java架构师 并发编程之多线程基础

1、线程与进程的区别

        每个正在系统上运行的程序都是一个进程。每个进程包含一到多个线程。线程是一组指令的集合，或者是程序的特殊段，它可以在程序里独立执行。也可以把它理解为代码运行的上下文。所以线程基本上是轻量级的进程，它负责在单个程序里执行多任务。通常由操作系统负责多个线程的调度和执行。

       使用线程可以把占据时间长的程序中的任务放到后台去处理，程序的运行速度可能加快，在一些等待的任务实现上如用户输入、文件读写和网络收发数据等，线程就比较有用了。在这种情况下可以释放一些珍贵的资源如内存占用等等。

        如果有大量的线程,会影响性能，因为操作系统需要在它们之间切换，更多的线程需要更多的内存空间，线程的中止需要考虑其对程序运行的影响。通常块模型数据是在多个线程间共享的，需要防止线程死锁情况的发生。

        总结:进程是所有线程的集合，每一个线程是进程中的一条执行路径。

 2、多线程的创建方式

（1）继承Thread类

（2）实现runnable接口

（3）匿名内部类

案例（1）：继承Thread类

//子线程
class CreateThread extends Thread {
	// run方法中编写 多线程需要执行的代码
	public void run() {
		for (int i = 0; i< 10; i++) {
			System.out.println("i:" + i);
		}
	}
}

//主线程
Public class ThreadDemo {

	Public static void main(String[] args) {
		System.out.println("-----多线程创建开始-----");
		// 1.创建一个线程
		CreateThread createThread = new CreateThread();
		// 2.开始执行线程 注意 开启线程不是调用run方法，而是start方法
		System.out.println("-----多线程创建启动-----");
		createThread.start();
		System.out.println("-----多线程创建结束-----");
	}
}

注：start()方法和run()方法的区别，start()方法是开启线程，主线程和子线程之间是交替执行（并行执行），执行顺序不确定；run()方法相当于调用方法，顺序执行，表现为代码从上向下执行。

案例（2）：实现runnable接口

//子线程
class CreateRunnable implements Runnable {

	@Override
	public void run() {
		for (int i = 0; i< 10; i++) {
			System.out.println("i:" + i);
		}
	}

}
//主线程
publicclass ThreadDemo2 {
	publicstaticvoid main(String[] args) {
		System.out.println("-----多线程创建开始-----");
		// 1.创建一个线程
		CreateRunnable createThread = new CreateRunnable();
		// 2.开始执行线程 注意 开启线程不是调用run方法，而是start方法
		System.out.println("-----多线程创建启动-----");
		Thread thread = new Thread(createThread);
		thread.start();
		System.out.println("-----多线程创建结束-----");
	}
}

案例（3）：匿名内部类

publicclass ThreadDemo3 {
	public stati cvoid main(String[] args) {
        System.out.println("-----多线程创建开始-----");
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
	        public void run() {
		        for (int i = 0; i< 10; i++) {
			        System.out.println("i:" + i);
		        }
	        }
        });
        thread.start();
        System.out.println("-----多线程创建结束-----");
    }
}

3、多线程的状态

注：线程从创建、运行到结束总是处于下面五个状态之一：新建状态（new）、就绪状态（runnable）、运行状态（running）、阻塞状态（blocked）及死亡状态（dead）。

 (1)新建状态 

        当用new操作符创建一个线程时， 例如new Thread(r)，线程还没有开始运行，此时线程处在新建状态。 当一个线程处于新生状态时，程序还没有开始运行线程中的代码

(2)就绪状态

        一个新创建的线程并不自动开始运行，要执行线程，必须调用线程的start()方法。当线程对象调用start()方法即启动了线程，start()方法创建线程运行的系统资源，并调度线程运行run()方法。当start()方法返回后，线程就处于就绪状态。

         处于就绪状态的线程并不一定立即运行run()方法，线程还必须同其他线程竞争CPU时间，只有获得CPU时间才可以运行线程。因为在单CPU的计算机系统中，不可能同时运行多个线程，一个时刻仅有一个线程处于运行状态。因此此时可能有多个线程处于就绪状态。对多个处于就绪状态的线程是由Java运行时系统的线程调度程序(thread scheduler)来调度的。

(3)运行状态

        当线程获得CPU时间后，它才进入运行状态，真正开始执行run()方法.

