线程学习 | Amy's Blog

零、概念

在计算机中，我们把一个任务称为一个进程。浏览器是一个进程，word是另一个进程。

一个Java程序实际上是一个JVM进程，JVM用一个主线程来执行main()方法，在main()内部，又可以启动多个线程。另外，还有垃圾回收其他工作线程。

当所有非守护线程执行完毕后，JVM进程退出。

线程是操作系统调度的最小任务单位。

进程和线程的关系：包含关系。一个进程可以包含一个或多个线程，但至少一个线程。

进程间通信比线程间通信慢，因为线程间通信是读取同一变量。

一、创建新线程

Java用Thread对象表示一个线程，线程执行代码写在run()方法中，一个线程对象只能调用一次start()方法。

创建新线程：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 方式一：从Tread派生一个自定义类，覆写run()
        Thread t1 = new MyThread();
        t1.start(); // 启动新线程，会在内部自动调用实例的run方法
      
        // 方式二：传入一个Runnable实例
        Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());
        t2.start(); 
      
        // 方式三：Lambda
        Thread t3 = new Thread(() -> {
            System.out.println("start new thread!");
        });
        t3.start(); // 启动新线程      
      
    }
}

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("start new thread!");
    }
}

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("start new thread!");
    }
}

必须调用Thread实例的start()方法才能启动新线程，start()方法内部调用了一个 private native void start0() 方法。（调用Thread实例的run()方法相当于调用普通的Java方法，不会启动新线程）。

二、线程的状态

1、六种状态

New：（初始）新创建的线程，还没有调用start()方法；
Runnable：（运行）运行中的线程，正在执行run()方法的 Java 代码；
Blocked：（阻塞）运行中的线程，因为某些操作被阻塞而被挂起；
Waiting：（等待）运行中的线程，进入等待状态表示当前线程需要等待其他线程做出一些特定动作（通知或中断）；
TimeWaiting：（超时等待）运行中的线程，sleep()进入计时等待；
Terminated：（终止），线程已终止。

线程终止的原因有：

线程正常终止：run()方法执行完成；
线程意外终止：run()方法因为未捕获的异常导致线程终止；
线程强制终止：对某个线程的 Thread 实例调用 stop() 方法强制终止（强烈不推荐）

通过对另一个线程对象调用join()方法可以等待其执行结束。对已经结束的线程调用join()会立刻返回。

安全地终止线程：thread.interrupt()中断操作或runner.cancel()方法使线程在终止时有机会去清理资源。

三、中断线程

方式一：对目标线程调用 interrupt()方法

对目标线程调用 interrupt() 方法可以请求中断一个线程，目标线程可以通过检测 isInterrupted() 标志获取自身是否已中断。如果目标线程处于等待状态，该线程会捕获到 InterruptedException；

目标线程通过检测到 isInterrupted() 为 true 或者捕获了 InterruptedException 都应该立刻结束自身线程；

方式二：设置标志位：

目标线程中设置标志位变量public volatile boolean running = true;，通过标志位判断是否应该继续进行。

外部线程设置标志位值AThread.running = false，就可以让目标线程中断。

线程间共享变量需要使用volatile标记（涉及到java内存模型，volatile解决了共享变量在线程间的可见性问题），确保每个线程读取到更新后的变量值。

中断与终止不同，中断可以选择不退出。

四、守护线程

守护线程是指为其他线程服务的线程。

所有非守护线程执行完毕后，虚拟机退出（不会关心守护线程是否结束）。

在执行start()启动线程前，线程调用t.setDaemon(true);可以将线程标记为守护线程。

五、wait和notify

wait和notify用于多线程协调运行。

必须在syncronized块中才能调用wait()方法，且只能在锁对象上调用wait()方法。

wait()方法是定义在Object类的一个native方法。调用wait()方法时，会释放线程获得的锁，线程处于等待状态。wait()方法返回后，线程又会试图获得锁。

等待的线程如何被唤醒？wait()方法什么时候返回？在相同的锁对象上调用notity()方法。

class TaskQueue {
    Queue<String> queue = new LinkedList<>();

    public synchronized String getTask() {
        while (queue.isEmpty()) { // 注意此处必须用while，若从wait()返回后还需要判空
            // 释放锁
            this.wait(); 
            // 重新获取this锁
        }
        return queue.remove();
    }
  
    public synchronized void addTask(String s) {
        this.queue.add(s);
        this.notify(); // 唤醒正在this锁等待的一个线程（具体哪个依赖操作系统）
      // this.notifyAll(); //唤醒所有在this锁等待的线程
    }  
}

六、sleep、yield、wait、join方法区别

1、sleep

static 修饰，Thread 类的静态方法，针对当前线程；

让出CPU，但是不会释放锁。

有超时设置；

可中断方法，可能抛出 InterruptedException。

2、yield

static 修饰，Thread 类的静态方法，针对当前线程；

yield () 方法线程礼让，始终都是Runnable 状态。只能让同优先级的线程有执行的机会，是一种建议，不能保证被采纳。 yield () 只是使当前线程重新回到可执行状态（就绪），所以执行 yield () 的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行。

3、wait

wait () 和 notify ()、notifyAll () 这三个方法都是 java.lang.Object 的方法。

Object 类的方法 (notify ()、notifyAll () 也是 Object 对象)，必须放在循环体和同步代码块中，执行该方法的线程会释放锁，进入线程等待池中等待被再次唤醒 (notify 随机唤醒，notifyAll 全部唤醒，线程结束自动唤醒) 即放入锁池中竞争同步锁。

4、join

join () 是由线程对象来调用。

等待调用 join 方法的线程结束，再继续执行。

当前运行线程调用另一个线程的 join 方法，当前线程进入阻塞状态直到另一个线程运行结束等待该线程终止。注意该方法也需要捕捉异常。