多线程
一、进程【理解】
1. 进程：操作系统(OS)中，每一个被执行的应用程序。
2. 注意：目前操作系统支持多进程，并发执行的任务。
3. 多进程并发执行的原理：微观上串行(一个一个的进程进行执行，获取cpu时间片的进程具有执行权)；
宏观上并行(所有的进程看似一起执行)
二、线程
1. 概念：在一个进程中，并发执行的多个任务。线程是进程执行任务的单元、单位。
线程也被称为轻量级的进程。【理解】
2. 主线程：目前程序为单线程，此线程以main函数的开始为开始，以main函数的结束为结束，此线程被称为主
线程(主线程默认执行main函数)
3. 线程的组成部分：【理解】
(1) cpu：获取到cpu时间片的线程获取执行权
(2) 数据：栈空间独立(每一个线程有独立的栈空间)；堆空间共享(多个线程可以操作同一个堆空间)。
栈空间用于存储局部变量；堆空间用于存储对象。
(3) 程序代码
4. 代码实现多线程【重点】
(1) 第一种方式：
a. 类继承 java.lang.Thread 类，覆盖 run方法
b. 创建线程对象：MyThread t1 = new MyThread();
c. 开启线程：t1.start() ; // JVM默认执行 run方法
(2) 第二种方式：
a. 类实现 java.lang.Runnable接口，同时实现run方法
b. 创建线程的目标对象：Mytarget mt = new MyTarget();
c. 创建线程对象： Thread t2 = new Thread(mt); // 将目标对象作为参数进行传递
d. 开启线程：t2.start(); // JVM默认调用run方法
三、线程状态
1. static void sleep(long ms)：让当前线程处于休眠状态，休眠的单位是毫秒(ms)，处于休眠状态的线程进入有限
期等待状态 。sleep方法会让当前线程释放cpu，但是不释放锁标记。
2. void join() : 让某 线程加入到自身任务中，在哪个线程中调用其他线程join方法，则代表此线程让步其他线程
优先执行，此线程从而进入无限期的等待状态。
例如：在主线程中main函数中： t.join() ; 代表主线程让步于t线程执行
四、线程同步【重点】
1. 临界资源：多线程并发时，被多个线程共享的同一个对象，称为临界资源。
2. 原子操作：不可以分割的多步操作，被视为一个整体，其执行顺序和步骤不能被打破。
3. 线程同步：多线程并发访问时，为了保证临界资源的正确性，从而不破坏操作中的原子操作。
(保护原子操作不能被破坏)
4. 线程同步的两种方式：
(1) 同步代码块：对临界资源对象进行加锁。
a. 定义位置：方法内部
b. 利用 synchronized 对临界资源加锁
c. 语法： synchronized(临界资源对象){
// 原子操作
}
d. 执行的原理：当线程获取临界资源的锁标记时，锁标记空闲，则能获取该对象的锁标记，获取锁标记之
后，可以执行同步代码块{}中的代码，而且只有当{}中所有的内容全部执行完，才释放拥有的锁标
记；但是当线程获取临界资源对象的锁标记时，锁标记被其他线程占用，则此线程进入阻塞状态
(Blocked状态)，只有当其他线程释放锁标记，此线程获取锁标记，才结束阻塞状态，同时获取cpu，
可以执行{}中 的内容。
(2) 同步方法：
a. 用 synchronized修饰 方法：被 synchronized修饰的方法称为同步方法
b. 语法：
修饰符 synchronized 返回值类型 方法名(形参列表)throws 异常{
// 原子操作
}
c. 同步方法等价于 同步代码块：是对当前对象进行加锁
synchronized(this){
// 原子操作
}
五、线程间的通信
1. java.lang.Object类中提供了用于线程间通信的方法：等待wait与通知notify
2. 等待：wait() :
(1) wait方法的调用，需要使用在该对象的同步代码块中
(2) 如果一个线程调用了 wait方法，此线程进入等待状态，wait() -->进入无限期等待状态
(3) wait方法会当前线程释放锁标记，同时释放cpu
3. 通知：
(1) notify():通知一个线程从等待状态结束
(2) notifyAll(): 通知所有的线程从等待结束
