一.并发与并行

• 并发：指两个或多个事件在同一个时间段内发生。
• 并行：指两个或多个事件在同一时刻发生（同时发生）。
  
  image.png

注意：
单核处理器的计算机肯定是不能并行的处理多个任务的，只能是多个任务在单个CPU上。
同理,线程也是一样的，从宏观角度上理解线程是并行运行的，但是从微观角度上分析却是串行运行的，即一个线程一个线程的去运行，当系统只有一个CPU时，线程会以某种顺序执行多个线程，我们把这种情况称之为。

二.线程与进程

• 进程：是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有一个，一个应用程序可以同时运行多个进程；进程也是程序的一次执行过程，是系统运行程序的基本单位；系统运行一个程序即是一个进程从创建、运行到消亡的过程。
  

  进程概念.png

• 线程：线程是进程中的一个，负责当前进程中程序的执行，一个进程中至少有一个线程。一个进程中是可以有多个线程的，这个应用程序也可以称之为多线程程序。
  

  image.png

(一)线程调度

1.分时调度

所有线程轮流使用 CPU 的使用权，平均分配每个线程占用 CPU 的时间。

2.抢占式调度

优先让优先级高的线程使用 CPU，如果线程的优先级相同，那么会随机选择一个(线程随机性)，Java使用的为抢占式调度。

• 设置线程的优先级

image.png

3.抢占式调度详解

大部分操作系统都支持多进程并发运行，现在的操作系统几乎都支持同时运行多个程序。
实际上，CPU(中央处理器)使用抢占式调度模式在多个线程间进行着。对于CPU的一个核而言，某个时刻，只能执行一个线程，而 CPU的在多个线程间切换速度相对我们的感觉要快，看上去就是在同一时刻运行。
其实，多线程程序并不能提高程序的运行速度，但能够提高程序，让CPU的使用率更高。

(二)主线程

1.什么是主线程

执行主(main)方法的线程

2.单线程程序

程序中只有一个线程,执行从main方法开始,从上到下依次执行

3.JVM执行main方法步骤

JVM执行main方法,main方法会进入到栈内存。
JVM会找操作系统开辟一条main方法通向cpu的执行路径,cpu就可以通过这个路径来执行main方法,这个路径有一个名字,叫主(main)线程。

image.png

JVM执行main方法代码:
Person.java

public class Person {
    private String name;

    public Person() {
    }

    public Person(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void run() {
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            System.out.println(name + ": " + i);
        }
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

MainThread.java

public class MainThread {
    public static void main(String[] args) {
        Person person1 = new Person("小强");
        person1.run();
        Person person2 = new Person("旺财");
        person2.run();
    }
}

运行结果:

image.png

三.多线程原理

开启一个多线程代码：
MyThread.java

public class MyThread extends Thread {
    public MyThread(String name) {
        super(name);
    }
    /*
     * 重写run方法
     * 定义线程要执行的代码
     */

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            // getName()方法 来自父亲
            System.out.println(getName() + "---->" + i);
        }
    }
}

MainThread.java

public class MainThread {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("这里是main线程");

        MyThread mt1 = new MyThread("run1");
        mt1.start(); // 开启了一个新的线程

        MyThread mt2 = new MyThread("run2");
        mt2.start(); // 开启了一个新的线程

        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            System.out.println("main" + "---->" + i);
        }
    }
}

运行结果:

image.png

多线程执行时，在栈内存中，其实每一个执行线程都有一片自己所属的栈内存空间。进行方法的压栈和弹栈。

image.png

四.创建多线程程序

(一)创建多线程程序的第一种方式:创建Thread类的子类

Java使用java.lang.Thread类代表线程，所有的线程对象都必须是Thread类或其子类的实例。
每个线程的作用是完成一定的任务，实际上就是执行一段程序流即一段顺序执行的代码。Java使用来代表这段程序流。

1.Java中通过继承Thread类来创建并启动多线程步骤：

(1) 定义Thread类的子类，并重写该类的run()方法，该run()方法的方法体就代表了线程需要完成的任务,因此把run()方法称为线程执行体。
(2) 调用Thread类中的方法start方法,开启新的线程,执行run方法。
① void start()使该线程开始执行；Java虚拟机调用该线程的run方法。
② 结果是当前线程（main线程）和另一个线程（创建的新线程）并发地运行。

