多线程

1. 程序和进程区别

2. 多线程实现

Thread 类位于 java.lang 中，表示进程中的执行线程。实现多线程有两种方式：

• 继承 Thread

class MyThread extends Thread {

    @Override
    public void run() {
        
    }
}
public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread t1 = new MyThread();
        t1.start();
    }
}

• 实现 Runnable 接口

class MyRun implements Runnable {

    @Override
    public void run() {
        
    }
}
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        MyRun run = new MyRun();
        Thread t1 = new Thread(run);
        t1.start();
    }
}

多线程提高了cpu利用率，但程序的复杂度也随之增加。一旦线程开始执行，很难通过其他方式控制线程的轨迹。多个线程抢占CPU导致线程的运行轨迹不确定。

总结：

1. 多线程抢占CPU执行，可能在任意位置被切换出去(挂起)。
2. 多线程抢占到CPU后，从上次挂起的位置开始执行(先恢复上次的执行堆栈)。
3. 多线程都可以独立运行，相互不干扰，多个线程都可以能访问共享资源，很容易导致数据错乱！！！

3. 线程的生命周期

• 新生状态

用new关键字建立一个线程后，该线程对象就处于新生状态。

处于新生状态的线程有自己的内存空间，通过调用start()方法进入就绪状态。

• 就绪状态

处于就绪状态线程具备了运行条件，但还没分配到CPU，处于线程就绪队列，等待系统为其分配CPU。

当系统选定一个等待执行的线程后，它就会从就绪状态进入执行状态，该动作称为“CPU调度”。

• 运行状态

在运行状态的线程执行自己的run方法中代码,直到等待某资源而阻塞或完成任何而死亡。

如果在给定的时间片内没有执行结束，就会被系统给换下来回到等待执行状态。

• 阻塞状态

处于运行状态的线程在某些情况下，如执行了sleep(睡眠)方法，或等待I/O设备等资源，将让出CPU并暂时停止自己运行，进入阻塞状态。

在阻塞状态的线程不能进入就绪队列。只有当引起阻塞的原因消除时，如睡眠时间已到，或等待的I/O设备空闲下来，线程便转入就绪状态，重新到就绪队列中排队等待，被系统选中后从原来停止的位置开始继续执行。

• 死亡状态

死亡状态是线程生命周期中的最后一个阶段。线程死亡的原因有三个，一个是正常运行

的线程完成了它的全部工作；另一个是线程被强制性地终止，如通过stop方法来终止一个

线程（不推荐使用）；三是线程抛出未捕获的异常。

4. 线程常用方法

4.1 线程优先级

public static void main(String[] args) {
        
        System.out.println(Thread.MIN_PRIORITY);
        System.out.println(Thread.MAX_PRIORITY);
        System.out.println(Thread.NORM_PRIORITY);
        
        //主线程的优先级（默认优先级）
        System.out.println(Thread.currentThread().getPriority());
        
        
        Thread01 t1 = new Thread01();
        // 设置线程的优先级
        t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        t1.start();
        
        
        Thread01 t2 = new Thread01();
        // 设置线程的优先级
        t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        t2.start();    
}

线程优先级高，被cpu调度的概率大，不表示一定先运行。

4.2 isAlive()

//判断线程是否处于活动状态。
Thread01 t1 = new Thread01();
System.out.println(t1.isAlive());
t1.start();
System.out.println(t1.isAlive());
//线程调用start之后就处于活动状态。

4.3 join()

调用该方法的线程强制执行，其它线程处于阻塞状态，该线程执行完毕后，其它线程再执行

join 称为线程的强制执行，有可能被外界中断产生InterruptedException 中断异常。

4.4 sleep()

在指定的毫秒数内让当前正在执行的线程休眠（暂停执行）。休眠的线程进入阻塞状态。

public static void main(String[] args) {
        
        Thread03 t = new Thread03("线程A");
        t.start();
        
        Thread mainThread = Thread.currentThread();
        System.out.println(mainThread.getName()+"即将进入休眠");
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        
        // 中断线程
        t.interrupt();
        
        System.out.println(mainThread.getName()+"休眠完成");
}

4.5 yield()

当前线程给cpu调度器一个暗示，暗示其想礼让一次其拥有的cpu，CPU调度者也可以忽略这次暗示。此时当前线程进入就绪状态。

4.6 线程的终止

推荐用 interrupt() 方法去中断正在执行的线程，而在线程内部一定要写捕获中断的异常。通过异常处理机制正常结束线程。

5 线程的安全问题（线程同步）

线程在执行过程中，通过cpu的调度，执行轨迹不确定，对共享资源的访问很容易造成数据的错误。我们称这个错乱称为线程安全问题。

5.1 同步概念

原子性操作:一个操作要么一次性做完，要么根本不开始，不存在中间状态。

同步就是让操作保持原子性！java提供两种方式实现同步。

5.2 同步代码块

形式：

synchronized (mutex) {
   // .. .
}

把所有的同步操作放到同步代码块中，mutex 称为互斥锁/同步锁。对共享资源进行加锁实现同步。一般用共享资源作为同步锁，也称同步监视器。

事实上，同步锁并没有“锁住”作为同步锁的对象，其它进程还是可以访问此对象的属性和方法。当线程执行到同步代码块处时，会检测同步锁对象是否已经被加锁了：若已经加锁，线程进入阻塞状态，等待同步锁被解开后再进入就绪状态；若未加锁，线程将同步锁加锁，并执行内部代码。我理解的锁其实只是一种标记，当以同一个对象作为同步锁的同步代码块需要执行时，都会检测此对象是否被标记加锁从而判断是否能继续执行，并不是很多人理解的此时该对象只能由此线程访问。

5.3 同步方法

把普通方法用 synchronized 修饰，同步方法的同步监视器就是 this。相当于 synchronized（this）

5.4 线程间通信

可以使用 wait() 和 notify() 两个方法实现线程间的通信，这两个方法在 Object 类内被定义。通过查看 API 可以知道，这两个方法必须在同步代码块内或者同步方法内使用，同时调用该方法的对象要和同步监视器对象相同。

当线程获取对象锁后，可以调用 mutex.wait() 方法，主动交出对象锁，并让自己进入阻塞状态，等待别的进程调用 mutex.notify() 方法，将其唤醒进入就绪状态。值得注意的是，当某个线程调用 notify 方法时，总会将同步的代码块/方法执行完后，才执行唤醒。