多线程

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一、基本概念

1.线程的基本概念、线程的基本状态及状态之间的关系

一个线程是进程的一个顺序执行流。同类的多个线程共享一块内存空间和一组系统资源，线程本身有一个供程序执行时的堆栈。线程在切换时负荷小，因此，线程也被称为轻负荷进程。一个进程中可以包含多个线程。

1.新建

用new语句创建的线程对象处于新建状态，此时它和其他java对象一样，仅被分配了内存。

2.等待

当线程在new之后，并且在调用start方法前，线程处于等待状态。

3.就绪

当一个线程对象创建后，其他线程调用它的start()方法，该线程就进入就绪状态。处于这个状态的线程位于Java虚拟机的可运行池中，等待cpu的使用权。

4.运行状态

处于这个状态的线程占用CPU，执行程序代码。在并发运行环境中，如果计算机只有一个CPU，那么任何时刻只会有一个线程处于这个状态。

只有处于就绪状态的线程才有机会转到运行状态。

5.阻塞状态

阻塞状态是指线程因为某些原因放弃CPU，暂时停止运行。当线程处于阻塞状态时，Java虚拟机不会给线程分配CPU，直到线程重新进入就绪状态，它才会有机会获得运行状态。

阻塞状态分为三种:

1、等待阻塞:运行的线程执行wait（）方法，JVM会把该线程放入等待池中。

2、同步阻塞:运行的线程在获取对象同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把线程放入锁池中。

3、其他阻塞:运行的线程执行Sleep（）方法，或者发出I/O请求时，JVM会把线程设为阻塞状态。当Sleep（）状态超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。

6.死亡状态

当线程执行完run()方法中的代码，或者遇到了未捕获的异常，就会退出run()方法，此时就进入死亡状态，该线程结束生命周期。

2.线程与进程的区别？

一个进程至少有一个线程。线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。另外，进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。

线程在执行过程中与进程的区别在于每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。

从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用来实现进程的调度和管理以及资源分配。

3.多线程有几种实现方法，都是什么？

Java 5以前实现多线程有两种实现方法：一种是继承Thread类；另一种是实现Runnable接口。两种方式都要通过重写run()方法来定义线程的行为，推荐使用后者，因为Java中的继承是单继承，一个类有一个父类，如果继承了Thread类就无法再继承其他类了，显然使用Runnable接口更为灵活。Java 5以后创建线程还有第三种式：实现Callable接口，该接口中的call方法可以在线程执行结束时产生一个返回值。

4.多线程同步和互斥有几种实现方法，都是什么？

线程同步是指线程之间所具有的一种制约关系，一个线程的执行依赖另外一个线程的消息，当它没有得到另一个线程的消息时应等待，直到消息到达时才被唤醒。

线程互斥是指对于共享的进程系统资源，每个线程访问时的排他性。当有若干个线程都要使用某一个共享资源时，任何时刻最多只允许一个线程去使用，其他线程必须等待，知道占用占用资源者释放该资源。线程互斥可以看成是一种特殊的线程同步。线程间的同步方法大体可以分为两类：用户模式和内核模式

1、用户模式：原子操作，临界区

2、内核模式：事件、信号量、互斥量

内核模式就是利用系统内核对象的单一性来进行同步，使用时需要切换内核态与用户态，而用户模式就是不需要切换内核态，只在用户态完成操作

5.多线程同步和互斥有何异同，在什么情况下分别使用他们？举例说明。

如果数据将在线程间共享。例如正在写的数据以后可能被另一个线程读到，或者正在读的数据可能已经被另一个线程写过了，那么这些数据就是共享数据，必须进行同步存取。

当应用程序在对象上调用了一个需要花费很长时间来执行的方法，并且不希望让程序等待方法的返回时，就应该使用异步编程，在很多情况下采用异步途径往往更有效率。

同步请求：发送一个请求需要等待返回才能够发送下一个请求有等待过程；

异步请求：发送一个请求，不需要等待随时可已发送下一条请求；

二、程序题

1.子线程循环 10 次，接着主线程循环 100 次，接着又回到子线程循环 10 次，接着再回到主线程又循环 100 次，如此循环50次，试写出代码。

package test;
//先运行TraditionalThreadCommunition的主线程的内容，bShouldSub为false，故线程暂停，进入子线程，运行完后启动正在等待的主线程，运行完后进入50次的循环
public class MyThread {
    public static void main(String[] args) {
        final Business business = new Business();
        new Thread(new Runnable() {
            public void run() {
                System.out.println("子线程");
                for (int i = 1; i <= 50; i++) {
                    business.sub(i);
                }
            }
        }).start();
        System.out.println("主线程");
        for (int i = 1; i <= 50; i++) {
            business.main(i);
        }
    }
}
class Business {
    private boolean bShouldSub = true;

    public synchronized void sub(int i) {
        while (!bShouldSub) { // 可能是伪唤醒 故使用while
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        for (int j = 1; j <= 10; j++) {
            System.out.println("子线程" + j + " " + i + "圈");
        }
        bShouldSub = false;
        this.notify(); // 启动上面正在等待的线程
    }

    public synchronized void main(int i) {

        while (bShouldSub) {
            try {
                this.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        for (int j = 1; j <= 100; j++) {
            System.out.println("主线程" + j + " " + i + "圈");
        }
        bShouldSub = true;
        this.notify();
    }
}

2.编写一个程序，开启3个线程，这3个线程的ID分别为A、B、C，每个线程将自己的ID在屏幕上打印10遍，要求输出结果必须按ABC的顺序显示；如：ABCABC….依次递推。

3.有四个线程1、2、3、4。线程1的功能就是输出1，线程2的功能就是输出2，以此类推.........现在有四个文件ABCD。初始都为空。现要让四个文件呈如下格式：

A：1 2 3 4 1 2....

B：2 3 4 1 2 3....

C：3 4 1 2 3 4....

D：4 1 2 3 4 1....

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