Java基础——线程

1、什么是线程

线程（Thread）是并发编程的基础，也是程序执行的最小单元，它依托进程而存在，一个进程中可以包含多个线程，多线程可以共享一块内存空间和一组系统资源，因此线程之间的切换更加节省资源、更加轻量化，也因此被称为轻量级的进程

线程的状态在 JDK 1.5 之后以枚举的方式被定义在 Thread 的源码中，共有6个状态：

//线程状态源码
public enum State {
       
 　　  NEW,  //新建状态，线程被创建出来，但尚未启动时的线程状态
       
 　　　RUNNABLE,  //就绪状态，表示可以运行的线程状态，它可能正在运行，或者是在排队等待操作系统给它分配 CPU 资源
       
　　   BLOCKED, //阻塞等待锁的线程状态，表示处于阻塞状态的线程正在等待监视器锁，比如等待执行 synchronized 代码块或者使用 synchronized 标记的方法
      
  　　 WAITING, //等待状态，一个处于等待状态的线程正在等待另一个线程执行某个特定的动作，比如，一个线程调用了 Object.wait() 方法，那它就在等待另一个线程调用 Object.notify() 或 Object.notifyAll() 方法
        
　　　　TIMED_WAITING, //计时等待状态，和等待状态（WAITING）类似，它只是多了超时时间，比如调用了有超时时间设置的方法 Object.wait(long timeout) 和 Thread.join(long timeout) 等这些方法时，它才会进入此状态
        
　　　　TERMINATED;//终止状态，表示线程已经执行完成
    }

线程的工作模式是：先要创建线程并指定线程需要执行的业务方法，此时状态是NEW

　　　　　　　　   再调用线程的 start() 方法，线程就从 NEW（新建）状态变成了 RUNNABLE（就绪）

　　　　　　　　   线程会判断要执行的方法中有没有 synchronized 同步代码块，如果有并且其他线程也在使用此锁，那么线程就会变为 BLOCKED（阻塞等待），当其他线程使用完此锁之后，线程会继续执行剩余的方法。

　　　　　　　　　当遇到 Object.wait() 或 Thread.join() 方法时，线程会变为 WAITING（等待状态）

　　　　　　　　　当遇到 Object.wait() 或 Thread.join() 方法时，如果是带了超时时间的等待方法，那么线程会进入 TIMED_WAITING（计时等待）

　　　　　　　　　当有其他线程执行了 notify() 或 notifyAll() 方法之后，线程被唤醒继续执行剩余的业务方法，直到方法执行完成为止，此时线程状态是TERMINATED

2、BLOCKED（阻塞等待）和 WAITING（等待）有什么区别？

状态形成的调用方法不同，BLOCKED 是当前线程还处于活跃状态，只是在阻塞等待其他线程使用完某个锁资源；而 WAITING 则是因为自身调用了 Object.wait() 或着是 Thread.join() 又或者是 LockSupport.park() 而进入等待状态，只能等待其他线程执行某个特定的动作才能被继续唤醒

3、创建线程的方式

继承Thread类创建线程类，并重写该类的run方法

实现runnable接口，并重写该接口的run()方法

实现Callable接口的实现类，并实现call()方法，使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动新线程

4、sleep()和wait()方法的区别

sleep()方法是Thread类的方法，通过其定义可知是个native方法，在指定的时间内阻塞线程的执行。而且从其注释中可知，并不会失去对任何监视器(monitors)的所有权，也就是说不会释放锁，仅仅会让出cpu的执行权

 public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;

wait()方式是基类Object的方法，其实也是个native方法，该方法会调用后不仅会让出cpu的执行权，还会释放锁(即monitor的所有权)，并且进入wait set中，知道其他线程调用notify()或者notifyall()方法，或者指定的timeout到了，才会从wait set中出来，并重新竞争锁

 public final void wait() throws InterruptedException {
      wait(0);
 }

5、start()和run()方法的区别

start() 方法属于 Thread 自身的方法，并且使用了 synchronized 来保证线程安全

start() 方法可以开启多线程，让线程从 NEW 状态转换成 RUNNABLE 状态

start() 方法不能被多次调用，否则会抛出 java.lang.IllegalStateException

start()方法让一个新线程进入就绪队列等待分配cpu，分到cpu后才调用实现的run()方法

public synchronized void start() {
    // 状态验证，不等于 NEW 的状态会抛出异常
    if (threadStatus != 0)
        throw new IllegalThreadStateException();
    // 通知线程组，此线程即将启动

