Java—多线程基础

多线程基础

基本概念

进程

所谓进程就是运行在操做系统的一个任务，进程是计算机任务调度的一个单位，操做系统在启动一个程序的时候，会为其建立一个进程，JVM就是一个进程。进程与进程之间是相互隔离的，每一个进程都有独立的内存空间。

计算机实现并发的原理是：CPU分时间片，交替执行，宏观并行，微观串行。同理，在进程的基础上分出更小的任务调度单元就是线程，咱们所谓的多线程就是一个进程并发多个线程。

线程

在上面咱们提到，一个进程能够并发出多个线程，而线程就是最小的任务执行单元，具体来讲，一个程序顺序执行的流程就是一个线程，咱们常见的main就是一个线程（主线程）。

线程的组成

想要拥有一个线程，有这样的一些不可或缺的部分，主要有：CPU时间片，数据存储空间，代码。

CPU时间片都是有操做系统进行分配的，数据存储空间就是咱们常说的堆空间和栈空间，在线程之间，堆空间是多线程共享的，栈空间是互相独立的，这样作的好处不只在于方便，也减小了不少资源的浪费。代码就不作过多解释了，没有代码搞个毛的多线程。

线程的建立和启动

传统建立线程有两种方式

1. 继承Thread类，覆盖run方法
2. 实现Runnable接口，覆盖run方法

Runnable并非线程对象，而是一个任务对象。那么Runnable和Thread有什么样的关系呢？

经过查阅API，咱们发现建立一个线程除了使用Thread的无参构造方法之外有一个有参构造方法是这样 ：Thread(Runnable target)，经过这个方法会分配一个新的Thread 对象。

其中的参数是一个类型为Runnable的target属性。

Runnable接口最大的做用就是为非Thread子类的类提供了一种实现线程的方式，只须要实现Runnable接口就能够借助Thread建立一个线程；另外一方面，若是只想重写run方法，不想获得其余的Thread的方法，实现Runnable是一个好的选择。

JDK1.5

线程池

ExecutorService（线程池 interface）

//经过工具类中的方法可以新建一个线程池，用ExecutorService接受
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(2);

Callable对象

相似于Runnable（描述任务的interface）。

//建立一个Callable的实现类
Callable<Integer> task1 = new Callable<Integer>(){
  public Integer call() throws Exception{
    int result = 0;
    for(int i=2;i<=100;i+=2){
      result += i;
      Thread.sleep;
    }
      return result;
  }
  
}

//用Future对象接收fask1的返回值  将任务提交给线程池
Future<Integer> f = es.submit(task1);
//经过get方法获取Future中的值 在这个时候主线程主动的调取get  若是分支线程尚未结束，主线程会在这里阻塞
int result = f1.get();
//关闭线程池
es.shutdown();

从以上这段代码咱们能够看到不少不同的地方，首先在Callable对象中是能够抛出异常的，其次有返回值，在这个基础上也就引出了一个新的问题，若是接收该线程的对象？JDK1.5中也给出了解决的方法是Future对象.

启动线程

在这里咱们须要明白，上面两种方式并不会让咱们获得真正的线程，只是获得了线程对象，只有启动线程，才算获得了真正的线程。

经过执行start()方法可以启动一个线程，可是启动线程并非当即执行，成功启动的线程会处于就绪状态，何时执行须要等到拿到时间片以后。

线程的分类

用户线程和守护(Daemon)线程。

守护线程：守护线程会一直运行，直到其余非守护线程都结束的时候，才会结束。有一个典型的守护线程就是：垃圾回收线程，和虚拟机共存亡，直到虚拟机中没有任何线程的时候虚拟机关闭的时候才会终止，简单说就是虚拟机在，它就在，虚拟机亡便亡。

线程的状态

上面咱们提到过，一个线程在启动以后不会立马执行，而是处于就绪状态（Ready），就绪状态就是线程的状态的一种，处于这种状态的线程意味着一切准备就绪， 须要等待系统分配到时间片。为何没有立马运行呢，由于同一时间只有一个线程可以拿到时间片运行，新线程启动的时候让它启动的线程（主线程）正在运行，只有等主线程结束，它才有机会拿到时间片运行。

线程的状态：初始状态（New），就绪状态（Ready），运行状态（Running）（特别说明：在语法的定义中，就绪状态和运行状态是一个状态Runable），等待状态（Waitering），终止状态（Terminated）

RUNNABLE），等待状态（Waitering），终止状态（Terminated）

初始状态（New）

线程对象被建立出来，即是初始状态，这时候线程对象只是一个普通的对象，并非一个线程。

Runable

就绪状态（Ready）：执行start方法以后，进入就绪状态，等待被分配到时间片。

运行状态（Running）：拿到CPU的线程开始执行。处于运行时间的线程并非永久的持有CPU直到运行结束，极可能没有执行完毕时间片到期，就被收回CPU的使用权了，以后将会处于等待状态。

等待状态（Waiting）

等待状态分为有限期等待和无限期等待，所谓有限期等待是线程使用sleep方法主动进入休眠，有必定的时间限制，时间到期就从新进入就绪状态，再次等待被CPU选中。

而无限期等待就有些不一样了，无限期并非指永远的等待下去，而是指没有时间限制，可能等待一秒也可能不少秒。至于进入等待的缘由也不尽相同，多是由于CPU时间片到期，也多是由于一个比较耗时的操做（数据库），或者主动的调用join方法。

wait和sleep的区别

wait	sleep
wait()方法是Object类里的方法	sleep()是Thread类的static(静态)的方法
wait()睡眠时，释放对象锁	sleep()睡眠时，保持对象锁，仍然占有该锁
经常使用于线程间通讯	经常使用于暂停执行
wait和notify/notifyAll是成对出现的, 必须在synchronize块中被调用

阻塞状态（Blocked）

在我看来，阻塞状态其实是一种比较特殊的等待状态，处于其余等待状态的线程是在等着别的线程执行结束，等着拿CPU的使用权；而处于阻塞状态的线程等待的不只仅是CPU的使用权，主要是锁标记，没有拿到锁标记，即使是CPU有空也没有办法执行。（关于锁见下节：线程同步）

等待和阻塞的区别

等待	阻塞
已经拿到锁对象，或者说不存在拿不到执行不了的状况	等待拿到锁对象
等待被唤醒	等待拿到锁对象

终止线程（Terminated）

已经终止的线程会处于该种状态。

总结

整体上来讲，做为一个线程挺倒霉的，首先，不会知道本身何时被选中；其次在执行过程当中随时可能被打断让出CPU，最后碰到数据库等耗时的操做也要让出CPU去等待，而且就算数据准备好了， 仍然须要等着被挑选。