程序设计之多线程 程序设计之多线程
1. 进程与线程的区别
进程是所有线程的集合，每一个线程是进程中的一条执行路径，线程只是一条执行路径。
2. 创建线程的三种方式
2.1. 继承Thread类创建线程类
- 优点：编写简单，如果需要访问当前线程，无需使用Thread.currentThread()方法，直接使用this，即可获得当前线程。
- 缺点：因为线程类已经继承了Thread类，所以不能再继承其他的父类。
2.2. 实现Runnable接口
- 优点：线程类只是实现了Runable接口，还可以继承其他的类。在这种方式下，可以多个线程共享同一个目标对象，所以非常适合多个相同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，较好地体现了面向对象的思想。
- 缺点：编程稍微复杂，如果需要访问当前线程，必须使用Thread.currentThread()方法。
2.3. 通过Callable创建线程
- Callable规定的方法是call(),Runnable规定的方法是run().
- Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值得
- call方法可以抛出异常，run方法不可以，因为run方法本身没有抛出异常，所以自定义的线程类在重写run的时候也无法抛出异常
- 运行Callable任务可以拿到一个Future对象，表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并检索计算的结果。通过Future对象可以了解任务执行情况，可取消任务的执行，还可获取执行结果。
2.4. 线程的创建方式源码
3. 创建线程池的四种方式
3.1. newCachedThreadPool
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创建一个可缓存的线程池，如果线程池长度超过处理需求，可灵活回收空闲线程，若无可回收，则新建线程（参考1）
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缺点：大家一般不用是因为newCachedThreadPool 可以无线的新建线程，容易造成堆外内存溢出，因为它的最大值是在初始化的时候设置为 Integer.MAX_VALUE，一般来说机器都没那么大内存给它不断使用。当然知道可能出问题的点，就可以去重写一个方法限制一下这个最大值。
3.2. newFixedThreadPool
创建一个定长线程池，可控制线程最大并发数，超出的线程会在队列中等待。
定长线程池的大小最好根据系统资源进行设置。如Runtime.getRuntime().availableProcessors()。可参考PreloadDataCache。其实newFixedThreadPool()在严格上说并不会复用线程，每运行一个Runnable都会通过ThreadFactory创建一个线程
3.3. newScheduledThreadPool
创建一个定长线程池，支持定时及周期性任务执行。
Executors.newScheduledThreadPool(5);与Timer 对比：Timer 的优点在于简单易用，但由于所有任务都是由同一个线程来调度，因此所有任务都是串行执行的，同一时间只能有一个任务在执行，前一个任务的延迟或异常都将会影响到之后的任务（比如：一个任务出错，以后的任务都无法继续）。
ScheduledThreadPoolExecutor的设计思想是，每一个被调度的任务都会由线程池中一个线程去执行，因此任务是并发执行的，相互之间不会受到干扰。需要注意的是，只有当任务的执行时间到来时，ScheduedExecutor 才会真正启动一个线程，其余时间 ScheduledExecutor 都是在轮询任务的状态。
通过对比可以发现ScheduledExecutorService比Timer更安全，功能更强大，在以后的开发中尽可能使用ScheduledExecutorService(JDK1.5以后)替代Timer
3.4. newSingleThreadExecutor
创建一个单线程化的线程池，它只会唯一的工作线程来执行任务，保证所有任务按照指定
顺序（FIFO，LIFO，优先级）执行。
现行大多数GUI程序都是单线程的。Android中单线程可用于数据库操作，文件操作，应用批量安装，应用批量删除等不适合并发但可能IO阻塞性及影响UI线程响应的操作。
3.5. 为什么要使用线程池
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new Thread 的弊端
- 每次new Thread新建对象性能差。
- 线程缺乏统一管理，可能无限制新建线程，相互之间竞争，及可能占用过多系统资源导致死机或oom。
- 缺乏更多功能，如定时执行、定期执行、线程中断。
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相比new Thread，Java提供的四种线程池的好处在于：
- 重用存在的线程，减少对象创建、消亡的开销，性能佳。
- 可有效控制最大并发线程数，提高系统资源的使用率，同时避免过多资源竞争，避免堵塞。
- 提供定时执行、定期执行、单线程、并发数控制等功能。
3.6. 线程数的规划
- CPU密集型任务（批量审核属于该类型任务）
一般配置线程数=CPU总核心数+1 (+1是为了利用等待空闲)。
要进行大量的计算，消耗CPU资源，比如计算圆周率、对视频进行高清解码等等，全靠CPU的运算能力。要最高效地利用CPU，计算密集型任务同时进行的数量应当等于CPU的核心数。 - IO密集型任务
一般配置线程数=CPU总核心数 * 2 +1。
这类任务的CPU消耗很少，任务的大部分时间都在等待IO操作完成（因为IO的速度远远低于CPU和内存的速度）。常见的大部分任务都是IO密集型任务，比如Web应用。对于IO密集型任务，任务越多，CPU效率越高(但也有限度)。
4. 线程安全及解决
当多个线程同时共享，同一个全局变量或静态变量，做写的操作时，可能会发生数据冲突问题，也就是线程安全问题。做读操作是不会发生数据冲突问题。
使用线程同步或使用锁能解决线程安全问题，只能让当前一个线程进行执行。被包裹的代码执行完成后释放锁，让后才能让其他线程进行执行。这样的话就可以解决线程不安全问题。
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解决多线程同步问题：
(1) 同步代码块
(2) 同步函数
(3) 静态同步函数
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同步代码块与同步函数区别？
同步代码使用自定锁(明锁)
同步函数使用this锁
-
同步函数与静态同步函数区别?
