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Java线程：概念与原理
一、进程与线程

进程是指一个内存中运行的应用程序，每个进程都有自己独立的一块内存空间，即进程空间或（虚空间）。进程不依赖于线程而独立存在，一个进程中可以启动多个线程。比如在Windows系统中，一个运行的exe就是一个进程。

线程是指进程中的一个执行流程，一个进程中可以运行多个线程。比如java.exe进程中可以运行很多线程。线程总是属于某个进程，线程没有自己的虚拟地址空间，与进程内的其他线程一起共享分配给该进程的所有资源。

“同时”执行是人的感觉，在线程之间实际上轮换执行。

进程在执行过程中拥有独立的内存单元，进程有独立的地址空间，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。

线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。

进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动，进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源（如程序计数器,一组寄存器和栈），但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。

线程有自己的堆栈和局部变量，但线程之间没有单独的地址空间，一个线程包含以下内容：

    一个指向当前被执行指令的指令指针；
    一个栈；
    一个寄存器值的集合，定义了一部分描述正在执行线程的处理器状态的值
    一个私有的数据区。

我们使用Join()方法挂起当前线程，直到调用Join()方法的线程执行完毕。该方法还存在包含参数的重载版本，其中的参数用于指定等待线程结束的最长时间（即超时）所花费的毫秒数。如果线程中的工作在规定的超时时段内结束，该版本的Join()方法将返回一个布尔量True。

简而言之：

    一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程。

    线程的划分尺度小于进程，使得多进程程序的并发性高。

    另外，进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。

    线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。

    从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。

    在Java中，每次程序运行至少启动2个线程：一个是main线程，一个是垃圾收集线程。因为每当使用java命令执行一个类的时候，实际上都会启动一个JVM，每一个JVM实际上就是在操作系统中启动了一个进程。

二、实例化线程

1、如果是扩展java.lang.Thread类的线程，继承Thread类，则直接new即可。

/**
 * 测试扩展Thread类实现的多线程程序
 */  
public class TestThread extends Thread {  
    public TestThread(String name){  
       super(name);  
    }  
    @Override  
    public void run() {  
       for(int i=0;i<5;i++){  
           for(long k=0;k<100000000;k++);  
           System.out.println(this.getName()+":"+i);  
       }  
    }  
    public static void main(String[] args){  
       Thread t1=new TestThread("李白");  
       Thread t2=new TestThread("屈原");  
       t1.start();  
       t2.start();        
    }  
}  

 
2、如果是实现了java.lang.Runnable接口的类，则用Thread的构造方法；

    /**
     * 实现Runnable接口的类
     */  
    public class RunnableImpl implements Runnable{  
        private Stringname;  
        public RunnableImpl(String name) {  
           this.name = name;  
        }  
        @Override  
        public void run() {  
           for (int i = 0; i < 5; i++) {  
               for(long k=0;k<100000000;k++);  
               System.out.println(name+":"+i);  
           }       
        }  
    }  
       
    /**
     * 测试Runnable类实现的多线程程序
     */  
    public class TestRunnable {  
       
        public static void main(String[] args) {  
           RunnableImpl ri1=new RunnableImpl("李白");  
           RunnableImpl ri2=new RunnableImpl("屈原");  
           Thread t1=new Thread(ri1);  
           Thread t2=new Thread(ri2);  
           t1.start();  
           t2.start();  
        }  
    }  
 

三、启动线程

在线程的Thread对象上调用start()方法，而不是run()或者别的方法。

在调用start()方法之前：线程处于新状态中，新状态指有一个Thread对象，但还没有一个真正的线程。

在调用start()方法之后：发生了一系列复杂的事情——

    启动新的执行线程（具有新的调用栈）；

    该线程从新状态转移到可运行状态；

    当该线程获得机会执行时，其目标run()方法将运行。

注意：对Java来说，run()方法没有任何特别之处。像main()方法一样，它只是新线程知道调用的方法名称（和签名）。因此，在Runnable上或者Thread上调用run方法是合法的。但并不启动新的线程。
四、一些常见问题

