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一、多线程

1.线程的定义和概念

1. 线程是计算机科学中的一个重要概念，它是进程中的最小执行单位。线程是CPU调度的基本单位，一个进程可以包含多个线程，这些线程共享进程的资源，包括内存空间、文件和打开的网络连接等。
   在计算机系统中，每个进程都有自己独立的内存空间，而线程共享同一个进程的内存空间。这意味着一个线程对进程的数据修改会影响到其他线程，这种共享的特性使得线程之间的通信更加高效，但同时也需要谨慎处理线程之间的数据同步和互斥问题，以确保线程的安全性。
2. 线程的特点包括:

1. 轻量级: 线程的创建和销毁所需的资源相对较少，因此可以轻松创建大量的线程来实现并发执行。
2. 并发性:线程允许多个任务同时执行，从而实现并发性。多线程可以提高程序的运行效率和响应性，特别是在多核处理器上，可以同时利用多个核心进行并行计算。
3. 共享资源: 线程属于同一个进程，它们共享进程的资源。这使得线程之间可以通过共享内存等方式来进行通信和协作。
4. 独立调度: 线程是CPU调度的基本单位，操作系统可以将线程分配给不同的CPU核心执行，以实现并行计算。
5. 同步和互斥:多个线程访问共享资源时，可能会引发竞争条件和数据冲突。为了确保线程安全，需要使用同步和互斥机制来保护共享资源的访问。

线程在计算机科学和软件开发中有广泛的应用，特别是在多核处理器和并行计算领域。在并发编程中，合理地使用线程可以提高程序的性能和响应性，但也需要注意线程安全和数据同步的问题，以确保程序的正确性和稳定性。

2.多线程的优势和应用场景

1. 优势:

1并发性:多线程允许多个任务同时执行，从而实现并发性。在多核处理器上，多线程可以充分利用多个核心进行并行计算，提高程序的运行效率和性能。
2提高响应性: 在涉及用户交互的应用中，使用多线程可以将耗时的操作放在后台线程中执行，从而保持应用的响应性，避免主线程被阻塞。
3资源共享: 多线程属于同一个进程，它们共享进程的资源，包括内存空间、文件和打开的网络连接等。这使得线程之间可以通过共享内存等方式来进行通信和协作，实现数据共享。
4高效利用CPU:多线程可以充分利用CPU的计算能力，在CPU空闲时执行其他任务，提高CPU的利用率。
5任务分解:在一些复杂任务中，可以将任务分解成多个子任务，每个子任务由一个线程来执行，从而加速任务的执行。

2. 应用场景:

1图形界面应用程序: 图形界面应用程序通常需要保持良好的响应性，使用多线程可以将耗时的计算和770操作放在后台线程中执行，避免界面卡顿。
2网络应用:在网络应用中，多线程可以实现并发处理多个客户端的请求，提高服务器的吞吐量和性能。
3井行计算: 多线程在并行计算领域得到广泛应用。例如，在科学计算、数据分析和图像处理等领域，可以将复杂的计算任务分解成多个子任务，由多个线程并行执行，加快计算速度。
4多媒体应用:在视频播放、音频处理和游戏开发等多媒体应用中，多线程可以实现同时播放音视频、处理用户输入和刷新界面等功能。
5服务器应用:在服务器端应用中，多线程可以实现同时处理多个请求，提高服务器的性能和并发处理能力。
6并行算法: 在一些算法的设计中，可以使用多线程来实现并行计算，加速算法的执行。

需要注意的是，多线程编程需要谨慎处理线程同步和线程安全问题，避免出现数据竞争和死锁等并发问题。在设计多线程应用时，需要考虑线程之间的协作和通信方式，保证线程安全和数据一致性。

二、JAVA中的线程模型

1. JAVA线程概述

1. Java线程模型是Java语言中用于创建和管理线程的一种机制。Java的线程模型是基于线程对象(Thread类和实现Runnabe接口的类)的概念，提供了一套简单易用的API来支持多线程编程。
   Java线程模型的主要组成部分包括:

1Thread类:Java提供了Thread类来表示一个线程对象，每个Thread对象对应一个独立的执行线程。通过继承Thread类或创建Thread类的实例，可以创建新的线程。
2Runnable接口: Runnable是一个函数式接口，用于表示可以被线程执行的任务。通过实现Runnable接口，可以将任务逻辑封装在run()方法中，并将Runnable对象传递给Thread对象来创建线程。
3线程状态:线程在其生命周期中会经历不同的状态，包括新建(New)、就绪(Runnable)、运行(Running)、阻塞(Blocked)、等待(Waiting)、计时等待(Timed Waiting)、终止(Terminated)等状态。
4线程调度:Java虚拟机(JVM)负责对线程进行调度和执行。IM根据线程的优先级状态和调度算法来决定哪个线程优先执行。
5线程同步: 多个线程同时访问共享资源时可能会引发数据竞争和并发问题。Java提供了同步机制，如synchronized关键字、Lock接口和Condition对象等，来实现线程间的互斥和同步。
6线程间通信: 多个线程之间可能需要进行通信和协作。Java提供了wait()、notify()和notifyAll()等方法，用于实现线程间的等待和通知机制。