(4)阻塞状态

        线程运行过程中，可能由于各种原因进入阻塞状态:

• 线程通过调用sleep方法进入睡眠状态；
• 线程调用一个在I/O上被阻塞的操作，即该操作在输入输出操作完成之前不会返回到它的调用者；
• 线程试图得到一个锁，而该锁正被其他线程持有；
• 线程在等待某个触发条件；

(5)死亡状态

有两个原因会导致线程死亡：

• run方法正常退出而自然死亡，
• 一个未捕获的异常终止了run方法而使线程猝死。

  为了确定线程在当前是否存活着（就是要么是可运行的，要么是被阻塞了），需要使用isAlive方法。如果是可运行或被阻塞，这个方法返回true； 如果线程仍旧是new状态且不是可运行的， 或者线程死亡了，则返回false.

4、守护线程

 Java中有两种线程，一种是用户线程，另一种是守护线程。

 用户线程是指用户自定义创建的线程，主线程停止，用户线程不会停止

守护线程当进程不存在或主线程停止，守护线程也会被停止。

 使用setDaemon(true)方法设置为守护线程，案例如下：

public class DaemonThread {

	public static void main(String[] args) {
		Thread thread = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				while (true) {
					try {
						Thread.sleep(100);
					} catch (Exception e) {
						// TODO: handle exception
					}
					System.out.println("我是子线程...");
				}
			}
		});
		thread.setDaemon(true);
		thread.start();
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			try {
				Thread.sleep(100);
			} catch (Exception e) {

			}
			System.out.println("我是主线程");
		}
		System.out.println("主线程执行完毕!");
	}

}

5、join()方法作用

作用：当在主线程当中执行到t1.join()方法时，就认为主线程应该把执行权让给t1

案例：

public static void main(String[] args) {
		Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
					@Override
					public void run() {
						for (int i = 0; i < 10; i++) {
							try {
								Thread.sleep(10);
							} catch (Exception e) {

							}
							System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "i:" + i);
						}
					}
				});
				t1.start();
				// 当在主线程当中执行到t1.join()方法时，就认为主线程应该把执行权让给t1
				try {
					t1.join();
				} catch (InterruptedException e1) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e1.printStackTrace();
				}
				for (int i = 0; i < 10; i++) {
					try {
						Thread.sleep(10);
					} catch (Exception e) {

					}
					System.out.println("main" + "i:" + i);
				}
	}

6、优先级

        现代操作系统基本采用时分的形式调度运行的线程，线程分配得到的时间片的多少决定了线程使用处理器资源的多少，也对应了线程优先级这个概念。在JAVA线程中，通过一个int priority来控制优先级，范围为1-10，其中10最高，默认值为5。下面是源码（基于1.8）中关于priority的一些量和方法。

//子线程
class PrioritytThread implements Runnable {

	public void run() {
		for (int i = 0; i < 100; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().toString() + "---i:" + i);
		}
	}
}
//主线程
public class ThreadDemo4 {

	public static void main(String[] args) {
		PrioritytThread prioritytThread = new PrioritytThread();
		Thread t1 = new Thread(prioritytThread);
		Thread t2 = new Thread(prioritytThread);
		t1.start();
		// 注意设置了优先级， 不代表每次都一定会被执行。 只是CPU调度会有限分配
		t1.setPriority(10);
		t2.start();
		
	}

}

7、Yield方法

Thread.yield()方法的作用：暂停当前正在执行的线程，并执行其他线程。（可能没有效果）

yield()让当前正在运行的线程回到可运行状态，以允许具有相同优先级的其他线程获得运行的机会。因此，使用yield()的目的是让具有相同优先级的线程之间能够适当的轮换执行。但是，实际中无法保证yield()达到让步的目的，因为，让步的线程可能被线程调度程序再次选中。

结论：大多数情况下，yield()将导致线程从运行状态转到可运行状态，但有可能没有效果。