    1、线程的名字，一个运行中的线程总是有名字的，名字有两个来源，一个是虚拟机自己给的名字，一个是你自己的定的名字。在没有指定线程名字的情况下，虚拟机总会为线程指定名字，并且主线程的名字总是mian，非主线程的名字不确定。

    2、线程都可以设置名字，也可以获取线程的名字，连主线程也不例外。

    3、获取当前线程的对象的方法是：Thread.currentThread()；

    4、在上面的代码中，只能保证：每个线程都将启动，每个线程都将运行直到完成。一系列线程以某种顺序启动并不意味着将按该顺序执行。对于任何一组启动的线程来说，调度程序不能保证其执行次序，持续时间也无法保证。

    5、当线程目标run()方法结束时该线程完成。

    6、**一旦线程启动，它就永远不能再重新启动。只有一个新的线程可以被启动，并且只能一次。一个可运行的线程或死线程可以被重新启动。**

    7、线程的调度是JVM的一部分，在一个CPU的机器上上，实际上一次只能运行一个线程。一次只有一个线程栈执行。JVM线程调度程序决定实际运行哪个处于可运行状态的线程。

    众多可运行线程中的某一个会被选中做为当前线程。可运行线程被选择运行的顺序是没有保障的。

    8、尽管通常采用队列形式，但这是没有保障的。队列形式是指当一个线程完成“一轮”时，它移到可运行队列的尾部等待，直到它最终排队到该队列的前端为止，它才能被再次选中。事实上，我们把它称为可运行池而不是一个可运行队列，目的是帮助认识线程并不都是以某种有保障的顺序排列而成一个一个队列的事实。

    9、尽管我们没有无法控制线程调度程序，但可以通过别的方式来影响线程调度的方式。

   
Java线程：线程状态的转换
一、阻止线程执行

对于线程的阻止，考虑一下三个方面：
1、睡眠：Thread.sleep方法
Thread.sleep(longmillis)和Thread.sleep(long millis, int nanos)静态方法强制当前正在执行的线程休眠（暂停执行），以“减慢线程”。当线程睡眠时，它入睡在某个地方，在苏醒之前不会返回到可运行状态。当睡眠时间到期，则返回到可运行状态。

线程睡眠的原因：线程执行太快，或者需要强制进入下一轮，因为Java规范不保证合理的轮换。

睡眠的实现：调用静态方法。
2、线程的优先级和线程让步yield()
线程的让步是通过Thread.yield()来实现的。yield()方法的作用是：暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程(同优先级的)。
要理解yield()，必须了解线程的优先级的概念。线程总是存在优先级，优先级范围在1~10之间。
注意：当设计多线程应用程序的时候，一定不要依赖于线程的优先级。因为线程调度优先级操作是没有保障的，只能把线程优先级作用作为一种提高程序效率的方法，但是要保证程序不依赖这种操作。
设置线程的优先级：线程默认的优先级是创建它的执行线程的优先级。可以通过setPriority(int newPriority)更改线程的优先级(1~10)。

    Thread t = new MyThread();  
    t.setPriority(8);  
    t.start();  
 

yield()应该做的是让当前运行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机会。因此，使用yield()的目的是让相同优先级的线程之间能适当的轮转执行。但是，实际中无法保证yield()达到让步目的，因为让步的线程还有可能被线程调度程序再次选中。

结论：yield()从未导致线程转到等待/睡眠/阻塞状态。在大多数情况下，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。
4、join()方法

Thread的非静态方法join()让一个线程B“加入”到另外一个线程A的尾部。在A执行完毕之前，B不能工作。即A.join()

  public static void main(String[] args) {
    Thread thread1 = new Thread(new JoinTester01("One"));
    Thread thread2 = new Thread(new JoinTester01("Two"));
    thread1.start();
    thread2.start();
    
    try {
        thread1.join();
        thread2.join();
    } catch (InterruptedException e) {
        // TODO Auto-generated catch block
        e.printStackTrace();
    }
    //*******1与2执行完才会执行下面***********//
    System.out.println("Main thread is finished");
    }
 

