Java基础之多线程简述

　　首先，要辨析进程与线程的概念：

　　进程是程序执行的过程，它持有资源和线程，相对于程序本身而言具有动态性。

　　线程是系统中最小的执行单元，同一个进程中可能有多个线程，它们共享该进程持有的资源。线程的通信也称为线程的交互，方式主要有互斥和同步。同步是指线程之间通过共同协作完成某项工作，线程间具有次序性；互斥是指线程间对某一资源的竞争，一次只能有一个线程访问该资源。

　　介绍完了这些基本概念，下面简单介绍一下Java对多线程的支持.

　　java中通过类Thread和接口Runnable来实现多线程的操作。它们都有一个run方法来指定线程工作时执行的代码。

Thread类的常用方法

　　使用多线程有两种方式，一种是直接继承Thread类，一种是实现Runnable接口

• 继承Thread类，在run方法中指定需要线程执行的代码，通过getName()和setName()方法去访问线程名称。通过该类对象的start方法来开启线程。
• 实现Runnable接口,重写run方法来指定需要线程执行的代码，然后把该类的对象作为参数传递给Thread对象来执行。

　　另外，通过volatile关键字声明的成员变量可以保证当其他线程修改该成员变量后，本线程可以正确读取到此成员变量的值。

　　请结合OS中进程的5态来思考。以下线程状态和方法的介绍来自DreamSea（张小哲）

• 新生状态（New）：当一个线程的实例被创建即使用new关键字和Thread类或其子类创建一个线程对象后，此时该线程处于新生(new)状态，处于新生状态的线程有自己的内存空间，但该线程并没有运行，此时线程还不是活着的（not alive）；
• 就绪状态（Runnable）：通过调用线程实例的start()方法来启动线程使线程进入就绪状态(runnable)；处于就绪状态的线程已经具备了运行条件，但还没有被分配到CPU即不一定会被立即执行，此时处于线程就绪队列，等待系统为其分配CPCU，等待状态并不是执行状态； 此时线程是活着的（alive）；
• 运行状态（Running）：一旦获取CPU(被JVM选中)，线程就进入运行(running)状态，线程的run()方法才开始被执行；在运行状态的线程执行自己的run()方法中的操作，直到调用其他的方法而终止、或者等待某种资源而阻塞、或者完成任务而死亡；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线程的等待状态；此时线程是活着的（alive）；
• 阻塞状态（Blocked）：通过调用join()、sleep()、wait()或者资源被暂用使线程处于阻塞(blocked)状态；处于Blocking状态的线程仍然是活着的（alive）
• 死亡状态（Dead）：当一个线程的run()方法运行完毕或被中断或被异常退出，该线程到达死亡(dead)状态。此时可能仍然存在一个该Thread的实例对象，当该Thread已经不可能在被作为一个可被独立执行的线程对待了，线程的独立的call stack已经被dissolved。一旦某一线程进入Dead状态，他就再也不能进入一个独立线程的生命周期了。对于一个处于Dead状态的线程调用start()方法，会出现一个运行期(runtime exception)的异常；处于Dead状态的线程不是活着的（not alive）。

Ø线程的方法（Method）、属性（PRoperty）

1）优先级（priority）

每个类都有自己的优先级，一般property用1-10的整数表示，默认优先级是5，优先级最高是10；优先级高的线程并不一定比优先级低的线程执行的机会高，只是执行的机率高；默认一个线程的优先级和创建他的线程优先级相同；

2）Thread.sleep()/sleep(long millis)

当前线程睡眠/millis的时间（millis指定睡眠时间是其最小的不执行时间，因为sleep(millis)休眠到达后，无法保证会被JVM立即调度）；sleep()是一个静态方法(static method) ，所以他不会停止其他的线程也处于休眠状态；线程sleep()时不会失去拥有的对象锁。 作用：保持对象锁，让出CPU，调用目的是不让当前线程独自霸占该进程所获取的CPU资源，以留一定的时间给其他线程执行的机会；

3）Thread.yield()

让出CPU的使用权，给其他线程执行机会、让同等优先权的线程运行（但并不保证当前线程会被JVM再次调度、使该线程重新进入Running状态），如果没有同等优先权的线程，那么yield()方法将不会起作用。

4）thread.join()

使用该方法的线程会在此之间执行完毕后再往下继续执行。

5）object.wait() 当一个线程执行到wait()方法时，他就进入到一个和该对象相关的等待池(Waiting Pool)中，同时失去了对象的机锁—暂时的，wait后还要返还对象锁。当前线程必须拥有当前对象的锁，如果当前线程不是此锁的拥有者，会抛出IllegalMonitorStateException异常,所以wait()必须在synchronized block中调用。sleep()和wait()方法的最大区别是：sleep()睡眠时，保持对象锁，仍然占有该锁；而wait()睡眠时，释放对象锁。但是wait()和sleep()都可以通过interrupt()方法打断线程的暂停状态，从而使线程立刻抛出InterruptedException（但不建议使用该方法）。

6）object.notify()/notifyAll()

唤醒在当前对象等待池中等待的第一个线程/所有线程。notify()/notifyAll()也必须拥有相同对象锁，否则也会抛出IllegalMonitorStateException异常。

7）Synchronizing Block

　　非正确停止的方法：stop()

　　要正确停止线程，应该使用正确的退出标记。正常情况下run方法执行完毕线程就停止了，但是有些情况下run方法中需要while循环保持轮询，所以应该为while循环设置合适的退出条件，即退出标记，保证线程正确停止。

　　或者使用interrupt()方法的初衷并不是要停止线程，正常情况下，调用该方法可以将中断标记设置为TRUE。但是，当某个线程因为调用了wait()或者sleep()等方法而被阻塞时，此时调用interrupt()方法并不能正确的将interrupted标记设置为TRUE，并且同时会抛出中断异常。

争用条件：当多个线程同时共享访问同一个内存数据时，每个线程都尝试操作该数据，从而导致数据被破坏。

互斥是指在同一时刻只有一个线程可以对临界区进行操作。在JAVA中，可以通过synchronized块或者方法来实现。

在synchronized块中，需要对某个对象进行加锁，并将需要互斥的代码放入synchronized块中，从而来实现互斥行为。获得该锁的进程可以进入该synchronized块中.

而同步则是线程之间的一种通信机制，通过同步可以规定线程执行的顺序。例如，当线程不满足访问某资源时，可以通过调用锁对象的lock.wait()方法，使该线程让出CPU，让出锁，并在该锁对象的waitset中等待。满足条件时，可以通过lock.notify()方法随机唤醒一条线程，lock.notifyAll()则唤醒该waitset中所有的线程，使它们重新竞争该锁。被唤醒的线程从wait()方法处继续执行。