Java多线程简介

Java多线程概览

java的多线程是个比较高级的主题。正在学习python的多线程，同步复习以下java多线程的基础知识吧。

介绍一些概念，细节另外再慢慢探究吧。

Java多线程机制

Java语言内置对多线程的支持，在大数据、分布式、高并发类的主题上应用广泛。JVM控制线程的切换。

“进程是资源分配的最小单位，线程是CPU调度的最小单位置“。

主线程（main线程）

当JVM加载代码之后，找到main方法之后，就会启动一个第一个线程，称为”主线程（main线程）。该线程主要两个作用：执行main方法、创建新的线程。如果main方法中没有创建新的进程，那么执行完main中最后一条代码后JVM结束main线程，程序结束。而如果在main中创建了新的线程，那么JVM 就会控制新建的新程和main线程，使他们轮流切换，即使main线程结束，其他线程仍可能存在，JVM会在所有线程都结束后才结束整个程序。

单核和多核：

可以认为一个main线程产生意味着一个进程的产生，而一个核同时只能运行一个进程。单核情况下，多个进程轮流使用CPU,每个进程内部又轮流执行多个线程。而对于多核，同时可以运行多个进程，每个进程内部任然使多个线程轮流执行，但总的来看，多核情况下，有多个线程可以同步执行，这些线程来自不同的进程。

而python因为CPython解释器的GIL的原因，即使多核，也没法实现多个来自不同进程的线程的同步运行。

创建线程

本质上是一种方法，实现Runable接口，Runable是一个函数式接口。对于只有一个抽象方法的接口，需要这种接口时，可以提供一个lambda表达式，这样的接口称为函数式接口，它是一个可传递的代码块，可以由虚拟机在需要的适合调用。

实现Runable的基类是Thread类。

Java 不支持多继承，所以实现接口会比继承类更灵活。

Runable提供的唯一方法是run()，覆写这个方法即可。

线程的状态与生命周期

一个线程的完整生命周期通常要经历这样四个状态

1.新建：

​ 当一个线程对象被创建之后，新生的线程处于新建状态，拥有了相应的内存资源和其他资源。

2.运行：

​ 线程创建之后，只是占据资源，在JVM的线程管理中爱没有加入这个线程。调用start()方法之后通知JVM,这样JVM就会知道又有一个新线程排队等候切换。

3.中断

常见的中断原因：

• JVM将CPU资源从当前线程切换给其他线程，这个当前线程会处于中断状态。
• 线程使用CPU期间执行sleep(int millsecond)进入休眠。线程执行sleep方法后，会立刻让出CPU使用权，过了休眠时间后会重新加入JVM线程的队列中排队等待CPU资源。
• 线程使用CPU期间，执行了wait()方法，，使得当前线程进入等待状态，等待状态的线程必须在被其他线程notify()或notifyAll()后通知后才能重新计入JVM线程队列。
• 线程使用CPU期间，执行了某个操作进入了阻塞状态。进入阻塞状态的线程不能进入队列中排队，必须阻塞状态解除时才能进入队列

4死亡

​ 正常的线程完成了全部的工作；或者线程被强制性终止（避免这样的操作）。死亡后释放资源。

线程调度优先级

这个优先级制定级别，一共十级。注意这个优先级具有“随机性”，CPU会尽量将执行资源分配给高优先级的线程，但并公布代表高优先级的线程一定先执行完。

setPriority(int grade)设置优先级。grade在1~10之间。Thread.MIN、Thread.MAX、Thread.NORM_PRIORITY三个常量值，代表1、10、5（默认）。

目标对象与线程的关系

完全解耦

假设有线程house,控制房子中的一桶水，然后由new Thread(house)的方法构造出dog、cat线程，模拟狗和猫喝水的过程。这种情况下，无法获取目标对象的引用（house)，所以获取线程的名字以便确定那个线程在执行。

String name = Thread.currentThread().getName()

弱解耦（组合）

在创建房子线程类的时候，包含dog和cat线程对象，可以获取目标对象的引用（house)。

Thread.currentThread()

两种方式各有优缺点（暂时还不是很清楚，设计模式的概念）

常用的几个方法

1. start（）：使线程由新建状态进入JVM的线程队列，等待调度。只能调用一次，否则会抛出IlleaglThreadStateException异常。

2. run（）：Runable这个函数式接口的唯一方法，需要重写，执行线程的功能。这个方法应该由JVM调用，如果主动调用，那它就是同步的（有顺序的）。

3. sleep(int millsecond): 线程调度是有优先级的，优先级高的线程未死亡时低级别的线程没有获取CPU资源的机会。有时候优先级高的线程需要优先级低的线程执行一些工作配合，或者优先级高的线程需要执行一些费事的工作，此时应放优先级高的线程主动让出CPU资源。调用sleep方法后("假死"，线程会休眠一段时间，此时低优先级低的线程可以执行。

   注意，如果线程在休眠的时候被interrupt()打断（吵醒），会抛出InterruptException异常，并解除休眠状态。捕获这个异常，即可会发线程，使其重新进入排队。

4. isActive（）:start（）调用之后，执行完任务之前的线程返回true。

   Thread thread = new Thread(dog);
   thread = new Thread(cat);
   
   

   这种情况下，newThread(dog)没有引用，是垃圾，但是不会被垃圾回收机制处理，JVM认为这个“垃圾”线程还在运行，释放的话可能会出问题。要格外注意：

   当引用的线程未死亡时，不变量不可重新关联一个新的线程引用。必须确保线程已经死亡，才可以分配新的线程引用。

5. currentThread( )：是静态方法，返回当前线程的引用

6. interrupt( )：吵醒休眠中的线程，捕获抛出的InterruptException异常并重新使线程进入队列。

线程同步

当多个线程访问同一个对象的变量并修改时，可能会出现数据不一致的问题（”非线程安全“）。比如银行卡里有100块，两个人同时用这种银行卡买一件60元的东西。查看余额时，都是一百元，于是都决定买，最后钱是不够的。

线程同步机制：当一个线程A使用synchronized方法时，其他线程想要使用这个synchronize方法时，必须等待A使用完。这有点类似于关系型数据库的事物机制。

协调同步的线程

那个排队买票凑零钱的问题挺经典的。售票员有两张5块的，电影票5元一张。张飞有20块，李逵有五块钱。排队时张飞在前，找不开。于是先暂停让李逵买，李逵买完就找得开了。

这个通过wait()和notify()\notifyAll()实现。

注意这三个方法都是Object类中的final方法，不可继承。

GUI线程

swing不是很常用，不熟悉，知道有两个比较重要的线程——AWT-Windows和AWT-EventQueues，分别控制事件处理和组件窗体的绘制，还有个计时器的概念，暂时跳过。

守护线程

线程默认是非守护线程，又叫user线程。对线程调用void setDaemon(boolean on)可以把线程设置为守护线程。

当用户线程都执行完毕之后，及时守护线程还没执行完，也会立刻停止。所以一般用守护线程做一些不是很严格的事，及时没执行完，对程序也不会产生不良影响。

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