个线程都有一个变量副本，每个线程修改变量只是临时修改了自己的副本，当线程结束时再将修改的值写入在主内存中，这样就出现了线程安全问题。因此结果就不可能等于 1000了，一般都会小于 1000。

5.什么是线程池？如何使用？

线程池就是事先将多个线程对象放到一个容器中，当使用的时候就不用 new 线程而是直接去池中拿线程即可，节省了开辟子线程的时间，提高的代码执行效率。
在 JDK 的 java.util.concurrent.Executors 中提供了生成多种线程池的静态方法。

 ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
 ExecutorService newFixedThreadPool = Executors.newFixedThreadPool(4);
 ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool = Executors.newScheduledThreadPool(4);
 ExecutorService newSingleThreadExecutor = Executors.newSingleThreadExecutor();

6.常用的线程池有哪些？

newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池，此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。
newFixedThreadPool：创建固定大小的线程池，每次提交一个任务就创建一个线程，直到线程达到线程池的最大大小。
newCachedThreadPool：创建一个可缓存的线程池，此线程池不会对线程池大小做限制，线程池大小完全依赖于操作系统（或者说 JVM）能够创建的最大线程大小。
newScheduledThreadPool：创建一个大小无限的线程池，此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。
newSingleThreadExecutor：创建一个单线程的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

7.请叙述一下您对线程池的理解？

合理利用线程池能够带来三个好处。
第一：降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
第二：提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
第三：提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制的创建，不仅会消耗系统资源，还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一的分配，调优和监控。

8.线程池的启动策略？

1、线程池刚创建时，里面没有一个线程。任务队列是作为参数传进来的。不过，就算队列里面有任务，线程池也不会马上执行它们。
2、当调用 execute() 方法添加一个任务时，线程池会做如下判断：
a. 如果正在运行的线程数量小于 corePoolSize，那么马上创建线程运行这个任务；
b. 如果正在运行的线程数量大于或等于 corePoolSize，那么将这个任务放入队列。
c. 如果这时候队列满了，而且正在运行的线程数量小于 maximumPoolSize，那么还是要创建线程运行这
个任务；
d. 如果队列满了，而且正在运行的线程数量大于或等于 maximumPoolSize，那么线程池会抛出异常，告
诉调用者“我不能再接受任务了”。
3、当一个线程完成任务时，它会从队列中取下一个任务来执行。
4、当一个线程无事可做，超过一定的时间（keepAliveTime）时，线程池会判断，如果当前运行的线程数大于corePoolSize，那么这个线程就被停掉。所以线程池的所有任务完成后，它最终会收缩到 corePoolSize 的大小。

9.什么情况下导致线程死锁，遇到线程死锁该怎么解决？

死锁的定义：所谓死锁是指多个线程因竞争资源而造成的一种僵局（互相等待），若无外力作用，这些进
程都将无法向前推进。

死锁产生的必要条件：
互斥条件：线程要求对所分配的资源（如打印机）进行排他性控制，即在一段时间内某 资源仅为一个线程
所占有。此时若有其他线程请求该资源，则请求线程只能等待。
不剥夺条件：线程所获得的资源在未使用完毕之前，不能被其他线程强行夺走，即只能由获得该资源的线程
自己来释放（只能是主动释放)。
请求和保持条件：线程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其他线程占有，
此时请求进程被阻塞，但对自己已获得的资源保持不放。
循环等待条件：存在一种线程资源的循环等待链，链中每一个线程已获得的资源同时被链中下一个线程所请
求。即存在一个处于等待状态的线程集合{Pl, P2, ..., pn}，其中 Pi 等待的资源被 P(i+1)占有（i=0, 1, ..., n-1)，Pn 等待的资源被 P0 占有。

如何避免死锁:
1）加锁顺序（线程按照一定的顺序加锁）
2）加锁时限（线程尝试获取锁的时候加上一定的时限，超过时限则放弃对该锁的请求，并释放自己占有的锁）

10.Java 中多线程间的通信怎么实现?

