多线程的基本概念

首先我们需要先来了解一下什么是cpu~

什么是cpu？

CPU的中文名称是中央处理器，是进行逻辑运算用的，主要由运算器、控制器、寄存器三部分组成，从字面意思看就是运算就是起着运算的作用，控制器就是负责发出cpu每条指令所需要的信息，寄存器就是保存运算或者指令的一些临时文件，这样可以保证更高的速度。

也就是我们的线程运行在cpu之上。

1、什么是线程/进程？

进程是资源分配最小单位，线程是程序执行的最小单位。计算机在执行程序时，会为程序创建相应的进程，进行资源分配时，是以进程为单位进行相应的分配。每个进程都有相应的线程，在执行程序时，实际上是执行相应的一系列线程。

总结：进程是资源分配最小单位，线程是程序执行的最小单位

1.1、什么是进程：

cpu从硬盘中读取一段程序到内存中，该执行程序的实例就叫做进程
一个程序如果被cpu多次被读取到内存中，则变成多个独立的进程

1.2、什么是线程：

线程是程序执行的最小单位，在一个进程中可以有多个不同的线程同时执行。

2、为什么在进程中还需要线程呢？

同一个应用程序中（进程），更好并行处理。

3、为什么需要使用到多线程？

采用多线程的形式执行代码，目的就是为了提高程序的效率。

目的就是为了提高程序开发的效率

比如：现在一个项目只有一个程序员开发，需要开发功能模块会员模块、支付模块、订单模块。

4、并行/串行区别

串行也就是单线程执行代码执行效率非常低，代码从上向下执行；

并行就是多个线程并行一起执行，效率比较高。

5、使用多线程一定提高效率吗？

多线程执行需要同时执行

不一定，需要了解cpu调度的算法

就是先把前一个任务的 CPU 上下文（也就是 CPU 寄存器和程序计数器）保存起来，然后加载新任务的上下文到这些寄存器和程序计数器，最后再跳转到程序计数器所指的新位置，运行新任务

如果生产环境中开启几百个或者上千个线程，而我们的服务器核数8核、16核、32核，这么多线程都会在我们这些cpu上做上下文切换上下文切换：从该线程执行切换到另外的线程该线程—运行切换为就绪状态。

线程池：和服务器cpu核数 8核 16核

6、同步与异步的区别

同步概念：就是代码从上向下执行。

异步的概念：单独分支执行相互之间没有任何影响。

CPU调度时间片

单核的cpu上每次只能够执行一次线程，如果在单核的cpu上开启了多线程，则会发生对每个线程轮流执行。
Cpu每次单个计算的时间成为一个cpu时间片，实际只有几十毫秒人为感觉好像是

在多线程。

对于线程来说，存在等待cpu调度的时候该线程的状态是为就绪状态，如果被cpu调度则该线程的状态为运行状态
当cpu转让执行其他的线程时，则该线程有变为就绪状态。

如果在单核的cpu之上开启了多线程，底层执行并不是真正意义上的多线程。

利用多核多线程性能。

Cpu密集型/IO密集型

Cpu密集型：长时间占用cpu；例如：视频剪辑

IO密集型：cpu计算时间短访问外接设备时间长

Input/output

CPU调度算法原理

先来先服务缺点如果最先来执行的线程是CPU密集型这样话可能会一直无法继续执行其他的线程。
最短作业法谁的计算时间短，谁先来执行。
优先级调度算法根据重要性将进程分成4个优先级

优先级4 进程D负责画面—-

优先级3 进程B和进程C接受用户的指令重要

优先级2 后台处理器次要

优先级1

程序计数器

程序计数器是用于存放下一条指令所在单元的地址的地方

7、多线程的应用场景有哪些？

多线程的快速入门

客户端（移动App端/）开发；
异步发送短信/发送邮件
将执行比较耗时的代码改用多线程异步执行；可以提高接口的响应速度
异步写入日志日志框架底层
多线程下载

8、多线程的创建方式

1）继承Thread类创建线程

2）实现Runnable接口创建线程

3）使用匿名内部类的形式创建线程

4）使用lambda表达式创建线程

5）使用Callable和Future创建线程

6）使用线程池例如用Executor框架

7）spring @Async异步注解结合线程池

8.1、继承Thread类创建线程

public class ThreadDemo01 extends Thread {    @Override    public void run() {        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "<run>");    }    public static void main(String[] args) {        // 创建一个线程        ThreadDemo01 threadDemo01 = new ThreadDemo01();        // 启动线程是start方法而不是run方法        threadDemo01.start();    }}