Java的线程模型允许通过继承Thread类或实现Runnable接口来创建新的线程，它也支持线程的同步和线程间的通信，使得多线程编程更加便捷。然而，需要注意在多线程编程中避免线程安全问题，正确处理线程的同步和互斥，以确保多线程应用的正确性和稳定性。
2. Thread类和Runnable接口
在Java中，线程的创建可以通过两种方式来实现:继承Thread类和实现Runnable接口。
Thread类:
Thread类是Java提供的用于表示一个线程对象的类。要创建一个线程，可以直接继承Thread类，并重写run()方法，将要执行的任务逻辑放在run()方法中。然后通过调用start()方法来启动线程，start()方法会在后台创建一个新的线程并调用run()方法。继承Thread类的方式相对简单，但它有一个缺点是Java是单继承的语言，如果一个类已经继承了其他类，就不能再继承Thread类来创建线程。
Runnable接口:
为了解决继承Thread类的单继承问题，Java提供了Runnable接口，用于表示可以被线程执行的任务。通过实现Runnable接口，并将任务逻辑放在run()方法中，然后将Runnable对象传递给Thread类的构造方法，来创建线程。使用Runnable接口的方式灵活性较高，一个类可以实现多个接口，而且可以将任务逻辑和线程控制逻辑分开，使得代码更加清晰和易于维护。
无论是继承Thread类还是实现Runnable接口，最终都是通过调用Thread类的start()方法来启动线程，并在后台创建新的线程去执行run()方法中的任务逻辑。使用哪种方式取决于实际情况，但通常推荐使用实现Runnable接口的方式，因为它更加灵活，适用于多重继承的情况，并且符合面向接口编程的思想。

2. 创建线程

1. 继承Thread类创建线程
   当我们需要创建线程时可以通过继承Thread类来定义一个新的线程类，并重写run()方法来指定线程要执行的任务逻辑。然后通过创建该新线程类的实例并调用start()方法来启动线程，让它在后台运行。
   需要注意的是，每次运行此程序，输出的顺序可能会有所不同，因为多线程的执行顺序是不确定的。多个线程是并发执行的，所以输出结果可能交织在一起。
2. 实现Runnable接口创建线程
   实现Runnable接口创建线程是Java中更常见和推荐的方式，它允许我们在创建线程时，将任务逻辑与线程控制逻辑分离，更加灵活和方便。通过实现Runnable接口，我们可以在同一个类中创建多个线程对象，也可以让一个类同时继承其他类，避免了Java的单继承限制。
   和继承Thread类的方式相比，实现Runnable接口的方式更加灵活，因为一个类可以实现多个接口，而且可以将任务逻辑和线程控制逻辑分开，使代码更清晰和易于维护。同时，它也避免了Java单继承的限制，更符合面向接口编程的思想。因此，通常情况下推荐使用实现Runnable接口的方式来创建线程。
3. 利用Lambda表达式创建新线程
   利用Lambda表达式创建新线程可以简化线程的创建过程，特别是在需要执行简单任务的情况下。在Java中，可以使用 java.lang.Runnable 接囗和 java.uti.concurrent.calable 接口结合Lambda表达式来创建新线程。
   在上述示例中，我们使用Lammbda表达式来创建一个新的 Runnable 对象，并在 run() 方法中输出一条信息。然后，将 Runnabe 对象传递给 Threaa 构造函数，创建一个新的线程，并通过start()方法启动线程。

3. 线程的生命周期

1. 线程的状态转换
   在java中，线程的生命周期可以分为以下几个状态，它们表示了线程在不同阶段的状态转换:
   新建(New):线程对象刚被创建，但还没有调用start()方法时，线程处于新建状态。
   就绪(Runnable):当调用了线程的slan()方法后，线程进入就绪状态。在就绪状态下，线程已经准备好运行，但还没有获取CPU的执行时间。
   运行(Runnlng):在就绪状态下，线程获得了CPU的执行时间，开始执行run()方法
   中的任务逻辑，线程进入运行状态。
   阻塞(Blocked):在运行状态下，线程可能因为某种原因(例如等待I/O操作、获取锁失败、调用sleep()方法等而暂停执行。此时，线程进入阻塞状态。
   终止(Terminated):线程的run()方法执行完毕，或者出现了异常导致run()方法提前结束，线程进入终止状态。一个线程一旦处于终止状态，就不能再回到其他状态。
   下面是状态转换的简要描述:
   新建 ->就绪:创建线程对象，但尚未调用start()方法。
   就绪 ->运行:调用start()方法，线程获得CPU执行时间，开始执行run()方法。
   运行->阻塞:在运行状态下，线程可能因为等待I/O、获取锁失败、调用sleep()方法等原因而暂停执行。
   阻塞->就绪: 阻塞状态解除，线程重新进入就绪状态，等待获取CPU执行时间.
   运行->终止:线程的run()方法执行完毕，或者出现了异常导致run()方法提前结束，线程进入终止状态。
   在多线程的应用中，线程的状态转换是动态变化的，多个线程之间的状态可能相互影响。合理处理线程的状态转换，避免出现线程安全问题和死锁是多线程编程中需要特别注意的地方。