线程通信的方式：
1.共享变量
线程间通信可以通过发送信号，发送信号的一个简单方式是在共享对象的变量里设置信号值。线程 A 在一个
同步块里设置 boolean 型成员变量 hasDataToProcess 为 true，线程 B 也在同步块里读取 hasDataToProcess这个成员变量。这个简单的例子使用了一个持有信号的对象，并提供了 set 和 get 方法:

package fanwq.javabasic2.thread;

public class MySignal {
    //共享的变量
    private boolean hasDataToProcess = false;

    //取值
    public boolean getHasDataToProcess() {
        return hasDataToProcess;
    }

    //存值
    public void setHasDataToProcess(boolean hasDataToProcess) {
        this.hasDataToProcess = hasDataToProcess;
    }

    public static void main(String[] args) {
        //同一个对象
        final MySignal my = new MySignal();
        //线程 1 设置 hasDataToProcess 值为 true
        final Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                my.setHasDataToProcess(true);
            }
        });
        t1.start();
        //线程 2 取这个值 hasDataToProcess
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                try {
                    //等待线程 1 完成然后取值
                    t1.join();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("t1 改变以后的值：" + my.getHasDataToProcess());
            }
        });
        t2.start();

    }
}

2.wait/notify 机制
以资源为例，生产者生产一个资源，通知消费者就消费掉一个资源，生产者继续生产资源，消费者消费资源，以此循环。代码如下：

package fanwq.javabasic2.thread;

//资源类
class Resource {
    private String name;
    private int count = 1;
    private boolean flag = false;

    public synchronized void set(String name) {
        //生产资源
        while (flag) {
            try {
                //线程等待。消费者消费资源
                wait();
            } catch (Exception e) {
            }
        }
        this.name = name + "---" + count++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "...生产者..." + this.name);
        flag = true;
        //唤醒等待中的消费者
        this.notifyAll();
    }

    public synchronized void out() {
        //消费资源
        while (!flag) {
            //线程等待，生产者生产资源
            try {
                wait();
            } catch (Exception e) {
            }
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "...消费者..." + this.name);
        flag = false;
        //唤醒生产者，生产资源
        this.notifyAll();
    }
}

//生产者
class Producer implements Runnable {
    private Resource res;

    Producer(Resource res) {
        this.res = res;
    }

    //生产者生产资源
    public void run() {
        while (true) {
            res.set("商品");
        }
    }
}

//消费者消费资源
class Consumer implements Runnable {
    private Resource res;

    Consumer(Resource res) {
        this.res = res;
    }

    public void run() {
        while (true) {
            res.out();
        }
    }
}

public class ProducerConsumerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Resource r = new Resource();
        Producer pro = new Producer(r);
        Consumer con = new Consumer(r);
        Thread t1 = new Thread(pro);
        Thread t2 = new Thread(con);
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

11.线程和进程的区别

进程：具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，是操作系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
线程：是进程的一个实体，是 cpu 调度和分派的基本单位，是比进程更小的可以独立运行的基本单位。
特点：线程的划分尺度小于进程，这使多线程程序拥有高并发性，进程在运行时各自内存单元相互独立，线程之间内存共享，这使多线程编程可以拥有更好的性能和用户体验
注意：多线程编程对于其它程序是不友好的，占据大量 cpu 资源。

12.请说出同步线程及线程调度相关的方法？

wait()：使一个线程处于等待（阻塞）状态，并且释放所持有的对象的锁；
sleep()：使一个正在运行的线程处于睡眠状态，是一个静态方法，调用此方法要处理 InterruptedException 异常；
notify()：唤醒一个处于等待状态的线程，当然在调用此方法的时候，并不能确切的唤醒某一个等待状态的线程，而是由 JVM 确定唤醒哪个线程，而且与优先级无关；
notityAll()：唤醒所有处于等待状态的线程，该方法并不是将对象的锁给所有线程，而是让它们竞争，只有获得锁的线程才能进入就绪状态；
注意：java 5 通过 Lock 接口提供了显示的锁机制，Lock 接口中定义了加锁（lock（）方法）和解锁（unLock（）
方法），增强了多线程编程的灵活性及对线程的协调

13.启动一个线程是调用 run()方法还是 start()方法？

启动一个线程是调用 start()方法，使线程所代表的虚拟处理机处于可运行状态，这意味着它可以由 JVM 调度并执行，这并不意味着线程就会立即运行。
run()方法是线程启动后要进行回调（callback）的方法。

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