8.2、实现Runnable接口创建线程

public class ThreadDemo02 implements Runnable {    public void run() {        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",我是子线程");    }    public static void main(String[] args) {        new Thread(new ThreadDemo02()).start();    }}

8.3、使用匿名内部类的形式创建线程

//         1.使用匿名内部类创建线程        new Thread(new Runnable() {            public void run() {                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",>我是子线程<");            }        }).start();

8.4、使用jdk8的新特性lambda 创建线程

// 2.lambda表达式创建线程new Thread(()->{    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",>我是子线程<");}).start();

8.5、使用Callable和Future创建线程

Callable和Future 线程可以获取到返回结果，底层基于LockSupport

线程异步执行比较耗时间

从Java 5开始，Java提供了Callable接口，该接口是Runnable接口的增强版，Callable接口提供了一个call()方法，可以看作是线程的执行体，但call()方法比run()方法更强大。

call()方法可以有返回值。
call()方法可以声明抛出异常。

public class ThreadCallable implements Callable<Integer> {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        ThreadCallable threadCallable = new ThreadCallable();
        FutureTask<Integer> integerFutureTask = new FutureTask<>(threadCallable);
        new Thread(integerFutureTask).start();
        Integer result = integerFutureTask.get();
        System.out.println(result);
    }

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        // 默认代码执行非常耗时!!
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",执行计算操作");
        Thread.sleep(3000);
        return 1;
    }
}

8.6、使用线程池例如用Executors框架

复用机制

ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
executorService.execute(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ">我是子线程<");
    }
});

8.7、spring @Async异步注解

@Async 底层基于aop+自定义注解实现

@Component
@Slf4j
public class OrderManage {
    @Async
    public void asyncLog() {
        try {
            Thread.sleep(3000);
            log.info("<2>");
        } catch (Exception e) {

        }

    }
}

/**
 * http://127.0.0.1:8080/addOrder
 *
 * @return
 */
@RequestMapping("/addOrder")
public String addOrder() {
    log.info("<1>");
    orderManage.asyncLog();
    log.info("<3>");
    return "3";
}

手写 @Async异步注解

aop 拦截只要在我们的方法上有使用到@MayiktAsync 就单独的开启一个异步线程执行我们的目标方法。

Aop
http请求
环绕通知开始
目标方法
环绕通知结束

@Aspect
@Component
public class ExtMayiktThreadAop {
    @Around(value = "@annotation(com.mayikt.service.annotation.MayiktAsync)")
    public void around(ProceedingJoinPoint joinPoint) {
        try {
            // 正常需要结合到线程池
            new Thread(() -> {
                try {
                    joinPoint.proceed();
                } catch (Throwable throwable) {
                    throwable.printStackTrace();
                }
            }, "mayikt线程").start();

        } catch (Throwable throwable) {

        }

    }
}

@Target(ElementType.METHOD)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface MayiktAsync {
}

@Component
@Slf4j
public class OrderManage {
    @MayiktAsync
    public void asyncLog() {
        try {
            Thread.sleep(3000);
            log.info("<2>");
        } catch (Exception e) {

        }

    }
}

手写一个异步日志框架

常用日志框架： Log4j，Log4j 2，Logback

日志框架：ALL < TRACE < DEBUG < INFO < WARN < ERROR < FATAL < OFF

aop采集日志

@Aspect
@Component
@Slf4j
public class AopLog {
    private static final String START_TIME = "request-start";
    private SimpleDateFormat sdf4 = new SimpleDateFormat("yyyy年MM月dd日HH时mm分ss秒");

    /**
     * 切入点
     */
    @Pointcut("execution(public * com.mayikt.service.*Service.*(..))")
    public void log() {
    }

    /**
     * 前置操作
     *
     * @param point 切入点
     */
    @Before("log()")
    public void beforeLog(JoinPoint point) {
        ServletRequestAttributes attributes = (ServletRequestAttributes) RequestContextHolder.getRequestAttributes();
        HttpServletRequest request = Objects.requireNonNull(attributes).getRequest();

