【有梦想的IT人】多线程的创建，使用，管理

最近看到很多关于线程，进程，管理和使用的问题，所以觉得有必要总（zhuang）结（bi）一下!

共同学习

1.线程，进程，以及并发和并行

什么是进程？
① 进程是系统进行资源分配的最小单位，也是系统进行资源调度的基本执行单元。
② 它是程序的一次执行过程。简单点的说“进程是正在运行的程序的实例”。
③ 每个进程运行在受保护的独立的内存空间内，进程和进程之间互不干扰。

什么是线程？

① 线程是CPU调度的最小单位，是进程中的一个实体在（也是进程调度的单位）。
② 每一个应用程序在启动之后，都会默认开启一条主线程，除了主线程，其他的线程都是子线程。
③ 一个线程可以创建和撤销另一个线程。
④同一个进程当中的线程共享该进程的资源

进程、线程区别是什么？

① 进程和线程都是程序运行的基本单元，一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程。
② 线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。
③ 同一个进程中的多个线程之间可以并发执行，线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。

并发
简单的来说就是指一个时间段内，多个任务同时处于运行活跃状态，而不是在同一时刻运行多个任务。那问题来了，为什么我们感觉像是多个任务同时执行的呢？这是因为每个线程都被分了一个时间段，叫做时间片。因为CPU处理速度很快，所以看上去就是多个任务在同时执行，实际上就只有一个任务在执行。

并行
并行相对来说能简单些，指若干个程序段同时在系统中运行，这些程序的执行在时间上是重叠的，一个程序段的执行尚未结束，另一个程序段的执行已经开始，无论从微观还是宏观，程序都是一起执行的。

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你吃饭吃到一半，电话来了，你一直到吃完了以后才去接，这就说明你不支持并发也不支持并行。你吃饭吃到一半，电话来了，你停了下来接了电话，接完后继续吃饭，这说明你支持并发。你吃饭吃到一半，电话来了，你一边打电话一边吃饭，这说明你支持并行。并发的关键是你有处理多个任务的能力，不一定要同时。并行的关键是你有同时处理多个任务的能力。所以我认为它们最关键的点就是：是否是『同时』。

2.创建线程的两种方法

①继承Thread类
该子类必须重写 Thread 类的 run 方法，接下来new这个对象的实例。然后调用start()方法创建并启动线程。需要注意的是：程序是在调用start()方法之后,才开辟了一个子线程,并执行run方法。如果你直接调run方法（比如在main方法最下面写上m1.run();），它就是在主线程中执行的，而且是要比开辟三个线程要快的，这就说明新线程创建的过程不会阻塞主线程的后续执行。
注意：同一个Thread不能重复调用start方法，会出现java.lang.IllegalThreadStateException异常。
②实现Runnable接口
重写run()方法，然后调用new Thread(runnable)的方式创建一个线程，然后调用start()方法启动线程。
注意：Runnable接口只能通过Thread的静态方法Thread.currentThread()取得当前的Thread对象，再调用getName()方法，来取得当前线程的名字。
实现Runnable接口比继承Thread类所具有的优势：

• 适合多个相同的程序代码的线程去处理同一个资源。
• 增加程序的健壮性，代码可以被多个线程共享，代码和数据独立。

3.线程的生命周期

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• 新建状态（New）：新创建了一个线程对象。
• 就绪状态（Runnable）：线程对象创建后，其他线程调用了该对象的start()方法。该状态的线程位于可运- **行线程池中，变得可运行，等待获取CPU的使用权。
• 运行状态（Running）：就绪状态的线程获取了CPU，执行程序代码。
• 阻塞状态（Blocked）：阻塞状态是线程因为某种原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会转到运行状态。阻塞的情况分三种：
  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。(wait会释放持有的锁)
  ②同步阻塞：运行的线程在获取对象的同步锁时，若该同步锁被别的线程占用，则JVM会把该线程放入锁池
  ③其他阻塞：运行的线程执行sleep()或join()方法，或者发出了I/O请求时，JVM会把该线程置为阻塞状态。当sleep()状态超时、join()等待线程终止或者超时、或者I/O处理完毕时，线程重新转入就绪状态。（注意,sleep是不会释放持有的锁）
• 死亡状态（Dead）：线程执行完了或者因异常退出了run()方法，该线程结束生命周期。