注意：notify()/notifyAll的应用需要使用在该对象的同步代码块中；
notify()/notifyAll:只是起到通知的作用，不释放该线程拥有的锁标记。
面试题目：写出 sleep(long ms)方法 和 wait() 方法区别？
解 析：sleep(long ms):让线程进入休眠状态(有限期等待状态)，同时释放cpu，但是不释放锁标记
wait()方法：让当前线程进入无限期等待状态，释放cpu同时也释放锁标记。
面试题目：写出 ArrayList 和 Vector的区别？
解析： ArrayList：线程不安全，方法为非同步方法，运行效率较高。
Vector:线程安全，方法为同步方法，不同线程需要等待锁标记，效率相对较低。
面试题目：HashMap 和 Hashtable的区别？
解析： Hashtable：线程安全，方法为同步方法，运行效率相对较低。
HashMap :线程不安全，方法为非同步方法，运行效率相对较高。
六、线程池 【开发应用】
1. 线程池：线程容器，预先创建一些线程存储在池中，线程池中线程可以被重复的使用。
2. 线程池的好处：减少创建线程和销毁线程的次数，反复使用池的线程，从而提高效率。
3. 常用的线程池对应接口和类：(位于 java.util.concurrent 包中)
(1) Executor ： 线程池根接口、顶级接口。
(2) ExecutorService : 是 Executor的子接口，是线程池常用接口。
a. submit(Runnable r)：将 Runnable类型的任务提交给线程池。
b. submit(Callable< V > c) :将Callable类型的任务提交给线程池。
c. shutdown()：将线程池关闭，从而线程池自动销毁所有线程对象。
(3) Executors：线程池对应工具类(工厂类：提供线程池对象的类)，内容提供大量静态方法，用于获取线
程池对象：
a. static ExecutorService newFixedThreadPool(int n) :创建一个可重复固定个数线程的线程池
对象，参数代表线程的数量。
b. static ExecutorService newCachedThreadPool():创建一个线程个数为动态的线程池对象，线
程池的线程个数没有上限。
七、Callable接口(位于java.util.concurrent包) 【开发应用】
1. JDK5.0之后提出一个Callable接口，应用类似于 Runnable接口，代表一个线程任务。
2. Callable接口带有泛型，常用的方法为：
V call()：带有泛型类型的返回值，可以抛出任意类型异常。
3. 方法的调用：
(1) 同步调用：调用者一旦发生方法的调用，则调用者需要停下，被调用的方法方法先执行，被调用的方
法执行完毕之后，返回到调用位置，则调用者才能继续往下执行。
例如：商场购物
(2) 异步调用：调用者一旦发生方法的调用，调用者立即可以执行自身后续的内容。
例如：网上购物。
4. Future的应用：
(1) Future接口可以接收异步计算结果，例如：pool.submit(c); 对于 Callable任务的结果处理
(2) Future中常用的方法：
V get()：从Future中获取结果。
八、常用的集合补充
1. 队列结构：先进的先出，后进后出。(FIFO)
2. Queue：是 Collection子接口，模拟队列结构，先进先出特点。(位于 java.util 包中)【练习】
常见的一些方法：
(1) add(Object o):往队列中添加一个元素。
(2) offer(Object o):往队列中添加一个元素。
(3) E poll() : 获取队头元素，并移除队头元素。
3. BlockingQueue: 是 Queue的子接口，位于java.util.concurrent包中。
(1) ArrayBlockingQueue:底层数组实现，需要指定容量
(2) LinkedBlockingQueue:底层链表实现，如果不指定容量，默认大小为2147483647的容量；
也可以指定容量。
4. LinkedList：是Queue的实现类
5. Collections 方法的补充：【扩充】
