背景：
进程和线程的区别：
进程的内存大小为：堆内存+线程数量*栈内存，即线程数量 =（ 最大地址空间[MaxProcessMemory] - JVM堆内存 - 系统保留内存[ReservedOsMemory] ）/ ThreadStackSize(XSS)，从中可以看出，线程的数量随栈内存的增多而减少。
线程是程序执行的一个路径，每一个线程都有自己的局部变量表、程序计数器(指向正在执行的指令指针)以及各自的生命周期。当启动了一个Java虚拟机(JVM)时，从操作系统开始就会创建一个新的进程(JVM进程)，JVM进程将会派生或者创建很多线程。
- 一个线程的创建肯定是由另一个线程完成的；
- 被创建线程的父线程是创建它的线程；
线程会带来额外的开销，如CPU调度时间、并发控制开销等；每个线程在自己的工作内存交互，加载和存储主内存控制不当会造成数据不一致。
一.线程创建方式：
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构造Thread类：实现线程的执行单元run有两种方式，分别是下面
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继承Thread，重写run方法：Thread实现了Runnable接口，使用start开启线程，start开启后线程会加入调度器，然后调用run方法，start会调用start0本地方法跟OS进行交互运行；下面是start源码解析
/** * Causes this thread to begin execution; the Java Virtual Machine * calls the
runmethod of this thread. * 开启线程，JVM会调用run方法【start使用了模板方法】 ** It is never legal to start a thread more than once. * 不能两次启动线程，否则报IllegalThreadStateException异常 * In particular, a thread may not be restarted once it has completed * execution. * 一个线程生命周期结束，也就是到了TERMINATED状态，再次调用start方法是不允许的， * 也就是TERMINATED状态没法回到RUNNABLE/RUNNING状态。 * *
@exception IllegalThreadStateException if the thread was already * started. * @see #run() * @see #stop() */ public synchronized void start() {//线程安全的 /** * This method is not invoked for the main method thread or "system" * group threads created/set up by the VM. Any new functionality added * to this method in the future may have to also be added to the VM. * 这个方法不会被主线程调用或通过虚拟机系统线程组创建起来。未来任何添加到该方法里的新功能可能需要加入到虚拟机中 * * A zero status value corresponds to state "NEW".
* 线程被构造后的new状态，threadStatus的属性值是0 */ if (threadStatus != 0) throw new IllegalThreadStateException(); /* Notify the group that this thread is about to be started * so that it can be added to the group's list of threads * and the group's unstarted count can be decremented.
* 通知线程组新线程将要启动，以便它可以添加到线程组列表并且线程组没有开始计数*/ group.add(this);//加入线程组 boolean started = false; try { start0();//调用本地方法 started = true; } finally { try { if (!started) {//启动失败 group.threadStartFailed(this);//线程启动失败，从组中移除该线程 } } catch (Throwable ignore) { /* do nothing. If start0 threw a Throwable then it will be passed up the call stack */ } } }void add(Thread t) {
synchronized (this) {
if (destroyed) {//线程组状态校验
throw new IllegalThreadStateException();
}
if (threads == null) {
threads = new Thread[4];//初始化长度为4的线程组
} else if (nthreads == threads.length) {
threads = Arrays.copyOf(threads, nthreads * 2);//数组满了就扩容2倍
}
threads[nthreads] = t;//当前线程添加到线程组中
// This is done last so it doesn't matter in case the
// thread is killed
nthreads++;//线程数+1
// The thread is now a fully fledged member of the group, even
// though it may, or may not, have been started yet. It will prevent
// the group from being destroyed so the unstarted Threads count is
// decremented.
