并发编程

1、并行和并发有什么区别？

并行和并发都是指多个任务同时执行的概念，但是它们之间有着明显的区别
并行：多个任务在同一时间同时执行，通常需要使用多个处理器或者多核处理器来实现。例如，一个多核CPU的计算机同时执行多个进程或多个线程是，就是采用并行的方式来处理任务的，这样能提高计算机的处理效率。

并发：多个任务同时进行，但是这些任务的执行是交替进行的，即一个任务执行一段时间后，再执行另一个任务。它是通过操作系统的协作调度来实现各个任务的切换，达到看上去同时进行的效果。例如一个多线程程序中的多个线程就是同时运行的，但是因为一个CPU只能处理一个线程，所以在任意时刻只有一个线程在执行，线程之间会通过竞争的方式来获取CPU的时间片。

2、线程有几种创建方式

在Java中，线程的创建主要有以下4种方式：
1、继承Thread类
通过继承Thread类并重写其run()方法，可以创建一个新的线程。然后，可以创建这个类的实例并调用其start()方法来启动线程。

public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建实例。
        MyThread myThread = new MyThread();
        // 设置线程的name
        myThread.setName("myThread");
        // 调用start()方法来启动线程
        myThread.start();
        
        // 获取主线程的name
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }


}

// 1、通过继承Threadl类创建线程
class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        // 线程执行的代码,获取线程的name
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

2、实现Runnable接口
通过实现Runnable接口并重写其run()方法，可以创建一个任务对象。然后，可以创建Thread类的实例并将任务对象作为参数传递给其构造函数，最后调用start()方法来启动线程。这种方式允许你继承其他类，因为Java不支持多重继承。

public class Test3 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建任务对象。
        MyThread2 myThread2 = new MyThread2();
        // 创建Thread类的实例并将任务对象作为参数传递给其构造函数
        Thread thread = new Thread(myThread2);
        // 设置线程的name
        thread.setName("myThread2");
        // 调用start()方法来启动线程
        thread.start();
        
        // 获取主线程的name
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }


}

// 2、通过实现Runnable接口来创建线程
class MyThread2 implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        // 线程执行的代码
        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
    }
}

3、实现Callable接口

Callable接口类似于Runnable，但允许线程执行的任务有返回值，并且可以抛出异常。Future接口表示异步计算的结果；·可以使用ExecutorService来提交Callable任务，并使用返回的Future对象来检索结果或检查任务是否完成。

public class Test3 {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // 1、通过FutureTask启动线程
        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(new MyThread3());
        Thread thread = new Thread(futureTask);
        thread.setName("myThread3");
        thread.start();
        // 等待任务完成并获取结果
        System.out.println(futureTask.get());

        // 2、通过ExecutorService启动线程
        // 创建一个ExecutorService
        ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();

        // 提交Callable任务，并获取Future对象
        Future<String> future = executorService.submit(new MyThread3());

        // 等待任务完成并获取结果
        System.out.println(future.get());

        // 关闭ExecutorService
        executorService.shutdown();
    }


}

// 3、通过实现Callable接口来创建线程
class MyThread3 implements Callable<String> {

    @Override
    public String call() throws Exception {

        return Thread.currentThread().getName();
    }
}

4、使用线程池

尽管线程池本身不是直接创建线程的方式，但它是一种管理线程的高效方式。你可以使用ExecutorService框架（如Executors类提供的静态工厂方法）来创建和管理线程池。线程池中的线程可以被重复利用，以执行多个任务，从而减少了线程创建和销毁的开销。

3、Java线程启动为什么是调用start()方法而不是直接调用run()方法？

JVM执行start()方法，会先创建一个线程并使其经历其生命周期的各个阶段(例如，新建、就绪、运行、阻塞、死亡等)，当新线程被启动后，它会自动调用run()方法，这才会起到多线程的效果；如果直接调用run()方法，就相当于调用了一个普通方法，程序中依然只有主线程这一个线程。

通过调用start()方法启动新线程，可以实现并发执行多个任务，提高程序的效率。如果我们直接调用run()方法，那么这些任务将只能在主线程中顺序执行，无法实现并发。但是，一个线程的start()方法不能被重复调用，而run()方法可以。

4、线程有哪些常用的调度方法

1、设置线程优先级：
Java中的线程优先级通过整数表示，范围从1到10。可以使用Thread类的setPriority()方法来设置线程的优先级。更高优先级的线程倾向于比低优先级的线程更早地执行，但线程优先级并不保证绝对的执行顺序，而是提供了一个提示，让调度器更可能将CPU时间分配给优先级较高的线程。

2、线程调度相关的线程状态转换方法：
thread.start(): 启动一个新线程，使其进入就绪状态。调用此方法后，线程将自动调用其run()方法。

thread.sleep(long millis): 休眠，使当前线程(即调用该方法的线程)暂停执行一段时间(以毫秒为单位)，当休眠结束后，线程自动转为就绪状态。

thread.yield(): 让步，暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。但具体哪个线程将恢复执行取决于操作系统的线程调度算法。

thread.join(): 等待，等待该线程终止。调用某线程的join()方法将使得当前线程暂停执行，直到目标线程执行完毕。

object.wait(): 等待，Object类中的wait()方法，使当前线程(即调用该方法的线程)等待，直到其他线程调用此对象的notify()方法或notifyAll()方法。

object.wait(long): 等待，相比wait()方法多了一个超时参数，如果线程调用这个方法，没有在指定时间内被其他线程唤醒，那么这个方法会因超时而返回。

thread.interrupt(): 中断线程。如果线程在等待、睡眠或进行某些阻塞操作，则interrupt()方法会将其唤醒并抛出InterruptedException。

thread.isInterrupted()

thread.interrupted()

3、线程等待和通知：
object.notify(): 通知，唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。选择是任意性的。

object.notifyAll(): 通知，唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。

public class Test4 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        Object lock = new Object();

        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            try {
                synchronized (lock) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程进入永久等待" + LocalTime.now());
                    // 使线程进入等待，直到被唤醒
                    lock.wait();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程永久等待被唤醒" + LocalTime.now());
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }, "thread1");

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            try {
                synchronized (lock) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程进入永久等待" + LocalTime.now());
                    // 使线程进入等待，直到被唤醒，没有被唤醒则等待3s
                    lock.wait(3000);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "线程永久等待被唤醒" + LocalTime.now());
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }, "thread2");

        // 启动线程
        thread1.start();
        thread2.start();

        // 休眠1s，让thread1先执行
        Thread.sleep(1000);
        synchronized (lock) {
            // 随机唤醒在此对象监视器上的一个线程
            lock.notify();
            // 唤醒在此对象监视器上的所有线程
//            lock.notifyAll();
        }
        // 使主线程暂停执行，直到thread1线程执行完毕。
        thread1.join();
        thread2.join();

    }
}