小结

到目前位置，介绍了线程离开运行状态的3种方法：

1、调用Thread.sleep()：使当前线程睡眠至少多少毫秒（尽管它可能在指定的时间之前被中断）。

2、调用Thread.yield()：不能保障太多事情，尽管通常它会让当前运行线程回到可运行性状态，使得有相同优先级的线程有机会执行。

3、调用join()方法：保证当前线程停止执行，直到该线程所加入的线程完成为止。然而，如果它加入的线程没有存活，则当前线程不需要停止。

除了以上三种方式外，还有下面几种特殊情况可能使线程离开运行状态：

1、线程的run()方法完成。

2、在对象上调用wait()方法（不是在线程上调用）。

3、线程不能在对象上获得锁定，它正试图运行该对象的方法代码。

4、线程调度程序可以决定将当前运行状态移动到可运行状态，以便让另一个线程获得运行机会，而不需要任何理由。
Java线程：线程的同步与锁

一、同步问题
线程的同步是为了防止多个线程访问一个数据对象时，对数据造成的破坏。

二、同步和锁定

1、锁的原理

Java中每个对象都有一个内置锁。

当程序运行到非静态的synchronized同步方法上时，自动获得与正在执行代码类的当前实例（this实例）有关的锁。获得一个对象的锁也称为获取锁、锁定对象、在对象上锁定或在对象上同步。

当程序运行到synchronized同步方法或代码块时才该对象锁才起作用。

一个对象只有一个锁。所以，如果一个线程获得该锁，就没有其他线程可以获得锁，直到第一个线程释放（或返回）锁。这也意味着任何其他线程都不能进入该对象上的synchronized方法或代码块，直到该锁被释放。
释放锁是指持锁线程退出了synchronized同步方法或代码块。


    public int fix(int y) {  
           synchronized (this) { //当前对象锁 this也可为某个实例对象
               x = x - y;  
           }  
           return x;  
       }  
 

线程同步小结

    1、线程同步的目的是为了保护多个线程反问一个资源时对资源的破坏。

    2、线程同步方法是通过锁来实现，每个对象都有切仅有一个锁，这个锁与一个特定的对象关联，线程一旦获取了对象锁，其他访问该对象的线程就无法再访问该对象的其他同步方法。

    3、对于静态同步方法，锁是针对这个类的，锁对象是该类的Class对象。静态和非静态方法的锁互不干预。一个线程获得锁，当在一个同步方法中访问另外对象上的同步方法时，会获取这两个对象锁。

    4、对于同步，要时刻清醒在哪个对象上同步，这是关键。

    5、编写线程安全的类，需要时刻注意对多个线程竞争访问资源的逻辑和安全做出正确的判断，对“原子”操作做出分析，并保证原子操作期间别的线程无法访问竞争资源。

    6、当多个线程等待一个对象锁时，没有获取到锁的线程将发生阻塞。
    7、死锁是线程间相互等待锁锁造成的，在实际中发生的概率非常的小。真让你写个死锁程序，不一定好使，呵呵。但是，一旦程序发生死锁，程序将死掉。
 

Java线程：线程的交互
一、线程交互的基础知识

void notify()——唤醒在此对象监视器上等待的单个线程。

void notifyAll()——唤醒在此对象监视器上等待的所有线程。

void wait()——导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的 notify()方法或 notifyAll()方法

void wait(longtimeout)——导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的 notify()方法或 notifyAll()方法，或者超过指定的时间量。

void wait(longtimeout, int nanos)——导致当前的线程等待，直到其他线程调用此对象的 notify()方法或 notifyAll()方法，或者其他某个线程中断当前线程，或者已超过某个实际时间量。

关于等待/通知，要记住的关键点是：
必须从同步环境内调用wait()、notify()、notifyAll()方法。线程不能调用对象上等待或通知的方法，除非它拥有那个对象的锁。
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原文作者：微笑smiled
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_43896747/article/details/86254391