Java多线程基础

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java多线程基础相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

目录：

  1. 进程和线程
  2. 为什么使用多线程？
  3. 多线程的创建方式
  4. Runnable与Thread两种方式比较
  5. start()与run()方法
  6. 线程的生命周期/状态转换
  7. 常用方法使用与解读
  8. 线程的优先级
  9. 守护线程

1、进程和线程

进程（Process）是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。在早期面向进程设计的计算机结构中，进程是程序的基本执行实体；在当代面向线程设计的计算机结构中，进程是线程的容器。程序是指令、数据及其组织形式的描述，进程是程序的实体。

一个程序就是一个进程，而一个程序中的多个任务则被称为线程。

进程是表示资源分配的基本单位，线程是进程中执行运算的最小单位，亦是调度运行的基本单位。

2、为什么要使用多线程？

提升效率，提升性能；发挥多核CPU的优势。

防止阻塞：从程序运行效率的角度来看，单核CPU不但不会发挥出多线程的优势，反而会因为在单核CPU上运行多线程导致线程上下文的切换，而降低程序整体的效率。但是单核CPU我们还是要应用多线程，就是为了防止阻塞。试想，如果单核CPU使用单线程，那么只要这个线程阻塞了，比方说远程读取某个数据吧，对端迟迟未返回又没有设置超时时间，那么你的整个程序在数据返回回来之前就停止运行了。多线程可以防止这个问题，多条线程同时运行，哪怕一条线程的代码执行读取数据阻塞，也不会影响其它任务的执行。

3、多线程的创建方式[细分为5种]

  • 继承Thread类，重写run方法。new一个实例。
  • 实现Runnable接口，重写run方法。作为参数传入Thread thread = new Thread(参数)；来创建。
  • 匿名内部类的方式（与实现Runnable接口一样，只是形式不同 ）
  • 通过并发包中Callable、Callback来创建
  • 通过线程池来创建线程

4、Runnable与Thread两种方式比较

继承Thread不必多说，继承后重写run方法。new一个实例调用start()方法就可以了。

两者非要比较的话，使用Runnable较好，因为实现接口的方式比继承类的方式更灵活，也能减少程序之间的耦合度，面向接口编程也是设计模式6大原则的核心。

这里重点看下实现Runnable接口创建线程，实现Runnable接口实际上还是需要Thread类来创建线程，我们来看下Thread的构造方法API：

Thread构造方法.jpg

另外需要说明的是Thread.java类也实现了Runnable接口，如下图：

Thread.java类实现Runnable接口

那也就意味着Thread的构造函数不仅可以传入Runnable接口的对象还可以传入一个Thread类的对象，这样就可以将一个Thread类的run()方法交由其他线程来调用。

5、start()与run()方法

只有调用了start()方法，才会表现出多线程的特性，不同线程的run()方法里面的代码交替执行。如果只是调用run()方法，那么代码还是同步执行的，必须等待一个线程的run()方法里面的代码全部执行完毕之后，另外一个线程才可以执行其run()方法里面的代码。

6、线程的生命周期/状态转换

生命周期的五种状态【简单版文字描述】：

新建（new Thread）当创建Thread类的一个实例（对象）时，此线程进入新建状态（未被启动）。
例如：Thread t1=new Thread();

就绪（runnable）线程已经被启动，正在等待被分配给CPU时间片，也就是说此时线程正在就绪队列中排队等候得到CPU资源。例如：t1.start();

运行（running）线程获得CPU资源正在执行任务（run()方法），此时除非此线程自动放弃CPU资源或者有优先级更高的线程进入，线程将一直运行到结束。

死亡（dead）
当线程执行完毕或被其它线程杀死，线程就进入死亡状态，这时线程不可能再进入就绪状态等待执行。

自然终止：正常运行run()方法后终止

异常终止：调用stop()方法让一个线程终止运行，这里说明下stop()方法虽然可以停止线程，但这个方法线程不安全，在新版本的java中已经被废弃。

堵塞（blocked）
由于某种原因导致正在运行的线程让出CPU并暂停自己的执行，即进入堵塞状态。

正在睡眠：用sleep(long t) 方法可使线程进入睡眠方式。一个睡眠着的线程在指定的时间过去可进入就绪状态。

正在等待：调用wait()方法。（调用notify()方法回到就绪状态）

被另一个线程所阻塞：调用suspend()方法。（调用resume()方法恢复）废弃

更全的线程状态转换图如下：

线程状态转换图.png

7、常用方法使用与解读

Java8在线API地址：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/

start()：使线程进入“就绪”（可运行）状态，通知jvm开启新线程来执行run方法。如果多次调用了start()方法，则会出现Exception in thread "main" java.lang.IllegalThreadStateException因为start会修改当前线程的状态变量，只有状态变量是初始值时才能start。

线程中断相关：

stop()【废弃】：停止一个线程，可以使用Thread.stop()方法，但是他是不安全的，而且已经被废弃了呢。调用的时候还会抛出一个java.lang.ThreadDeath异常 ，但是通常情况下，此异常不需要显示的捕捉。废弃原因：因为强制让线程停止则有可能使一些请理性的工作得不到完成。另外情况就是对锁定的对象进行了“解锁”，导致 数据得不到同步的处理，出现数据不一致的问题。

interrupt()：大多数停止一个线程的操作是使用Thread.interrupt()方法，尽管名义为“中止，停止”但这个方法不会终止一个正在运行的线程，只是打了一个标记，还需要加入一个判断才可以完成线程的停止。Thread.java中提供了两个方法：