注意:
面试会这样问：例如现在一个静态方法和一个非静态方法怎么实现同步？（参考2）
同步函数使用this锁（实例对象本身）
静态同步函数使用字节码文件，也就是类.class（类对象本身）
5. 什么是多线程死锁
同步中嵌套同步,无法释放锁的资源。
解决办法:
同步中尽量不要嵌套同步
6. Wait()与Notify ()区别
Wait让当前线程有运行状态变为等待状态，和同步一起使用
Notify 唤醒现在正在等待的状态,和同步一起使用
7. Wait()与sleep()区别
sleep()方法，该方法是属于Thread类中的。wait()方法，则是属于Object类中的。
sleep是Thread的静态类方法，谁调用的谁去睡觉，即使在a线程里调用了b的sleep方法，实际上还是a去睡觉，要让b线程睡觉要在b的代码中调用sleep。
在调用sleep()方法的过程中，线程不会释放对象锁。sleep()方法导致了程序暂停执行指定的时间，但是他的监控状态依然保持者，当指定的时间到了又会自动恢复运行状态。 而wait方法释放了锁，使得其他线程可以使用同步控制块或者方法。
sleep不出让系统资源；wait是进入线程等待池等待，出让系统资源，其他线程可以占用CPU。一般wait不会加时间限制，因为如果wait线程的运行资源不够，再出来也没用，要等待其他线程调用notify/notifyAll唤醒等待池中的所有线程，才会进入就绪队列等待OS分配系统资源。sleep(milliseconds)可以用时间指定使它自动唤醒过来，如果时间不到只能调用interrupt()强行打断。
使用范围：wait，notify和notifyAll只能在同步控制方法或者同步控制块里面使用，而sleep可以在任何地方使用
synchronized(x){
x.notify()
//或者wait()
}
sleep必须捕获异常，而wait，notify和notifyAll不需要捕获异常 。
理解：
sleep由线程自动唤醒，wait必须显示用代码唤醒。
如果线程调用了对象的 wait()方法，那么线程便会处于该对象的等待池中，等待池中的线程不会去竞争该对象的锁。
当有线程调用了对象的 notifyAll()方法（唤醒所有 wait 线程）或 notify()方法（只随机唤醒一个 wait 线程），被唤醒的的线程便会进入该对象的锁池中，锁池中的线程会去竞争该对象锁。
优先级高的线程竞争到对象锁的概率大，假若某线程没有竞争到该对象锁，它还会留在锁池中，唯有线程再次调用 wait()方法，它才会重新回到等待池中。而竞争到对象锁的线程则继续往下执行，直到执行完了 synchronized 代码块，它会释放掉该对象锁，这时锁池中的线程会继续竞争该对象锁。
8. start（）和run（）的区别
- start()方法用来，开启线程，但是线程开启后并没有立即执行，他需要获取cpu的执行权才可以执行
- run()方法是由jvm创建完本地操作系统级线程后回调的方法，不可以手动调用（否则就是普通方法）
- start（）方法让一个线程进入就绪队列等待分配cpu，分到cpu后才调用实现的run()方法。
9. 读写锁
读写锁实际是一种特殊的自旋锁，它把对共享资源的访问者划分成读者和写者，读者只对共享资源进行读访问，写者则需要对共享资源进行写操作。
（参考3）
何谓自旋锁？它是为实现保护共享资源而提出一种锁机制。其实，自旋锁与互斥锁比较类似，它们都是为了解决对某项资源的互斥使用。无论是互斥锁，还是自旋锁，在任何时刻，最多只能有一个保持者，也就说，在任何时刻最多只能有一个执行单元获得锁。但是两者在调度机制上略有不同。对于互斥锁，如果资源已经被占用，资源申请者只能进入睡眠状态。但是自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就一直循环在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁，"自旋"一词就是因此而得名。
10. 说一下ThreadLocal
- ThreadLocal是Java提供的本地存储机制，利用这个机制可以将数据缓存在线程内部，在任何时候都可以获取使用。
- ThreadLocal底层是通过ThreadLocalMap来实现的，每一个Thread对象中都存在一个ThreadLocalMap，Map的Key是ThreadLocal对象，Map的Value是缓存的值。
- 如果在线程池中使用ThreadLocal会造成内存泄露的问题，需要手动进行remove。因为线程池中的线程不会回收，而是去执行下一个任务，线程不被回收，Entry对象就不会被回收，造成了内存泄露。
11. join 方法
可以将并行改为串行，在A线程中调用了B线程的join()方法时，表示只有当B线程执行完毕时，A线程才能继续执行
public class JoinTest {
public static void main(String [] args) throws InterruptedException {
ThreadJoinTest t1 = new ThreadJoinTest("线程A");
ThreadJoinTest t2 = new ThreadJoinTest("线程B");
t1.start();
/**join的意思是使得放弃当前线程的执行，并返回对应的线程，例如下面代码的意思就是：
程序在main线程中调用t1线程的join方法，则main线程放弃cpu控制权，
并返回t1线程继续执行直到线程t1执行完毕
所以结果是t1线程执行完后，才到主线程执行，
相当于在main线程中同步t1线程，t1执行完了，main线程才有执行的机会
*/
t1.join();
t2.start();
}
}
class ThreadJoinTest extends Thread{
public ThreadJoinTest(String name){
super(name);
}
@Override
public void run(){
for(int i=0;i<1000;i++){
System.out.println(this.getName() + ":" + i);
}
}
}
》》程序结果是先打印完线程A线程，在打印线程B线程；
12. sleep()与yield()的区别
sleep:会强制让当前线程进入等待，即当前线程的状态为：等待、阻塞
yield:会先去判断是否有和当前线程相同优先级的线程，如果没有，则自己继续执行，如果有，则将CPU资源让给它，然后进入到就绪状态。