2.注意事项

• 多次启动一个线程是非法的。特别是当线程已经结束执行后，不能再重新启动。
• java程序属于抢占式调度:哪个线程的优先级高,哪个线程优先执行。同一个优先级,随机选择一个执行。

Java中通过继承Thread类来创建并启动多线程代码:
MyThread.java

public class MyThread extends Thread {
    // 定义指定线程名称的构造方法
    public MyThread(String name) {
        // 调用父类的String参数的构造方法，指定线程的名称
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("run---->" + i);
        }
    }
}

MainThread.java

public class MainThread {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建自定义线程对象
        MyThread mt = new MyThread("新的线程!");
        // 开启新线程
        mt.start();

        // 在主线程中执行for循环
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            System.out.println("main---->" + i);
        }
    }
}

image.png

3.Thread类常用方法

① 构造方法：

• public Thread() :分配一个新的线程对象。
• public Thread(String name) :分配一个指定名字的新的线程对象。
• public Thread(Runnable target) :分配一个带有指定目标新的线程对象。
• public Thread(Runnable target,String name) :分配一个带有指定目标新的线程对象并指定名字。

② 常用方法：

• public String getName() :获取当前线程名称。
• public void setName() :设置当前线程名称。
• public void start() :导致此线程开始执行; Java虚拟机调用此线程的run方法。
• public void run() :此线程要执行的任务在此处定义代码。
• public static void sleep(long millis) :使当前正在执行的线程以指定的毫秒数暂停（暂时停止执行）。
• public static Thread currentThread() :返回对当前正在执行的线程对象的引用。

Thread类常用方法使用代码:
MyThread.java

public class MyThread extends Thread {
    public MyThread() {
    }

    public MyThread(String name) {
        super(name);
    }

    @Override
    public void run() {
        // 获取线程名称
        System.out.println("name: " + getName());
        // 获取线程名称
        System.out.println("name: " + Thread.currentThread().getName());
        // 随眠0.1秒
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

MainThread.java

public class MainThread {
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            try {
                // 随眠1秒
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            // 获取主线程名称
            System.out.println("name: " + Thread.currentThread().getName() + "---->" + i);
        }

        // 创建一个默认名字(Thread-0)的新线程
        MyThread mt = new MyThread();
        mt.start();

        // 创建一个名字为run1的新线程
        new MyThread("run1").start();

        // 创建一个名字为run2的新线程
        MyThread mt2 = new MyThread();
        mt2.setName("run2");
        mt2.start();
    }
}

运行结果:

image.png

(二)创建线程的第二种方式:实现Runnable接口

java.lang.Runnable 接口应该由那些打算通过某一线程执行其实例的类来实现。类必须定义一个称为run的无参数方法。

1.Java中通过实现Runnable接口来创建并启动多线程步骤：

(1) 定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run()方法，该run()方法的方法体同样是该线程的线程执行体。
(2) 创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread的target来创建Thread对象，该Thread对象才是真正的线程对象。
(3) 调用线程对象的start()方法来启动线程。

Java中通过实现Runnable接口来创建并启动多线程代码:
RunnableImpl.java

public class RunnableImpl implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
        }
    }
}

RunnableImpl2.java

public class RunnableImpl2 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
        }
    }
}

MainThread.java

public class MainThread {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个Runnable接口的实现类对象
        RunnableImpl run = new RunnableImpl();
        // 创建Thread类对象,构造方法中传递Runnable接口的实现类对象
        Thread thread = new Thread(run, "run1");
        // 调用Thread类中的start方法,开启新的线程执行run方法
        thread.start();

        // 创建一个新线程
        new Thread(new RunnableImpl2(), "run2").start();

        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + i);
        }
    }
}

运行结果:

image.png

(三)Thread和Runnable的区别

如果一个类继承Thread，则不适合资源共享。但是如果实现了Runnable接口的话，则很容易的实现资源共享。

1.实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势：

• 适合多个相同的程序代码的线程去共享同一个资源。
• 可以避免java中的单继承的局限性。
• 增加程序的健壮性，实现解耦操作，代码可以被多个线程共享，代码和线程独立。
• 线程池只能放入实现Runable或Callable类线程，不能直接放入继承Thread的类。