    group.add(this);
    boolean started = false;
    try {
        start0();
        started = true;
    } finally {
        try {
            if (!started) {
                group.threadStartFailed(this);
            }
        } catch (Throwable ignore) {
            // 不处理任何异常，如果 start0 抛出异常，则它将被传递到调用堆栈上
        }
    }
}

run()方法是Runnable 的抽象方法，必须由调用类重写此方法，重写的 run() 方法其实就是此线程要执行的业务方法

run() 方法只是一个普通的调用线程的方法

run() 方法可以进行多次调用

直接调用run()方法，当前线程去执行run()方法的逻辑代码，而不是去开一条新线程

//Runnable 接口中run方法
@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    public abstract void run();
}

//Thread源码中重写的Runnable接口中run方法
public class Thread implements Runnable {
  private Runnable target;
  @Override
  public void run() {
      if (target != null) {
          target.run();
      }
  }
}

//使用时重写Thread的run()方法
public class A extends Thread {
    @Override
    public void run() {
      //业务逻辑代码
    }
}    

6、线程优先级

Thread中设置优先级属性的源码：

// 线程可以拥有的最小优先级
public final static int MIN_PRIORITY = 1;

// 线程默认优先级
public final static int NORM_PRIORITY = 5;

// 线程可以拥有的最大优先级
public final static int MAX_PRIORITY = 10

线程的优先级可以理解为线程抢占 CPU 时间片的概率，优先级越高的线程优先执行的概率就越大，但并不能保证优先级高的线程一定先执行，我们可以通过 Thread.setPriority() 来设置优先级

public final void setPriority(int newPriority) {
        ThreadGroup g;
        checkAccess();
        //判断要设置的优先级是否在允许的范围内
        if (newPriority > MAX_PRIORITY || newPriority < MIN_PRIORITY) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }
        if((g = getThreadGroup()) != null) {
            if (newPriority > g.getMaxPriority()) {
               // 优先级如果超过线程组的最高优先级，则把优先级设置为线程组的最高优先级
                newPriority = g.getMaxPriority();
            }
            setPriority0(priority = newPriority);
        }
    }    

7、join()方法

一个线程中调用 other.join() ，这时候当前线程会让出执行权给 other 线程，直到 other 线程执行完或者过了超时时间之后再继续执行当前线程

public final void join() throws InterruptedException {
        join(0);
   }

public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException {
        long base = System.currentTimeMillis();
        long now = 0;
        //超时时间不能小于 0
        if (millis < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
        }
       // 等于 0 表示无限等待，直到线程执行完为之
        if (millis == 0) {
            // 判断子线程 (其他线程) 为活跃线程，则一直等待
            while (isAlive()) {
                wait(0);
            }
        } else {
           //循环判断
            while (isAlive()) {
                long delay = millis - now;
                if (delay <= 0) {
                    break;
                }
                wait(delay);
                now = System.currentTimeMillis() - base;
            }
        }
    }

8、yield()方法

yield() 方法表示给线程调度器一个当前线程愿意出让 CPU 使用权的暗示，但是线程调度器可能会忽略这个暗示，线程调度器不一定会采纳 yield() 出让 CPU 使用权的建议，从而导致了不稳定的结果

public static native void yield();

9、Runnable接口和Callable接口

Runnable接口,Runnable没有返回值,抛出的异常只能内部消化，不能继续往上抛

@FunctionalInterface
public interface Runnable {

    public abstract void run();
}

Callable接口，可以有返回值，需要调用FutureTask.get()得到，此方法会阻塞主进程的继续往下执行，如果不调用不会阻塞，call()方法允许抛出异常

@FunctionalInterface
public interface Callable<V> {

    V call() throws Exception;
}

10、守护线程

守护线程（即daemon thread），是个服务线程，准确地来说就是服务其他的线程

11、notify()和 notifyAll()区别

线程调用了对象的 wait()方法，那么线程便会处于该对象的等待池中，等待池中的线程不会去竞争该对象的锁

notify()会唤醒该对象的等待池中一个线程进入锁池，等待锁竞争

notifyAll()会唤醒该对象的等待池中所有线程进入锁池，等待锁竞争