Java多线程十问十答（一）

前言：

随着处理器的生产工艺的提升，处理器越来越趋向多核化。为了给用户更好的体验，充分利用处理器多核的特点，使用多线程技术是必然的选择。但是，Java关于线程的知识非常多又不容易理解，使用不当又特别容易出事故等情况。可以说，多线程是程序员前进路上额绊脚石。下面，我们将分享一下，多线程的相关知识：

正文：

Q&A1：什么是进程，什么是线程？

进程：进程是程序一次动态执行的过程，它是程序执行过程中分配和管理资源的基本单位。

线程：线程是进程创建的，它是被系统独立调度和分派的基本单位，线程不拥有系统资源，只拥有一点必不可少的资源，但它可以与同一个进程的其它线程共享进程的全部资源。

Tips：一个程序至少一个进程，一个进程至少一个线程。

Q&A2：线程安全是什么？

进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行一段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。

Q&A3：创建线程的方式有那些？

继承Thread类（Thread implements Runnable）创建线程：重写run方法；

实现Runnable接口创建线程：实现run方法，接口实现类的实例对象作为Thread构造函数的形式参数；

实现Callable接口和Future创建线程：实现call方法接口，实现类的实例作为FutureTask构造函数的形参，FutureTask类的实例作为Thread构造函数的形参。

Q&A4：Runnable和Callable的区别?

Runnable提供run()，不会抛出异常，只能在run方法内部处理异常，而Callable提供call()，直接抛出Exception异常；

Runnable的run()无返回值，而Callable的call()提供返回值，用来表示任务运行的结果；

Runnable可以作为Thread构造器的参数，通过开启新的线程来执行，也可以通过线程池来执行，而Callable只能通过线程池执行。

Q&A5：线程的生命周期状态图：

Q&A6：线程有那种五种状态？

1) 新建状态（New）：

当线程对象被创建后，线程进入了新建状态，如：Thread  t = new Thread();

2) 就绪状态（Runnable）：

当调用线程对象的start()方法，即t.start();，线程进入就绪状态。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。

3) 运行状态（Running）：

当线程获得CPU时间后，调用run()方法，线程进入运行状态。

Tips：就绪状态是进入到运行状态的唯一入口（线程要想进入运行状态就必须处于就绪状态）。

4) 阻塞状态（Blocked）：

处于运行状态的线程由于某种原因，暂时放弃对CPU的使用权，停止执行，线程进入阻塞状态。

• 阻塞状态：

等待阻塞：运行的线程执行wait()方法，JVM会把该线程放入等待池中。

同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁（synchronized）时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池中。

其他阻塞：运行的线程执行sleep()或join()方法，发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时，join()等待线程终止或者超时，I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。（注：sleep()是不会释放持有的锁）

5) 死亡状态（Dead）：

线程执行完成、因异常退出、调用stop()方法，线程结束进入死亡状态。

Q&A7：如何停止一个线程？

i. 程序运行结束，线程自动结束；

ii. 使用interrupt()与interruptted()/isinterrupted()结合+抛异常法/Return法；[推荐异常法，异常可以上抛，异常信息可以传播]

iii. 使用volatile变量标识终止正常运行的线程 + 抛异常法/Return法

iv. stop()暴力停止线程；[不推荐使用，原因：i.可能使一些清理工作得不到完成;II.对锁定对象进行'解锁'，数据得不到同步处理，出现数据不一致]。

Q&A8：wait()、notify()和notifyAll()的作用是什么？

1)  wait()：

作用：使当前执行代码的线程进行等待。

特点：

i. 该方法会释放锁，把线程放入“等待池”；

ii. 该方法处的代码会停止执行，直到接到通知或被中断；

iii. 调用该方法前，线程必须获得对象级别锁（synchronized方法或代码块中调用），否则抛出IllegalMonitorStateException异常。

2)  notify()：

作用：通知那些可能等待该对象对象锁的其他线程，如果有多个线程等待，随机挑选一个；

特点：

i. 执行notify()的线程，不会立马释放该对象锁，要等执行notify()方法的线程的程序执行完毕，也就是退出synchronized代码后，才会释放锁；

ii. 一个调用notify()的线程对应一个调用wait()的线程；

iii. 调用该方法前，线程必须获得对象级别锁，否则抛出IllegalMonitorStateException异常；

3) notifyAll():

作用：使所有正在等待同一共享资源的线程从等待状态退出，进入可运行状态（有可能随机、有可能按照优先级）

4）Tips

Java强制wait()/notify()的调用必须要在一个“同步块”中，避免出现lost wake up问题。lost wake up问题可以见《为什么wait()方法要放在同步块中？》

Q&A9：join()的作用是什么？

作用：等待线程对象销毁，然后才让其它线程执行；主要作用是同步，使线程之间的并行执行变为串行执行（排队运行）。

• join(long)与sleep(long)的区别：

join(long)内部使用wait(long)方法实现的，它具有释放锁的特点，但sleep(long)不会释放锁。

Q&A10：yield()和join()的区别?

yield()：放弃当前的CPU资源，将它让给其他的任务去占用CUP执行时间。表明该线程没有在做一些紧急的事情。

join()：参考上题。

Q&A11：sleep()和wait()的区别?

sleep是让线程休眠，到时间后会继续执行，wait是等待，需要唤醒再继续执行；

sleep是Thread线程类的方法，wait是Object顶级类的方法；

sleep可以在任何地方使用，wait只能在同步方法或者同步块中使用；

sleep，wait调用后都会暂停当前线程并让出CPU的执行时间，但不同的是sleep不会释放当前持有的对象的锁资源，到时间后会继续执行，wait会放弃所有锁并需要notify/notifyAll后重新获取到对象锁资源后才能继续执行。

Q&A12：sleep(0)的作用？

Thread.Sleep(0) 并非是要线程挂起0毫秒，是让当前线程被冻结了一下（暂时放弃CPU），让其他线程有机会优先执行，就相当于一个让位动作。