Java多线程（一）

1、进程和线程

1.1 进程

进程是操作系统运行程序的基本单位，是一次程序的执行。简单来说一个进程就是一个运行中的程序。

1.2 线程

线程可以认为是在进程中独立运行的子任务。一个进程会有多个线程。

1.3 进程和线程区别

进程和线程最大区别就是，各个进程是独立的，而线程却不一定，同一进程中的线程可能是相互影响的。进程属于操作心痛范围的，同一时间会运行多个程序，每个进程上的又会有多个线程在执行同个或不同的任务。

1.4 多线程

多线程就是多个线程同时运行或交替运行。单核CPU的话是顺序执行，也就是交替运行。多核CPU的话，因为每个CPU有自己的运算器，所以在多个CPU中可以同时运行。

2、使用多线程

在Java的JDK开发包中，实现多线程主要有两种，一种是继承Thread类，另一种是实现Runnable接口。其实还有很多事项多线程方法，例如：使用ExecutorService、Callable、Future实现由返回结果的多线程，这是通过线程池创建的任务，可以参考《一篇搞懂线程池》。现在我们只来具体来讲一下前两种方法的使用。

2.1 继承Thread类

在创建多线程前，我们先来看一下Thread的类结构图：

可以看出Thread实现了Runnable接口，其实Runnable和Thread的区别就在于继承Thread创建多线程不支持多继承，为了多继承完全可以使用Runnable替换，两者创建的线程本质上没有区别。@FunctionalInterface是Java8的函数式接口，方便lambda表达式使用。

我们创建一个Mythread.java继承Thread，重写run方法：

package main.java.com.xiaosen.Mythread;

/**
 * @author xiaosen
 * @date 2019/2/24 10:36
 * @description
 */
public class MyThread extends Thread{

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        System.out.println("this is MyThread");
    }


}

运行类的代码如下：

import main.java.com.xiaosen.Mythread.MyThread;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        // 继承Thread
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start();
        // lambda表达式的使用
        new Thread(() -> System.out.println("this is lambda thread")).start();
        System.out.println("Hello World!");
    }
}

运行结果如下：

1
2
3

this is MyThread
Hello World!
this is lambda thread

这里一低昂要注意myThread调用的是start()方法，如果调用mythread.run()那么就是单纯的方法调用，而不是创建线程去执行。关于lambda表达式只给出使用方法，暂不做介绍。

从运行结果可以看见”Hello World!”的输出在两个线程中间，说明使用多线程和代码的顺序无关。CPU会以随机的时间来调用线程中的run方法。

2.3 实现Runnable接口

创建MyRunnable实现Runnable接口：

package main.java.com.xiaosen.myrunnable;

/**
 * @author xiaosen
 * @date 2019/2/24 11:20
 * @description
 */
public class MyRunnable implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("run MyRunnable");
    }
}

main方法使用：

// 实现Runnable
        MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
        Thread thread = new Thread(myRunnable);
        thread.start();
        System.out.println("Hello World!");

输出内容：

1 2	Hello World! run MyRunnable

使用Runnable方法需要用到Thread的构造方法。

3、线程安全

自定义的实例变量有共享和不共享之分，在多线程交互的时候很重要。

3.1 不共享数据

创建一个类继承Thread：

public class NotShareThread extends  Thread{
    private int count = 5;
    public NotShareThread(String name){
        super();
        this.setName(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        while (count>0){
            count--;
            System.out.println("线程" + this.currentThread().getName() + ":count=" + count);
        }

    }
}

 public static void main(String[] args){
        NotShareThread notShareThread1 = new NotShareThread("A");
        NotShareThread notShareThread2 = new NotShareThread("B");
        NotShareThread notShareThread3 = new NotShareThread("C");
        notShareThread1.start();
        notShareThread2.start();
        notShareThread3.start();

    }

执行结果：

线程A:count=4
线程B:count=4
线程C:count=4
线程B:count=3
线程A:count=3
线程A:count=2
线程A:count=1
线程B:count=2
线程C:count=3
线程B:count=1
线程A:count=0
线程B:count=0
线程C:count=2
线程C:count=1
线程C:count=0

从输出结果可以看到每一个线程都有各自的count变量，彼此变量不共享。

3.2 共享数据

共享数据就是多个线程同时访问同一个变量，比如买火车票，多个线程同时操作剩余票数。

3.2.1 线程不安全

public class ShareThread extends Thread {
    private int count = 5;

    @Override
    public void run() {
        super.run();
        count--;
        System.out.println("线程" + this.currentThread().getName() + ":count=" + count);
    }

    public static void main(String[] args){
        ShareThread shareThread = new ShareThread();
        Thread a = new Thread(shareThread, "A");
        Thread b = new Thread(shareThread, "B");
        Thread c = new Thread(shareThread, "C");
        Thread d = new Thread(shareThread, "D");
        Thread e = new Thread(shareThread, "E");
        a.start();
        b.start();
        c.start();
        d.start();
        e.start();
    }
}

输出：

线程B:count=2
线程E:count=0
线程D:count=1
线程C:count=2
线程A:count=2

可以发现A，B，C三个线程的值都是2，产生非线程安全情况，我们应该避免这种情况发生。这是因为在执行i–操作分以下几步：

获取原有i值；
计算i-1；
堆i赋值。

在这三步中，如果有多线程同时访问，就会出现线程不安全情况。

3.2.2 线程安全

我们来看看线程安全的代码：

@Override
    public void run() {
        super.run();
        synchronized (ShareThread.class){
            count--;
            System.out.println("线程" + this.currentThread().getName() + ":count=" + count);
        }

    }