(1) static Collection synchronizedCollection(Collection c): 将不安全的Collection集合转换为安全性的
(2) static Set synchronizedSet(Set s)：将不安全的Set集合转换为安全性的
(3) static Map synchronizedMap(Map map):将不安全的Map转换为安全性的
(4) static List synchronizedList(List list):将不安全的list转换为安全性的
6. Lock(锁) 的应用：【扩充】
(1) Lock:位于 java.util.concurrent.locks 包中，比之前的synchronized 使用更灵活和广泛。
(2) Lock 接口中方法：
a. void lock() ： 获取锁
b. void unlock() ：释放锁 。注意：通常将 unlock()方法调用放于 finally中
(3) ReentrantLock：是 Lock接口的实现类
7. ReadWriteLock (读写锁)的应用： java.util.concurrent.locks 包中 【扩充】
(1) ReadWriteLock ：是一种支持一写多读的读写锁，可以分配读锁和写锁。
(2) ReentrantReadWriteLock：是 ReadWriteLock 的实现类
Lock readLock(): 获取读锁
Lock writeLock():获取写锁
(3) 读写之间的约束：
读-读 ： 不互斥
读-写 ：互斥
写-读 ：互斥
写-写 ：互斥
(4) 应用场景：读操作次数远远大于写操作次数时，效率提高。
总结：代码实现多线程的方式。【面试及应用重点】
(1) 类继承 Thread类，同时覆盖run方法-》线程执行体
创建线程对象，调用start方法开启线程
(2) 类实现Runnable接口，同时实现run方法--》线程执行体
创建目标对象，创建线程对象(将目标对象作为参数传递)，利用start开启线程
(3) 类实现Callable接口(直接使用匿名内部类)，同时实现call方法--》线程执行体
(Callable是带有泛型，泛型约束call方法的返回值类型)
借助线程池，完成Callable类型的任务
注意：以上三种方式都可以利用线程池完成线程任务。
8. 线程安全并且高效的一些集合类：
(1) CopyOnWriteArrayList：位于java.util.concurrent包中
a. 在写操作(改变集合元素内容的方法)中进行加锁，读操作不加任何锁，为了保证线程的安全性：
写写操作由于是加锁操作，相互互斥，但是写操作时，会在原有文本的基础上拷贝一个新的文本，
在新的文本上进行写操作，最终覆盖掉原有文本。
读与写操作不互斥，读的时候直接读取原始数据，写操作会在原始文本上完成复制之后再进行写操作。
b. 牺牲写操作的效率，从而提高读操作的效率
c. 应用场景：读操作次数远远大于写操作次数时，效率相对较高。
面试题目：CopyOnWriteArrayList 和 ArrayList的区别。
解析： CopyOnWriteArrayList线程安全，在写操作上进行加锁，同时写操作时拷贝一个新的文本，
在读操作次数远远大于写操作次数，效率仅次于ArrayList
ArrayList:运行效率高，但是线程不安全。
(2) ConcurrentLinkedQueue : 位于java.util.concurrent包中，线程安全并且高效的Queue接口的实现类，她
是采用的比较交换算法(CAS算法)实现的线程安全。
(3) ConcurrentHashMap : 位于 java.util.concurrent 包中
a. 减小锁粒度(范围)，从而较少锁冲突的可能性，进而提高效率。
b. ConcurrentHashMap将底层分为16个小的HashMap结构，每一个称为段，共16段。
c. 注意：全局操作(size() )的次数不频繁时，效率相对较高。
面试题目：ConcurrentHashMap 和 HashMap 的区别。
解析：ConcurrentHashMap线程安全，并且在全局操作不频繁时，效率较高。
是通过减小锁粒度从而提高效率；
ConcurrentHashMap不允许null作为键和值
HashMap:线程不安全，但是运行效率较高。允许null作为键和值。