注意事项：在java中，每次程序运行至少启动2个线程。一个是主线程，一个是垃圾收集线程。
因为每当使用java命令执行一个类的时候，实际上都会启动一个JVM，每一个JVM其实在就是在操作系统中启动了一个进程。

(四)匿名内部类方式实现线程的创建

匿名内部类方式实现线程的创建代码:

public class AnonymousRunnable {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个新线程
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 4; i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---->" + i);
                }
            }
        }.start();

        // 创建一个新线程
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 4; i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---->" + i);
                }
            }
        }).start();

        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "---->" + i);
        }
    }
}

运行结果:

image.png

五.线程安全

(一)概述

在拥有共享数据的多条线程并行执行的程序中，线程安全的代码会通过保证各个线程都可以正常且正确的执行，不会出现数据污染等意外情况。

image.png

public class RunnableImpl implements Runnable {
    //定义一个多个线程共享的票源
    private int ticket = 10;

    //设置线程任务:卖票
    @Override
    public void run() {
        //使用死循环,让卖票操作重复执行
        while (true) {
            //先判断票是否存在
            if (ticket > 0) {
                //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                //票存在,卖票 ticket--
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->正在卖第" + ticket + "张票");

                ticket--;
            } else {
                break;
            }
        }
    }
}

Ticket.java

public class Ticket {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable run = new RunnableImpl();
        new Thread(run, "窗口1").start();
        new Thread(run, "窗口2").start();
        new Thread(run, "窗口3").start();
    }
}

运行结果:

image.png

发现程序出现了两个问题：

• 相同的票数,比如10这张票被卖了3回。
• 不存在的票，比如0票，是不存在的。

这种问题，几个窗口(线程)票数不同步了，这种问题称为线程不安全。

线程安全问题都是由及引起的。若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作，一般都需要考虑线程同步，否则的话就可能影响线程安全。

(二)线程同步

当我们使用多个线程访问同一资源的时候，且多个线程中对资源有写的操作，就容易出现线程安全问题。
要解决上述多线程并发访问一个资源的安全性问题:也就是解决重复票与不存在票问题，Java中提供了同步机制(synchronized)来解决。

根据案例简述：

窗口1线程进入操作的时候，窗口2和窗口3线程只能在外等着，窗口1操作结束，窗口1和窗口2和窗口3才有机会进入代码去执行。
也就是说在某个线程修改共享资源的时候，其他线程不能修改该资源，等待修改完毕同步之后，才能去抢夺CPU资源，完成对应的操作，保证了数据的同步性，解决了线程不安全的现象。

1.同步代码块

同步代码块：同步代码块：synchronized关键字可以用于方法中的某个区块中，表示只对这个区块的资源实行互斥访问。

(1) 同步锁:对象的同步锁只是一个概念,可以想象为在对象上标记了一个锁。
① 通过代码块中的锁对象,可以使用任意的对象。
② 必须保证多个线程使用的锁对象是同一个。

注意事项:在任何时候,最多允许拥有同步锁,谁拿到锁就进入代码块,其他的线程只能在外等着(BLOCKED)。

(2) 定义格式:

synchronized(同步锁){
  需要同步操作的代码
}

同步代码块实现线程同步代码:
RunnableImpl.java

public class RunnableImpl implements Runnable {
    Object obj = new Object();
    //定义一个多个线程共享的票源
    private int ticket = 10;

    //设置线程任务:卖票
    @Override
    public void run() {
        //使用死循环,让卖票操作重复执行
        while (true) {
            synchronized (obj) {
                //先判断票是否存在
                if (ticket > 0) {
                    //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    //票存在,卖票 ticket--
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->正在卖第" + ticket + "张票");
                    ticket--;
                } else {
                    break;
                }
            }
        }
    }
}

Ticket.java

public class Ticket {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable run = new RunnableImpl();
        new Thread(run, "窗口1").start();
        new Thread(run, "窗口2").start();
        new Thread(run, "窗口3").start();
    }
}