nUnstartedThreads--;//未启动线程数-1
}
}private native void start0();//本地方法调用重写的run方法
void threadStartFailed(Thread t) {
synchronized(this) {
remove(t);//移除当前线程
nUnstartedThreads++;//没有启动的线程数量+1
}
}
//=======================测试============================Thread t = new Thread(){ @Override public void run(){ try { TimeUnit.SECONDS.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }; t.start(); t.start();//不能两次启动，第二次启动是不允许的，报IllegalThreadStateException，此时该线程是处于运行状态
//=======================测试============================== Thread t = new Thread(){ @Override public void run(){ try { TimeUnit.SECONDS.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }; t.start(); TimeUnit.SECONDS.sleep(10);//设置休眠时间，上面的线程的生命周期已经终止，下面再次启动报IllegalThreadStateException t.start();
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实现Runnable接口，重写run方法并且将Runnable实例用作构造Thread的参数【单继承有局限性，推荐使用接口】：将线程的控制(start)和业务逻辑(run)的运行彻底分离开来，使用的是策略模式；Thread的run方法是不能共享的，但Runnbale的run方法可以共享，使用同一个Runnable的实例构造不同的Thread实例；把实现类对象(实现Runnable接口的类的实例化)放入代理类对象(Thread构造方法)中，使用的是代理模式；下面是静态代理的代码解释：
public class StaticProxy { public static void main(String[] args) { new Weeding(new Me()).happyMarry(); // new Thread(对象).start();类似 } } interface Marry { void happyMarry(); } //真实角色 class Me implements Marry { @Override public void happyMarry() { System.out.println("me will marry!"); } } //代理对象 class Weeding implements Marry{ //真实角色 private Marry marry; public Weeding(Marry marry){ this.marry=marry; } @Override public void happyMarry() { System.out.println("start"); marry.happyMarry(); System.out.println("end"); } }
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实现Callable接口，重写call方法，Future获取返回值：Callable能接受一个泛型，然后在call方法中返回一个指定类型的值；
public interface Callable
{ V call() throws Exception; } //线程池队列开启线程，不会产生脏读数据 //使用步骤： //1.创建目标对象new //2.创建执行服务线程池 //3.提交执行submit //4.获取结构get //5.关闭服务shutdownNow public class MyThread implements Callable { private static int count = 20; public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException { MyThread m1 = new MyThread(); MyThread m2 = new MyThread(); MyThread m3 = new MyThread(); MyThread m4 = new MyThread(); ScheduledExecutorService service = new ScheduledThreadPoolExecutor(2, new BasicThreadFactory.Builder().namingPattern("schedule-pool-%d").daemon(true).build()); Future submit = service.submit(m1); Future submit1 = service.submit(m2); Future submit2 = service.submit(m3); Future submit3 = service.submit(m4); System.out.println(submit.get()); System.out.println(submit1.get()); System.out.println(submit2.get()); System.out.println(submit3.get()); service.shutdown(); } @Override public Object call() throws Exception { count--; return count; } }
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匿名内部类；
new Thread(){//相当于继承Thread的方式 public void run(){ System.out.println("thread1 start ... "); } }.start(); new Thread(new Runnable() {//相当于实现Runnable接口的方式 @Override public void run() { System.out.println("thread2 start .... "); } }).start();
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定时器(Timer)；
Timer timer = new Timer();//创建时间器 timer.schedule(new TimerTask() {//使用schedule，参数为定时器任务并重写run方法 @Override public void run() { System.out.println("timer task is run"); } }, 0, 1000);
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线程池(内部使用队列，所以加入线程池的线程是顺序执行)：使用execute和重写Runnbale的run方法；
ScheduledExecutorService service = new ScheduledThreadPoolExecutor(2, new BasicThreadFactory.Builder().namingPattern("schedule-pool-%d").daemon(true).build()); service.execute(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("run test"); } });
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lambda表达式；
new Thread(()-> { for(int i = 1 ; i<10 ; i++){ System.out.println("It is a lambda function!"); } }).start();
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Spring方式(@Async注解)；
@Test public void test() { run(); } @Async public void run(){ System.out.println("Async Test"); }
二.线程生命周期
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new新生状态：当用new创建一个Thread对象时，此时它并不处于执行状态，因为没有调用star启动该线程，那么线程的状态为new状态，也就是说，它只是Thread对象的状态，在没有start之前，该线程是不存在的；
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runnable就绪状态：线程对象进入runnable就绪状态必须调用start方法，那么此时才是真正地在JVM进程中创建了一个线程；就绪状态不会直接进入阻塞状态和死亡状态，即使是在线程的执行逻辑中调用wait、sleep或其他block的IO操作等，也必须先获得CPU的调度执行权才可以，严格来说，就绪状态的线程只能意外终止或进入运行状态；
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running运行状态：一旦CPU通过轮询或其他方式从任务可执行队列中选中了线程，此时它才能真正地执行自己的逻辑代码；一个正在running状态的线程事实上也是一个runnable的，但是反过来则不成立；
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sleep：使当前线程进入指定毫秒级的休眠，暂停执行，但不会放弃monitor锁的所有权，即不会释放锁资源；使用TimeUnit来替代Thread.sleep，省去了时间单位的换算步骤；
