java多线程详解(一)-蒲公英云

一、概念

1、进程：是指一个内存中运行的应用程序。

每个进程都有自己独立的一块内存空间，一个进程中可以启动多个线程。

比如，在windows系统中，一个运行的exe就是一个进程。

2、线程：是进程中的一个执行流程，一个进程中可以运行多个线程。

比如：java.exe进程中可以运行多个线程。

线程总是属于某一个进程的，进程中的多个线程共享进程的内存。

注：所谓的“同时”，实际上是多个线程之间轮流执行的结果，只不过每个线程执行的时间很短，就切换到另一个线程，人眼看起来像是同时在执行。

二、java中线程

1、使用Thread类或者Runnable接口来定义、实例化和启动新线程。

2、一个Thread类实例是一个对象，具有变量和方法，存放在堆内存中。

3、每个线程都有一个调用栈，一旦创建一个新线程，就会产生一个新的调用栈。

线程的创建和启动

一、实例化线程

a) 扩展java.lang.Thread类，如：

package com;
public class MyThread extends Thread {
    public MyThread(String name) {
        super(name) ;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            for (int j = 0; j < 10; j++) {
                System.out.println(this.getName()+" : "+i);
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new MyThread("张三") ;
        Thread t2 = new MyThread("李四") ;
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

a) 实现java.lang.Runnable接口

package com;
public class MyRunnable implements Runnable {
    private String name ;
    public MyRunnable(String name) {
        this.name = name ;
    }
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            for (int j = 0; j < 10; j++) {
                System.out.println(name +" : "+i);
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new MyRunnable("张三")) ;
        Thread t2 = new Thread(new MyRunnable("李四")) ;
        t1.start();
        t2.start(); 
    }
}

一、启动线程

a) 在线程的Thread方法上，调用start()方法，不是run()方法

b) 在调用start()方法前:

                    i.             线程处于新状态，新状态指有一个Thread对象，但还并不是一个真正的线程。

c) 在调用start()方法后：

                    i.             发生如下变化：

启动新的执行线程（具有新的调用栈）
该状态从新状态转移到可执行状态
当该线程获得机会执行时，其目标run()方法将运行

注：对于java来说，run()方法就像main()方法一样，只是新线程知道调用的方法名称和签名，

因此，在Runnable上或者Thread上调用run方法是合法的，但并不启动新的线程。

二、线程模型和线程调度原理

a) 线程栈模型

                    i.             线程模型是理解线程调度原理以及线程执行过程的基础。
                  ii.             线程栈：是指某一个时刻内存中线程调度的栈信息，当前正在调用的方法总是位于栈顶，线程栈中的内容是随着线程的运行状态变化而变化的，我们要研究线程栈，就要选择某一个运行时间（也就是代码运行到哪一行），如下图：

Center

i. 上图中，

第一个栈A是主线程main()方法运行带System.out.pringln(“Hello Java”)；时的运行栈信息，main()方法位于栈A的栈顶；
第二个栈A是主线程main()方法运行到new JavaThreadDemo().threadMethod();方法时的栈信息，threadMethod()方法位于栈A的栈顶。
在threadMethod()方法中，运行到start()方法时，会新建立一个线程，新建立的线程也将拥有自己的线程栈B，run()方法位于栈B的栈顶。
此时，线程栈A和线程栈B并行运行
由此可以看出，方法调用和线程启动的区别：

a) 方法调用只是在原来的线程栈中调用方法即可。

b) 而线程启动会新建立一个独立的线程栈来运行自己的线程。

b) 线程的生命周期

线程的生命周期包括5中状态：新建、可运行状态、运行状态、阻塞、死亡。

Center 1

i. 新建：创建了一个新的线程对象，但是还没有调用线程的start()方法，此时此案成处于新建状态，如：Thread t1 = new MyThread(“张三”) ;

ii. 可运行状态：调用线程的start()方法，线程进入可运行状态，此时线程等待JVM的调度程序将其变为运行状态

iii. 运行状态：线程调度程序，从众多的可运行状态线程中，选择一个线程来执行。这也是线程进入运行状态的唯一方式，必须有JVM来调度。

iv. 阻塞状态：线程的等待、睡眠和阻塞统称为阻塞状态，此时线程依然是活着的，处于待命状态，知道某个条件出现时，变为可运行状态。

v. 死亡状态：当线程的run()方法执行完毕后，线程结束。此时线程已经不存在，它所占用的所有资源都会被回收。

二、线程阻塞：

a) 线程阻塞有多种，常见的有三种（IO阻塞不讨论）：

 i.   睡眠：调用线程的sleep()方法进入睡眠状态。

当线程睡眠时，它入睡在某个地方，在苏醒之前不会返回到可运行状态。当睡眠时间到期，则返回到可运行状态。

线程处于睡眠状态时，JVM调度程序会暂停此线程的执行，从而去执行其他的处于可运行状态的线程。
sleep()方法是Thread的静态方法，只能控制当前线程的睡眠。
线程睡眠时间到了之后，返回到可运行状态，等待JVM调度。
```
ii.             等待：
```
iii. 获取线程锁而阻塞

b) 让线程暂时离开运行状态的三中方法：

    i.    调用线程的sleep()方法，使线程睡眠一段时间
    ii.   调用线程的yield()方法，使线程暂时回到可运行状态，来使其他线程有机会执行。
   iii.  调用线程的join()方法，使当前线程停止执行，知道当前线程中加入的线程执行完毕后，当前线程才可以执行

三、线程的优先级和让步

a) 线程让步：通过Thread.yield()来实现的，yield()方法的作用是：暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程。

b) JVM线程调度程序是基于优先级的抢先调度机制。

c) 当线程池中线程都具有相同的优先级，调度程序的JVM自由选择他喜欢的线程；如果存在不同级别的优先级，JVM会有高概率选择级别高的线程，但并不一定选择高的，只是概率大一点而已。

d) 如果是线程池中具有相同的优先级，这个时候调度程序的操作有两种可能:

                    i.             选择一个线程运行，知道他阻塞或者运行完成为止；
                  ii.             时间分开，为池内的每个线程提供均匀的运行机会

e) 可以通过setPriority(int newPriority)，更改线程的优先级。如：

Thread t = new MyThread();
t.setPriority(8);
t.start();

四、小结：

a) 到目前为止，我们知道了，线程离开运行状态共有3中方法:

                    i.             调用Thread.sleep()：是当前线程睡眠n毫秒以后，进入可执行状态，等待调度；
                  ii.             调用Thread.yield(): 让当前运行线程回到可运行状态，是的具有相同优先级的线程有机会执行；
                 iii.             调用join()方法：保证当前线程停止运行，直到该线程所加入的线程完成为止，然而，如果它加入的线程没有存活，则当前线程不需要停止。

b) 除了以上三种方式外，还有下面几种特殊情况可能是线程离开运行状态

                    i.             线程的run()方法完成；
                  ii.             在对象上调用wait()方法(不是在线程上)；
                 iii.             线程不能再对象上获得锁定，他正试图运行该对象的方法代码；
                 iv.             线程调度程序可以决定将当前运行状态移动到可运行状态，以便让另一个线程获得运行机会，而不需要任何理由。