运行结果:

image.png

2.同步方法

同步方法:使用synchronized修饰的方法,就叫做同步方法,可以保证一个线程执行该方法的时候,其他线程只能在方法外等着。
(1) 定义格式:

public synchronized void method(){
  可能会产生线程安全问题的代码
}

(2) 同步锁是谁?
① 对于非static方法,同步锁就是this。
② 对于static方法,我们使用当前方法所在类的字节码对象(类名.class)。

同步方法实现线程同步代码:
RunnableImpl.java

public class RunnableImpl implements Runnable {
    //定义一个多个线程共享的票源
    private int ticket = 10;

    //设置线程任务:卖票
    @Override
    public void run() {
        //使用死循环,让卖票操作重复执行
        boolean flag = true;
        while (flag) {
            flag = payTicket();
        }
    }

    public synchronized boolean payTicket() {
        //先判断票是否存在
        //相当于用this(实现类对象)作为锁
//        synchronized (this) {
            if (ticket > 0) {
                //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                //票存在,卖票 ticket--
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->正在卖第" + ticket + "张票");
                ticket--;
                return true;
            } else {
                return false;
            }
//        }
    }
}

Ticket.java

public class Ticket {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable run = new RunnableImpl();
        new Thread(run, "窗口1").start();
        new Thread(run, "窗口2").start();
        new Thread(run, "窗口3").start();
    }
}

运行结果:

image.png

(3) 静态同步方法定义格式

public static synchronized void method(){
  可能会产生线程安全问题的代码
}

静态同步方法实现线程同步代码:
RunnableImpl.java

public class RunnableImpl implements Runnable {
    //定义一个多个线程共享的票源
    private static int ticket = 10;

    public static synchronized boolean payTicket() {
        //静态方法相当于用本类的class属性(class文件对象)作为锁
//        synchronized (RunnableImpl.class) {
            //先判断票是否存在
            if (ticket > 0) {
                //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                //票存在,卖票 ticket--
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->正在卖第" + ticket + "张票");
                ticket--;
                return true;
            } else {
                return false;
            }
//        }
    }

    //设置线程任务:卖票
    @Override
    public void run() {
        //使用死循环,让卖票操作重复执行
        boolean flag = true;
        while (flag) {
            flag = payTicket();
        }
    }
}

Ticket.java

public class Ticket {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable run = new RunnableImpl();
        new Thread(run, "窗口1").start();
        new Thread(run, "窗口2").start();
        new Thread(run, "窗口3").start();
    }
}

运行结果:

image.png

3.Lock锁

java.util.concurrent.locks.Lock机制提供了比synchronized代码块和synchronized方法更广泛的锁定操作,同步代码块/同步方法具有的功能Lock都有,除此之外更强大,更体现面向对象。

(1) 常用方法
Lock锁也称同步锁，加锁与释放锁方法化了，如下：
public void lock():加同步锁。
public void unlock() :释放同步锁。
(2) 常用实现类
public class ReentrantLock:一个可重入的互斥锁Lock，它具有与使用 synchronized方法和语句所访问的隐式监视器锁相同的一些基本行为和语义，但功能更强大。

Lock锁实现线程同步代码:
RunnableImpl.java

public class RunnableImpl implements Runnable {
    Lock lock = new ReentrantLock();
    //定义一个多个线程共享的票源
    private int ticket = 10;

    //设置线程任务:卖票
    @Override
    public void run() {
        //使用死循环,让卖票操作重复执行
        while (true) {
            //先判断票是否存在
            lock.lock();
            try {
                if (ticket > 0) {
                    //提高安全问题出现的概率,让程序睡眠
                    Thread.sleep(1000);
                    //票存在,卖票 ticket--
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-->正在卖第" + ticket + "张票");
                    ticket--;
                } else {
                    break;
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    }
}

Ticket.java

public class Ticket {
    public static void main(String[] args) {
        Runnable run = new RunnableImpl();
        new Thread(run, "窗口1").start();
        new Thread(run, "窗口2").start();
        new Thread(run, "窗口3").start();
    }
}

注意事项:
建议锁lock.lock紧跟try代码块，且unlock要放到finally第一行。

六.线程状态

(一)线程状态概述

当线程被创建并启动以后，它既不是一启动就进入了执行状态，也不是一直处于执行状态。在线程的生命周期中，在API中java.lang.Thread.State这个枚举中给出了六种线程状态：

