程序（program）

程序是为完成特定任务、用某种语言编写的一组指令的集合。即指一段静态的代码（还没有运行起来），静态对象。

进程（process）

进程是程序的一次执行过程，也就是说程序运行起来了，加载到了内存中，并占用了cpu的资源。这是一个动态的过程：有自身的产生、存在和消亡的过程，这也是进程的生命周期。

进程是系统资源分配的单位，系统在运行时会为每个进程分配不同的内存区域。

线程（thread）

进程可进一步细化为线程，是一个程序内部的执行路径。

若一个进程同一时间并行执行多个线程，那么这个进程就是支持多线程的。

线程是cpu调度和执行的单位，每个线程拥有独立的运行栈和程序计数器（pc），线程切换的开销小。

一个进程中的多个线程共享相同的内存单元/内存地址空间——》他们从同一堆中分配对象，可以访问相同的变量和对象。这就使得相乘间通信更简便、搞笑。但索格线程操作共享的系统资源可能就会带来安全隐患（隐患为到底哪个线程操作这个数据，可能一个线程正在操作这个数据，有一个线程也来操作了这个数据v）。

配合JVM内存结构了解（只做了解即可）

class文件会通过类加载器加载到内存空间。

其中内存区域中每个线程都会有虚拟机栈和程序计数器。

每个进程都会有一个方法区和堆，多个线程共享同一进程下的方法区和堆。

CPU单核和多核的理解

单核的CPU是一种假的多线程，因为在一个时间单元内，也只能执行一个线程的任务。同时间段内有多个线程需要CPU去运行时，CPU也只能交替去执行多个线程中的一个线程，但是由于其执行速度特别快，因此感觉不出来。

多核的CPU才能更好的发挥多线程的效率。

对于Java应用程序java.exe来讲，至少会存在三个线程：main()主线程，gc()垃圾回收线程，异常处理线程。如过发生异常时会影响主线程。

Java线程的分类：用户线程 和 守护线程

并行和并发

多线程的优点

何时需要多线程

代码实现：多线程执行同一段代码

多线程代码运行图解

多线程执行多段代码

与Runnable相比，Callable功能更强大

背景：

​ 经常创建和销毁、使用量特别大的资源、比如并发情况下的线程、对性能影响很大。

思路：

​ 提前创建好多个线程，放入线程池中，使用时直接获取，使用完放回池中。可以避免频繁创建销毁、实现重复利用。类似生活中的公共交通工具。

优点：

​ 提高响应速度（减少了创建新线程的时间）

​ 降低资源消耗（重复利用线程池中线程，不需要每次都创建）

​ 便于线程管理

* 面试题：创建多线程有几种方式 * * @author 13roky * @date 2021-04-22 21:49 */ class NumberThread implements Runnable { @Override public void run() { for (int i = 0; i < 100; i++) { if (i % 2 == 0) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ":\t" + i); } } } } public class ThreadPool { public static void main(String[] args) { //1.提供指定线程数量的线程池 ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10); ThreadPoolExecutor service1 = (ThreadPoolExecutor) service; //设置线程池的属性 // System.out.println(service.getClass()); // service1.setCorePoolSize(15); // service1.setKeepAliveTime(); //2.执行指定的线程的操作。需要提供实现Runnable接口或Callable接口实现类的对象。 service.execute(new NumberThread()); //适合用于Runnable // service.submit(); 适合适用于Callable //关闭线程池 service.shutdown(); } } 3. Thread类的常用方法 start() : 启动当前线程, 调用当前线程的run()方法 run() : 通常需要重写Thread类中的此方法, 将创建的线程要执行的操作声明在此方法中 currentThread() : 静态方法, 返回当前代码执行的线程 getName() : 获取当前线程的名字 setName() : 设置当前线程的名字 yield() : 释放当前CPU的执行权 join() : 在线程a中调用线程b的join(), 此时线程a进入阻塞状态, 知道线程b完全执行完以后, 线程a才结束阻塞状态 stop() : 已过时. 当执行此方法时,强制结束当前线程. sleep(long militime) : 让线程睡眠指定的毫秒数，在指定时间内，线程是阻塞状态 isAlive() ：判断当前线程是否存活 4. 线程的调度 4.1. cpu的调度策略

