Java高并发编程-初识多线程

没有强大理论支撑的代码，都是自娱自乐，架构师带你学习多线程的原理到实战项目中的高并发解决方案，闲暇之余，分享技术干货，和喜爱技术的coder们一起交流，互相学习进步

线程介绍

相对于计算机而言，每一个任务就是一个进程，每一个进程至少有一个线程，线程可以理解为轻量级进程，计算机操作系统一般不止一个线程运行，当启动了一个JVM时，就会创建一个进程，JVM进程会派生或创建多个线程，多个进程或线程可以并行执行

线程生命周期

每一个线程都有自己的局部变量表、程序计数器以及生命周期等，理解线程的生命周期，在日常的开发工作中会避免很多坑，线程生命周期分为5个阶段：NEW、RUNNABLE、RUNNING、BLOCKED、TERMINATED，下面对线程的五种状态详细说明

 

1. 线程的NEW状态（新建）

创建一个Thread对象时，线程进入NEW状态，准确的讲，此时并没有在JVM中创建线程，与普通的java对象没有区别，需要通过调用start方法，使线程进入RUNNABLE状态

 

2. 线程的RUNNABLE状态（就绪）

Thread线程对象调用start方法，会在JVM中创建一个线程，此时线程进入RUNNABLE状态，RUNNABLE是中间状态，只是获得了线程执行的资格，需要获取CPU调度执行权才会进入RUNNING状态，RUNNABLE状态只能意外终止或进入RUNNING状态

 

3. 线程的RUNNING状态（运行）

当线程获得了CPU调度执行权，线程进入RUNNING状态，此时才会执行线程中的业务逻辑，RUNNING状态的线程可以发生以下状态转换：

(1) 调用sleep，或者wait方法添加到waitSet中，进入BLOCKED状态

(2) IO阻塞，进入BLOCKED状态

(3) 获取锁，加入到阻塞队列，进入BLOCKED状态

(4) 由于CPU调度器轮询，使该线程放弃执行，进入RUNNABEL状态

(5) 线程主动调用yield方法，放弃线程执行，进入RUNNABEL状态

(6) 调用JDK不推荐的stop方法或者通过判断标识，进入TERNIMATED状态

 

4. 线程的BLOCKED状态（阻塞）

线程进入阻塞状态的原因：IO阻塞、获取锁进入阻塞队列、调用sleep方法、wait方法加入到waitSet，BLOCKED状态的线程可以发生以下状态转换：

(1) IO阻塞完成，进入RUNNABLE状态

(2) 线程在阻塞过程中，其他线程调用了interrupt方法，导致线程被打断，进入RUNNABLE状态

(3) 线程调用的sleep休眠时间完成，进入RUNNABLE状态

(4) 调查调用wait方法后，通过notify或notifyAll方法唤醒现场，进入RUNNABLE状态

(5) 获取资源锁，进入RUNNABLE状态

(6) 调用JDK不推荐的stop方法或者通过判断标识，进入TERNIMATED状态

 

5. 线程的TERMINATED状态（销毁）

TERMINATED状态是线程的最终状态，线程进入TERMINATED状态，意味着线程生命周期结束，不会转换为其他状态，线程进入TERMINATED的条件：

(1) 线程正常执行完成，线程结束

(2) 线程运行出错意外结束

(3) JVM Crash导致所有线程结束

深入了解start方法

private volatile int threadStatus = 0;

 

public synchronized void start() {

if (threadStatus != 0)

throw new IllegalThreadStateException();

group.add(this);

boolean started = false;

try {

start0();

started = true;

} finally {

try {

if (!started) {

group.threadStartFailed(this);

}

} catch (Throwable ignore) {

}

}

}

 

private native void start0();

 

@Override

public void run() {

if (target != null) {

target.run();

}

}

 

结合以上源码，总结一下：

(1) 创建Thread对象，threadStatus为线程的状态标识，初始状态为0，该状态在JVM中修改，因为start0是native修饰的，所以start0的实现是C++方法，所以有一点做得非常友好，threadStatus是volatile修饰的内存可见，java可以获取threadStatus的最新状态

 

(2) 线程调用start方法后，线程状态切换，threadStatus会修改，再次调用start方法，threadStatus不等于0，会抛
IllegalThreadStateException异常

 

(3) 这里讲一下针对不同线程状态的两个测试用例，就不附带代码了，自己多敲敲

(1) 创建一个Thread类，重写run方法，方法中休眠5秒，重复调用start方法，本次测试线程运行过程重复启动

(2) 创建一个Thread类，重写run方法，方法中休眠5秒，调用start方法，调用sleep方法，休眠10秒，再调用一次start方法，本次测试线程生命周期结束后，再次启动

Runnable接口详解

创建线程的方式

以前我们面试经常会被问到，创建线程的方式有哪些？通常会回答，继承Thread类、实现Runnable接口，这种说法是不严谨的，准确的说，创建线程的方式只有一种，就是构造Thread类，实现线程执行单元的方式有2种:

(1) 重写Thread类的run方法

(2) 实现Runnable接口的run方法，并且将Runnable作为构造Thread类的参数

以上两种方式的不同点在于，重写Thread类的run方法，多个Thread的run方法是独立的，不能作为共享单元，而同一个Runnable实例，可以构造不同的Thread，也就是说通过实现Runnable接口可以接口共享资源的问题（线程安全问题暂时不考虑，后面会讲解）

 

设计模式应用

1. 模板设计模式

Thread中的start方法和run方法应用了模板设计模式，父类定义算法结构，行为由父类控制，不允许被重写，子类实现需要的逻辑细节

2. 策略设计模式

通过将Runnable实例作为参数构造Thread，应用到了策略设计模式，将线程控制和业务逻辑分离，Thread只负责控制线程，Runnable作为策略接口，只负责执行业务单元