        LogManage.addLog("【请求 时间】：" + sdf4.format(new Date()));
        LogManage.addLog("【请求 URL】：" + request.getRequestURL());
        LogManage.addLog("【请求 IP】：" + request.getRemoteAddr());
        LogManage.addLog("【类名 Class】：" + point.getSignature().getDeclaringTypeName());
        LogManage.addLog("【方法名 Method】：" + point.getSignature().getName());
        LogManage.addLog("【请求参数 Args】：" +
                JSON.toJSONString(point.getArgs())
        );
//        log.info("【请求 时间】：{}", System.currentTimeMillis());
//        log.info("【请求 URL】：{}", request.getRequestURL());
//        log.info("【请求 IP】：{}", request.getRemoteAddr());
//        log.info("【类名 Class】：{}，【方法名 Method】：{}", point.getSignature().getDeclaringTypeName(), point.getSignature().getName());
//        log.info("【请求参数 Args】：{}，", point.getArgs());
    }

}

@Component
public class LogManage {


    private static BlockingDeque<String> blockingDeque = new LinkedBlockingDeque<>();
    private static final String filePath = "d:/log/mayikt.log";

    public LogManage() {
        new LogThread().start();
    }

    public static void addLog(String msg) {
        blockingDeque.add(msg);
    }

    class LogThread extends Thread {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                String log = blockingDeque.poll();
                if (!StringUtils.isEmpty(log)) {
                    // 将该log写入到磁盘中
                    FileUtils.writeText(filePath, log, true);
                }
            }
        }
    }
}

public class FileUtils {

    /*判断文件是否存在*/
    public static boolean isExists(String filePath) {
        File file = new File(filePath);
        return file.exists();
    }

    /*判断是否是文件夹*/
    public static boolean isDir(String path) {
        File file = new File(path);
        if (file.exists()) {
            return file.isDirectory();
        } else {
            return false;
        }
    }

    /**
     * 文件或者目录重命名
     *
     * @param oldFilePath 旧文件路径
     * @param newName     新的文件名,可以是单个文件名和绝对路径
     * @return
     */
    public static boolean renameTo(String oldFilePath, String newName) {
        try {
            File oldFile = new File(oldFilePath);
            //若文件存在
            if (oldFile.exists()) {
                //判断是全路径还是文件名
                if (newName.indexOf("/") < 0 && newName.indexOf("\\") < 0) {
                    //单文件名，判断是windows还是Linux系统
                    String absolutePath = oldFile.getAbsolutePath();
                    if (newName.indexOf("/") > 0) {
                        //Linux系统
                        newName = absolutePath.substring(0, absolutePath.lastIndexOf("/") + 1) + newName;
                    } else {
                        newName = absolutePath.substring(0, absolutePath.lastIndexOf("\\") + 1) + newName;
                    }
                }
                File file = new File(newName);
                //判断重命名后的文件是否存在
                if (file.exists()) {
                    System.out.println("该文件已存在,不能重命名");
                } else {
                    //不存在，重命名
                    return oldFile.renameTo(file);
                }
            } else {
                System.out.println("原该文件不存在,不能重命名");
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return false;
    }


    /*文件拷贝操作*/
    public static void copy(String sourceFile, String targetFile) {
        File source = new File(sourceFile);
        File target = new File(targetFile);
        target.getParentFile().mkdirs();
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        FileChannel in = null;
        FileChannel out = null;
        try {
            fis = new FileInputStream(source);
            fos = new FileOutputStream(target);
            in = fis.getChannel();//得到对应的文件通道
            out = fos.getChannel();//得到对应的文件通道
            in.transferTo(0, in.size(), out);//连接两个通道，并且从in通道读取，然后写入out通道
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (out != null) {
                    out.close();
                }
                if (in != null) {
                    in.close();
                }
                if (fos != null) {
                    fos.close();
                }
                if (fis != null) {
                    fis.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    /*读取Text文件操作*/
    public static String readText(String filePath) {
        String lines = "";
        try {
            FileReader fileReader = new FileReader(filePath);
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);
            String line = null;
            while ((line = bufferedReader.readLine()) != null) {
                lines += line + "\n";
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return lines;
    }

    /*写入Text文件操作*/
    public static void writeText(String filePath, String content, boolean isAppend) {
        FileOutputStream outputStream = null;
        OutputStreamWriter outputStreamWriter = null;
        BufferedWriter bufferedWriter = null;
        try {
            outputStream = new FileOutputStream(filePath, isAppend);
            outputStreamWriter = new OutputStreamWriter(outputStream);
            bufferedWriter = new BufferedWriter(outputStreamWriter);
            bufferedWriter.write(content);
            bufferedWriter.newLine();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (bufferedWriter != null) {
                    bufferedWriter.close();
                }
                if (outputStreamWriter != null) {
                    outputStreamWriter.close();
                }
                if (outputStream != null) {
                    outputStream.close();
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}