时间片：cpu正常情况下的调度策略。即CPU分配给各个程序的时间，每个线程被分配一个时间段，称作它的时间片，即该进程允许运行的时间，使各个程序从表面上看是同时进行的。如果在时间片结束时进程还在运行，则CPU将被剥夺并分配给另一个进程。如果进程在时间片结束前阻塞或结束，则CPU当即进行切换。而不会造成CPU资源浪费。在宏观上：我们可以同时打开多个应用程序，每个程序并行不悖，同时运行。但在微观上：由于只有一个CPU，一次只能处理程序要求的一部分，如何处理公平，一种方法就是引入时间片，每个程序轮流执行。

抢占式：高优先级的线程抢占cpu。

线程的优先级等级（一共有10挡）

获取和设置当前线程的优先级

说明：高优先级的线程要抢占低优先级线程cpu的执行权。但是只是从概率上讲，高优先级的线程高概率的情况下被执行。并不意味着只有高优先级的线程执行完成以后，低优先级的线程才执行。

想要实现多线程，必须在主线程中创建新的线程对象。Java语言使用Thread类及其子类的对象来表示线程，在他的一个完整的生命周期中通常要经历如下的五种状态：

错票分析:

当票数为1的时候，三个线程中有线程被阻塞没有执行票数-1的操作，这是其它线程就会通过if语句的判断，这样一来就会造成多卖了一张票，出现错票的情况。

极端情况为，当票数为1时，三个线程同时判断通过，进入阻塞，然后多执行两侧卖票操作。

重票分析：

如果t1在输出票号22和票数-1的操作之间被阻塞，这就导致这时候t1卖出了22号票，但是总票数没有减少。在t1被阻塞期间，如果t2运行到输出票号时，那么t2也会输出和t1相同的票号22.

通过以上两种情况可以看出，线程的安全性问题时因为多个线程正在执行代码的过程中，并且尚未完成的时候，其他线程参与进来执行代码所导致的。

原理：

当一个线程在操作共享数据的时候，其他线程不能参与进来。知道这个线程操作完共享数据的时候，其他线程才可以操作。即使当这个线程操作共享数据的时候发生了阻塞，依旧无法改变这种情况。

在Java中，我们通过同步机制，来解决线程的安全问题。

synchronized(同步监视器){需要被同步的代码}

说明：

锁的选择：

自行创建，共用对象，如下面demo中的Object对象。

使用this表示当前类的对象

继承Thread的方法中的锁不能使用this代替，因为继承thread实现多线程时，会创建多个子类对象来代表多个线程，这个时候this指的时当前这个类的多个对象，不唯一，无法当作锁。

实现Runnable接口的方式中，this可以当作锁，因为这种方式只需要创建一个实现类的对象，将实现类的对象传递给多个Thread类对象来当作多个线程，this就是这个一个实现类的对象，是唯一的，被所有线程所共用的对象。

使用类当作锁，以下面demo为例，其中的锁可以写为WindowThread.class, 从这里可以得出结论，类也是一个对象

优点：同步的方式，解决了线程安全的问题

缺点：操作同步代码时，只能有一个线程参与，其他线程等待。相当于时一个单线程的过程，效率低。

Demo

将所要同步的代码放到一个方法中，将方法声明为synchronized同步方法。之后可以在run()方法中调用同步方法。

要点：

Demo

使用同步解决懒汉模式的线程安全问题

JDK5.0之后，可以通过实例化ReentrantLock对象，在所需要同步的语句前，调用ReentrantLock对象的lock()方法，实现同步锁，在同步语句结束时，调用unlock()方法结束同步锁

synchronized和lock的异同：(面试题)