(二)线程状态转换图

线程状态转换图

(三)三种重要的线程状态

1.BLOCKED（锁阻塞）

Blocked状态在API中的介绍为：一个正在阻塞等待一个监视器锁（锁对象）的线程处于这一状态。

锁阻塞.png

2.Timed Waiting（计时等待）

Timed Waiting在API中的描述为：一个正在限时等待另一个线程执行一个（唤醒）动作的线程处于这一状态。

计时等待.png

3.Waiting（无限等待）

Wating状态在API中介绍为：一个正在无限期等待另一个线程执行一个特别的（唤醒）动作的线程处于这一状态。

其实waiting状态并不是一个线程的操作，它体现的是多个线程间的通信，可以理解为多个线程之间的协作关系，多个线程会争取锁，同时相互之间又存在协作关系。

无限等待.png

注意事项:
我们在翻阅API的时候会发现Timed Waiting（计时等待） 与Waiting（无限等待） 状态联系还是很紧密的，比如Waiting（无限等待） 状态中wait方法是空参的，而timed waiting（计时等待） 中wait方法是带参的。
这种带参的方法，其实是一种，这种设计方案其实是一举两得。
如果没有得到（唤醒）通知，那么线程就处于Timed Waiting状态,直到倒计时完毕自动醒来；如果在倒计时期间得到（唤醒）通知，那么线程从Timed Waiting状态立刻唤醒。

(四)等待唤醒机制

1.线程间通信

(1) 概念：
多个线程在处理同一个资源，但是处理的动作（线程的任务）却不相同。

比如：线程A用来生产(做)包子的，线程B用来消费(吃)包子的，包子可以理解为同一资源，线程A与线程B处理的动作，一个是生产，一个是消费，那么线程A与线程B之间就存在线程通信问题。

image.png

(3) 如何保证线程间通信有效利用资源：
多个线程在处理同一个资源，并且任务不同时，需要线程通信来帮助解决线程之间对同一个变量的使用或操作。
就是多个线程在操作同一份数据时， 避免对同一共享变量的争夺。也就是我们需要通过一定的手段使各个线程能有效的。而这种手段即—— 等待唤醒机制。

2.等待唤醒机制

(1) 什么是等待唤醒机制:
这是多个线程间的一种协作机制。谈到线程我们经常想到的是线程间的竞争（race），比如去争夺锁，但这并不是故事的全部，线程间也会有协作机制。就好比在公司里你和你的同事们，你们可能存在在晋升时的竞争，但更多时候你们更多是一起合作以完成某些任务。

就是在一个线程进行了规定操作后，就进入等待状态（wait()）， 等待其他线程执行完他们的指定代码过后 再将其唤醒（notify()）;在有多个线程进行等待时， 如果需要，可以使用notifyAll()来唤醒所有的等待线程。

wait/notify就是线程间的一种协作机制。

(2) 等待唤醒中的方法:
等待唤醒机制就是用于解决线程间通信的问题的，使用到的3个方法的含义如下：

• public void wait()：线程不再活动，不再参与调度，进入wait set中，因此不会浪费 CPU资源，也不会去竞争锁了，这时的线程状态即是WAITING。
  它还要等着别的线程执行一个特别的动作，也即是“通知（notify）”在这个对象上等待的线程从wait set中释放出来，重新进入到调度队列（ready queue）中
• public void notify()：则选取所通知对象的wait set中的一个线程释放；例如，餐馆有空位置后，等候就餐最久的顾客最先入座。
• public void notifyAll()：则释放所通知对象的wait set上的全部线程。

注意：
哪怕只通知了一个等待的线程，被通知线程也不能立即恢复执行，因为它当初中断的地方是在同步块内，而此刻它已经不持有锁，所以它需要再次尝试去获取锁（很可能面临其它线程的竞争），成功后才能在当初调用 wait方法之后的地方恢复执行。
如果能获取锁，线程就从WAITING状态变成RUNNABLE状态；
否则，从wait set出来，又进入entry set，线程就从WAITING状态又变成BLOCKED状态。