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yield：属于一种启发式的方法，其会提醒调度器我愿意放弃当前的CPU资源，如果CPU的资源不紧张，则会忽略这种提醒；yield只是一个提示(hint)，CPU调度器并不会担保每次都能满足yield提示；
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sleep和yield的区别：
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sleep会导致当前线程暂停指定的时间，没有CPU时间片的消耗；
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yield只是对CPU调度器的一个提示，如果CPU调度器没有忽略这个提示，它会导致线程上下文的切换；
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sleep会使线程短暂block，会在给定的时间内释放CPU资源；
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yield会使running状态的线程进入runnable状态（如果CPU调度器没有忽略这个提示的话）；
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sleep几乎百分之百地完成了给定时间的休眠，但yield的提示并不能一定担保；
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一个线程sleep另一个线程interrupt会捕获到中断信号，而yield则不会；
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join：join某个线程A，会使当前线程B进入等待，直到线程A结束生命周期；可以使用join来达到线程顺序执行的效果；
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wait：表示线程一直等待，直到其他线程通知，与sleep不同的是它会释放锁；调用wait会加入wait set中，notify会随机唤醒一个，notifyAll会弹出所有线程；
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notify：唤醒一个处于等待状态的线程；
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notifyAll：唤醒同一个对象上所有调用wait方法的线程，优先级高的线程优先调度；
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synchronized：同步，内置锁、互斥锁、可重入锁，锁定共享资源(共享资源对象不能为null，使用static修饰保持对象引用地址只有一份)，依赖JVM，JVM指令是monitor enter和monitor exit；synchronized的指令严格遵守java happens-before规则，一个monitor exit指令之前必定要有一个monitor enter；不可中断锁，适合竞争不激烈，可读性好；
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锁信息存在对象头中：
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Mark Word
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线程id
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Epoch
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对象的分代年龄信息
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是否是偏向锁
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锁标志位
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Class Metadata Address
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- 使用范围：
- 修饰代码块：大括号括起来的代码，作用于调用的对象；
@Override public void run() { synchronized (this) {//类A实现了Runnable，重写了run方法，实例化对象a,b分别加入到Thread构造方法中并开启线程，this是两个不同的对象； System.out.println(this.hashCode()); } } MyThread thread = new MyThread(); MyThread thread2 = new MyThread(); Thread t1 = new Thread(thread, "t1"); Thread t2 = new Thread(thread2, "t2"); Thread t3 = new Thread(thread, "t3"); Thread t4 = new Thread(thread, "t4"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); ===========结果================= 693024158 1259146238 1259146238 1259146238
- 修饰方法：整个方法，作用于调用的对象；
@Override public synchronized void run() {//类A实现了Runnable，重写了run方法，实例化对象a,b分别加入到Thread构造方法中并开启线程，this是两个不同的对象； System.out.println(this.hashCode()); } MyThread thread = new MyThread(); MyThread thread2 = new MyThread(); Thread t1 = new Thread(thread, "t1"); Thread t2 = new Thread(thread2, "t2"); Thread t3 = new Thread(thread, "t3"); Thread t4 = new Thread(thread, "t4"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); ===============结果=================== 487590100 697138600 697138600 697138600
- 修饰静态方法：整个静态方法，作用于所有对象；
@Override public void run() { test1(); } public static synchronized void test1(){ System.out.println(MyThread.class.hashCode()); } MyThread thread = new MyThread(); MyThread thread2 = new MyThread(); Thread t1 = new Thread(thread, "t1"); Thread t2 = new Thread(thread2, "t2"); Thread t3 = new Thread(thread, "t3"); Thread t4 = new Thread(thread, "t4"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); ===============结果=================== 6566818 6566818 6566818 6566818
- 修饰类：括号括起来的部分，作用于所有对象；
@Override public void run() { test1(); } public static void test1(){ synchronized (MyThread.class) { System.out.println(MyThread.class.hashCode()); } } MyThread thread = new MyThread(); MyThread thread2 = new MyThread(); Thread t1 = new Thread(thread, "t1"); Thread t2 = new Thread(thread2, "t2"); Thread t3 = new Thread(thread, "t3"); Thread t4 = new Thread(thread, "t4"); t1.start(); t2.start(); t3.start(); t4.start(); ==========结果============= 6566818 6566818 6566818 6566818
- 修饰代码块：大括号括起来的代码，作用于调用的对象；
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- Lock：显示锁，依赖特殊的CPU指令；可中断锁，多样化同步，竞争激烈时能维持常态；
public class MyLock implements Lock {//自定义Lock private boolean isLocked = false; @Override public void lock() { while (isLocked){//已经获得锁 try { wait();//等待 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } isLocked=true;//获锁成功 } @Override public void unlock() { isLocked = false;//释放锁 notify();//唤醒等待线程 } }