建议使用顺序：Lock—》同步代码块（已经进入了方法体，分配了相应的资源）—》同步方法（在方法体之外）

Demo:

原理：

​ 不同的线程分别占用对方需要的同步资源不放弃，都在等待对方放弃自己需要的同步资源，就形成了死锁。

​ 出现死锁后，并不会出现异常，不会出现提示，只是所有的线程都处于阻塞状态，无法继续。

​ 使用同步时应避免出现死锁。

Java中死锁最简单的情况：

​ 一个线程T1持有锁L1并且申请获得锁L2，而另一个线程T2持有锁L2并且申请获得锁L1，因为默认的锁申请操作都是阻塞的，所以线程T1和T2永远被阻塞了。导致了死锁。这是最容易理解也是最简单的死锁的形式。但是实际环境中的死锁往往比这个复杂的多。可能会有多个线程形成了一个死锁的环路，比如：线程T1持有锁L1并且申请获得锁L2，而线程T2持有锁L2并且申请获得锁L3，而线程T3持有锁L3并且申请获得锁L1，这样导致了一个锁依赖的环路：T1依赖T2的锁L2，T2依赖T3的锁L3，而T3依赖T1的锁L1。从而导致了死锁。

​ 从这两个例子，我们可以得出结论，产生死锁可能性的最根本原因是：线程在获得一个锁L1的情况下再去申请另外一个锁L2，也就是锁L1想要包含了锁L2，也就是说在获得了锁L1，并且没有释放锁L1的情况下，又去申请获得锁L2，这个是产生死锁的最根本原因。另一个原因是默认的锁申请操作是阻塞的。

死锁的解决方法：

很多情况下，尽管我们创建了多个线程，也会出现几乎一个线程执行完所有操作的时候，这时候我们就需要让线程间相互交流。

原理：

​ 当一个线程执行完成其所应该执行的代码后，手动让这个线程进入阻塞状态，这样一来，接下来的操作只能由其他线程来操作。当其他线程执行的开始阶段，再手动让已经阻塞的线程停止阻塞，进入就绪状态，虽说这时候阻塞的线程停止了阻塞，但是由于现在正在运行的线程拿着同步锁，所以停止阻塞的线程也无法立马执行。如此操作就可以完成线程间的通信。

所用的到方法：

​ wait()：一旦执行此方法，当前线程就会进入阻塞，一旦执行wait()会释放同步监视器。

​ notify()：一旦执行此方法，将会唤醒被wait的一个线程。如果有多个线程被wait，就唤醒优先度最高的。

​ notifyAll() ：一旦执行此方法，就会唤醒所有被wait的线程

​ 说明：

​ 这三个方法必须在同步代码块或同步方法中使用。

​ 三个方法的调用者必须是同步代码块或同步方法中的同步监视器。

​ 这三个方法并不时定义在Thread类中的，而是定义在Object类当中的。因为所有的对象都可以作为同步监视器，而这三个方法需要由同步监视器调用，所以任何一个类都要满足，那么只能写在Object类中。

sleep()和wait()的异同：(面试题)

相同点：两个方法一旦执行，都可以让线程进入阻塞状态。

不同点：1) 两个方法声明的位置不同：Thread类中声明sleep(),Object类中声明wait()

​ 2) 调用要求不同：sleep()可以在任何需要的场景下调用。wait()必须在同步代码块中调用。

​ 2) 关于是否释放同步监视器：如果两个方法都使用在同步代码块呵呵同步方法中，sleep不会释放锁，wait会释放锁。

Demo：

生产者( Productor)将产品交给店员( Clerk),而消费者( (Customer)从店员处取走产品, 店员一次只能持有固定数量的产品(比如:20),如果生产者试图生产更多的产品,店员会叫生产者停一下,如果店中有空位放产品了再通知生产者继续生产; 如果店中没有产品了,店员会告诉消费者等一下,如果店中有产品了再通知消费者来取走产品。