  • this.interrupted()：测试当前线程是否已经中断。public static boolean interrupted()
  • this.isInterrupted()：测试线程是否已经中断。public boolean isInterrupted()
  • 具体终止线程操作（来源网络）：https://www.cnblogs.com/jenkov/p/juc_interrupt.html
    • 其中的return停止线程可以的，但是还是建议使用“抛异常”的方法来实现线程的停止，因为在catch块中还可以将异常上抛，使线程停止的事件得以传播。
  • 另外这两个方法的区别：
    • interrupted()无论怎么都是指正在运行的线程。而isInterrupted()就是表示指定的线程咯。
    • interrupted()会清除标记，什么意思呢？就是调用interrupt()给当前线程打一个中断标记，第一次用interrupted()会返回true但是 如果不处理，之后的调用都会返回false因为它把中断标记给清了。

暂停线程相关：

suspend()与resume()【废弃】：一个暂停线程，一个恢复线程到运行状态。suspend()会暂停线程，假如当前线程为关键数据结构加锁 这时被挂起那么锁将无法释放对其他线程来说造成死锁。同时也会因为线程的暂停出现数据不同步的现象。

currentThread()：该方法返回代码段正在被那个线程调用的信息。

isAlive()：判断当前线程是否处于活动的状态。活动状态是指线程已经启动尚未终止的状态。线程处于正在运行或准备开始运行的状态，就认为线程是“存活”的。

sleep()：在指定毫秒内让当前正在执行的线程休眠。这个“正在执行的线程”是指this.currentThread()返回的线程。

getId()：取得线程的唯一标识。这个是自动分配的，且是唯一的。

yield()：放弃当前的CUP资源，将它让给其他的任务去占用CPU执行时间。但是放弃的时间不确定，有可能刚刚放弃，马上又获得CPU时间片。

8、线程的优先级

线程可以划分优先级，CPU优先执行优先级较高的线程对象中的任务。

设置线程的优先级使用setPriority()方法，该方法的源码如下：

/**
 * Changes the priority of this thread.
 * <p>
 * First the <code>checkAccess</code> method of this thread is called
 * with no arguments. This may result in throwing a
 * <code>SecurityException</code>.
 * <p>
 * Otherwise, the priority of this thread is set to the smaller of
 * the specified <code>newPriority</code> and the maximum permitted
 * priority of the thread\'s thread group.
 *
 * @param newPriority priority to set this thread to
 * @exception  IllegalArgumentException  If the priority is not in the
 *               range <code>MIN_PRIORITY</code> to
 *               <code>MAX_PRIORITY</code>.
 * @exception  SecurityException  if the current thread cannot modify
 *               this thread.
 * @see        #getPriority
 * @see        #checkAccess()
 * @see        #getThreadGroup()
 * @see        #MAX_PRIORITY
 * @see        #MIN_PRIORITY
 * @see        ThreadGroup#getMaxPriority()
 */
public final void setPriority(int newPriority) {
    ThreadGroup g;
    checkAccess();
    if (newPriority > MAX_PRIORITY || newPriority < MIN_PRIORITY) {
        throw new IllegalArgumentException();
    }
    if((g = getThreadGroup()) != null) {
        if (newPriority > g.getMaxPriority()) {
            newPriority = g.getMaxPriority();
        }
        setPriority0(priority = newPriority);
    }
}

在Java中，线程的优先级分为【1~10】10个等级，从代码中我们也能看到，如果小于1或者大于10，则会抛出

IllegalArgumentException异常。

JDK中使用三个常量来预定义线程的优先级：

 /**
  * The minimum priority that a thread can have.
  */
 public final static int MIN_PRIORITY = 1;

/**
  * The default priority that is assigned to a thread.
  */
 public final static int NORM_PRIORITY = 5;

 /**
  * The maximum priority that a thread can have.
  */
 public final static int MAX_PRIORITY = 10;

线程优先级的特性：

  • 继承性：比如A线程启动B线程，则B线程的优先级与A是一样的。设置A线程的优先级为6那么B线程也就是6。
  • 规则性：线程优先级等级差距很大的时候，谁先执行完与代码的调用顺序无关。CPU尽量将资源让给优先级比较高的线程
  • 随机性：优先级高的线程不一定每次都先执行完。优先级相近越能看出随机性。

优先级高的代码执行速度更快？

这是一个相对的问题，因为优先级高的会占用更多的时间片，相同的任务量能够更早的完成。或者说相同时间内可以完成更多的操作。但实际上CPU处理的速度是一样的。

9、守护线程

守护线程是一种特殊的线程，任何一个守护线程都是整个（没错是整个）JVM中所有非守护线程的“保姆”，只要当前JVM实例中存在任何一个非守护线程没有结束，守护线程就在工作，只有当最后一个非守护线程结束时，守护线程才能随着JVM一同结束工作。Daemon的作用就是为其他线程的运行提供便利服务，守护线程最经典的应用就是GC（垃圾回收器）。

让一个线程成为守护线程的方法是setDaemon(true);

以上是关于Java多线程基础的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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