(3) 调用wait和notify方法需要注意的细节

• wait方法与notify方法必须要由同一个锁对象调用。因为：对应的锁对象可以通过notify唤醒使用同一个锁对象调用的wait方法后的线程。
• wait方法与notify方法是属于Object类的方法的。因为：锁对象可以是任意对象，而任意对象的所属类都是继承了Object类的。
• wait方法与notify方法必须要在同步代码块或者是同步函数中使用。因为：必须要通过锁对象调用这2个方法。

3.生产者与消费者问题

等待唤醒机制其实就是经典的“生产者与消费者”的问题。

就拿生产包子消费包子来说等待唤醒机制如何有效利用资源：

包子铺线程生产包子，吃货线程消费包子。
当包子没有时（包子状态为false），吃货线程等待，
包子铺线程生产包子（即包子状态为true），
并通知吃货线程（解除吃货的等待状态）,
因为已经有包子了，那么包子铺线程进入等待状态。

接下来，吃货线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。
如果吃货获取到锁，那么就执行吃包子动作，
包子吃完（包子状态为false），
并通知包子铺线程（解除包子铺的等待状态）,
吃货线程进入等待。
包子铺线程能否进一步执行则取决于锁的获取情况。
...

生产者消费者问题代码:
BaoZi.java(包子类):

public class BaoZi {
    // 皮
    private String pi;
    // 陷
    private String xian;
    // 包子的状态: 有 true,没有 false
    private boolean flag;

    public BaoZi() {
    }

    public BaoZi(String pi, String xian, boolean flag) {
        this.pi = pi;
        this.xian = xian;
        this.flag = flag;
    }

    public String getPi() {
        return pi;
    }

    public void setPi(String pi) {
        this.pi = pi;
    }

    public String getXian() {
        return xian;
    }

    public void setXian(String xian) {
        this.xian = xian;
    }

    public boolean isFlag() {
        return flag;
    }

    public void setFlag(boolean flag) {
        this.flag = flag;
    }
}

BaoZiPu.java(包子铺类):

public class BaoZiPu implements Runnable {
    // 需要在成员位置创建一个包子变量
    private BaoZi baoZi;

    public BaoZiPu() {
    }

    // 使用带参数构造方法,为这个包子变量赋值
    public BaoZiPu(BaoZi baoZi) {
        this.baoZi = baoZi;
    }

    // 设置线程任务(run):生产包子
    @Override
    public void run() {
        // 定义一个变量
        int count = 0;
        // 让包子铺一直生产包子
        while (true) {
            // 必须同时同步技术保证两个线程只能有一个在执行
            synchronized (baoZi) {
                // 对包子的状态进行判断
                if (baoZi.isFlag()) {
                    // 包子铺调用wait方法进入等待状态
                    try {
                        baoZi.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                } else {
                    // 被唤醒之后执行,包子铺生产包子
                    // 增加一些趣味性:交替生产两种包子
                    if (count % 2 == 0) {
                        //生产 薄皮三鲜馅包子
                        baoZi.setPi("薄皮");
                        baoZi.setXian("三鲜馅");
                    } else {
                        //生产 厚皮牛肉馅包子
                        baoZi.setPi("厚皮");
                        baoZi.setXian("牛肉馅");
                    }
                    count++;
                    System.out.println("包子铺正在生产" + baoZi.getPi() + baoZi.getXian() + "包子");
                    // 生产包子需要5秒钟
                    try {
                        Thread.sleep(5000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    // 修改包子的状态为true
                    baoZi.setFlag(true);
                    // 包子铺线程唤醒吃货线程
                    baoZi.notify();
                    System.out.println("包子铺已经生产好了:" + baoZi.getPi() + baoZi.getXian() + "包子,吃货可以开始吃了");
                }
            }
        }
    }
}

Foodie.java(吃货类)

public class Foodie implements Runnable {
    // 需要在成员位置创建一个包子变量
    private BaoZi baoZi;

    public Foodie() {
    }

    // 使用带参数构造方法,为这个包子变量赋值
    public Foodie(BaoZi baoZi) {
        this.baoZi = baoZi;
    }

    // 设置线程任务(run):吃包子
    @Override
    public void run() {
        // 让吃货一直吃包子
        while (true) {
            // 必须同时同步技术保证两个线程只能有一个在执行
            synchronized (baoZi) {
                // 对包子的状态进行判断
                if (!baoZi.isFlag()) {
                    // 吃货调用wait方法进入等待状态
                    try {
                        baoZi.wait();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                } else {
                    // 被唤醒之后执行的代码,吃包子
                    System.out.println("吃货正在吃" + baoZi.getPi() + baoZi.getXian() + "包子");
                    // 生产包子需要3秒钟
                    try {
                        Thread.sleep(3000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    // 修改包子的状态为false
                    baoZi.setFlag(false);
                    // 吃货线程唤醒包子铺线程
                    baoZi.notify();
                    System.out.println("吃货吃完包子了!");
                    System.out.println("====================================");
                }
            }
        }
    }
}

Test.java(测试类):

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建包子对象;
        BaoZi baoZi = new BaoZi();
        // 创建包子铺线程,开启,生产包子;
        new Thread(new BaoZiPu(baoZi)).start();
        // 创建吃货线程,开启,吃包子;
        new Thread(new Foodie(baoZi)).start();
    }
}

运行结果:

image.png

七.线程池

(一)为什么要创建线程池:

我们使用线程的时候就去创建一个线程，这样实现起来非常简便，但是就会有一个问题：如果数量很多，并且每个线程都是执行一个的任务就结束了，这样频繁创建线程就会大大降低系统的效率，因为频繁创建线程和销毁线程需要时间。
那么有没有一种办法使得线程可以，就是执行完一个任务，并不被销毁，而是可以继续执行其他的任务？
在Java中可以通过来达到这样的效果。

(二)线程池概念

• 线程池：其实就是一个容纳多个线程的，其中的线程可以反复使用，省去了频繁创建线程对象的操作，无需反复创建线程而消耗过多资源。
  
  image.png

(三)优点

• 降低资源消耗。减少了创建和销毁线程的次数，每个工作线程都可以被重复利用，可执行多个任务。
• 提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要的等到线程创建就能立即执行。
• 提高线程的可管理性。可以根据系统的承受能力，调整线程池中工作线线程的数目，防止因为消耗过多的内存，而把服务器累趴下(每个线程需要大约1MB内存，线程开的越多，消耗的内存也就越大，最后死机)。

(四)线程池的使用

1.线程池接口

Java里面线程池的顶级接口java.util.concurrent.Executor，但是严格意义上讲Executor并不是一个线程池，而只是一个执行线程的工具。真正的线程池接口是java.util.concurrent.ExecutorService。

2.创建线程池对象

要配置一个线程池是比较复杂的，尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下，很有可能配置的线程池不是较优的，因此在java.util.concurrent.Executors线程工厂类里面提供了一些静态工厂，生成一些常用的线程池。官方建议使用Executors工程类来创建线程池对象。

3.创建线程池的方法

• public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads)：返回线程池对象。
  (创建的是有界线程池,也就是池中的线程个数可以指定最大数量)
• public Future<?> submit(Runnable task):获取线程池中的某一个线程对象，并执行。
• public void shutdown():销毁线程池(不建议使用)。

Future接口：用来记录线程任务执行完毕后产生的结果。线程池创建与使用。

创建并使用线程池代码:
RunnableImpl.java

public class RunnableImpl implements Runnable {
    private int count = 1;

    @Override
    public void run() {
        synchronized (this) {
            System.out.println("我要一个游泳教练(-_-)");
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            Thread.currentThread().setName("cxy00" + count++);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                    + "教练来教我游泳了,教完后,教练回到了游泳池!");
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

ThreadPool.java

public class ThreadPool {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用线程池工厂类Executors里边提供的静态方法newFixedThreadPool()生产一个指定数量的线程池
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2);
        RunnableImpl myRunnable = new RunnableImpl();
        //自己创建线程对象的方式
        Thread thread = new Thread(myRunnable);
        thread.start();

        // 从线程池中获取线程对象,然后调用RunnableImpl中的run()方法
        // 线程池会一直开启,使用完了线程,会自动把线程归还给线程池
        service.submit(myRunnable);
        service.submit(myRunnable);
        service.submit(myRunnable);
        service.submit(myRunnable);
        service.submit(myRunnable);
        // 关闭线程池
        service.shutdown();
    }
}

运行结果:

image.png