4.线程管理

1.线程调度
对于计算机的CPU（以单核为例），在任意时刻只能执行一条指令，每个线程只有获得CPU的使用权才能执行指令。当有多个处于可运行状态的线程在等待CPU，JVM的一项任务就是负责线程的调度。JVM按照特定机制为多个线程分配CPU的使用权过程就是线程调度。
线程调度的两种模型：分时调度模型和抢占式调度模型。
① 分时调度模型：是指让所有的线程轮流获得cpu的使用权,并且平均分配每个线程占用的CPU的时间片，这个比较好理解。
② JVM采用抢占式调度模型：就是让线程抢夺CPU资源，运行顺序是不确定的，优先权高的线程，会有一定几率优先占用CPU。处于运行状态的线程会一直运行下去，直至它不得不放弃CPU。比如线程运行完毕、线程阻塞、运行被打断。

2.线程管理之设置线程优先级
Java线程优先级共有10个级别，优先级较高的线程会获得较多的运行机会，取值范围是从1到10。如果小于1或大于10，则JDK抛出异常IllegalArgumentException()。Thread类有以下三个静态常量：
① static final int MAX_PRIORITY ：值为10，代表最高优先级。
② static final int MIN_PRIORITY ：值为1，代表最低优先级。
③ static final int NORM_PRIORITY：值为5，代表默认优先级。

注意：
① 并不是说优先级较高的线程一定会在优先级较低的线程之前运行，优先级高这里是指获得较多的运行机会。
② 优先级高的线程会大部分先执行完，并不一定会全部执行完毕。
③ 子线程的优先级是跟父类优先级是一样的。

设置和获取优先级方法：
thread.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY)和 thread.getPriority()

5.线程管理之守护线程

我们在程序中创建的线程默认都是用户线程（User Thread）。与用户线程对应则是守护线程（Daemon Thread），也可称之为后台线程，它的作用就是为其它线程提供服务的。守护线程使用的情况较少，举例来说：JVM的垃圾（GC）回收线程就是守护线程。

注意：
① 当所有的用户线程都结束退出的时候，守护线程也就没啥可服务的了，随着线程的结束而结束。如果JVM只剩下守护线程，虚拟机就会退出。
② 守护线程会随时中断，因此不要在如输入输出流，数据库连接等场合使用守护线程。
③ 守护线程并非是JVM内部可提供，我们自己可以根据需要来设定守护线程。可以通过isDaemon和setDaemon方法来判断和设置一个线程为守护线程。
④ 守护线程必须在start方法前设置，否则会抛出IllegalThreadStateException异常。
⑤ 一个守护线程创建的子线程依然是守护线程。

6.线程管理之常用方法

1.简单方法
public static int activeCount()：返回当前线程的线程组中活动线程的数目。
public static Thread currentThread()：返回对当前正在执行的线程对象的引用。
public long getId()：返回该线程的标识符，线程 ID 是唯一的。
public final void setName(String name)：改变线程名称。
public final String getName()：返回该线程的名称。
public String toString()：返回该线程的字符串表示形式，包括线程名称、优先级和线程组。
public void start()：使该线程开始执行，Java 虚拟机调用该线程的 run 方法。

2.比较重要的方法：

• sleep()方法 线程睡眠
  sleep方法作用就是让当前线程休眠，交出CPU，让CPU去执行其他的任务。当前线程是指this.currentThread()返回的线程。sleep方法使线程转到阻塞状态，当睡眠结束后，就转为可运行状态。

• join()线程加入
  在当前线程中调用另一个线程的join方法，则当前线程转入阻塞状态，直到另一个进程运行结束，当前线程再由阻塞转为可运行状态。如果调用此方法时，另一个线程已经运行完毕，那就接着运行当前线程。

• wait()线程等待
  ① wait：当达到某种状态的时候，wait方法让线程进入等待状态，让本线程休眠。线程自动释放其占有的对象锁，并等待notify。直到有其它线程调用对象的notify方法唤醒该线程，才能继续获取对象锁，继续运行。
  ② notify：唤醒一个正在等待当前对象锁的线程，并让它拿到对象锁。
  ③ notifyAll：唤醒所有正在等待前对象锁的线程。

• 注意：
  ① 在调用这3个方法的时候，当前线程必须获得这个对象的锁，也就是说这三个方法必须在synchronized(Obj){...}内部。
  ② 在调用notify方法后，并不会马上释放对象锁，而是在synchronized(){}执行结束的时候，自动释放锁，JVM会随机唤醒一个正在等待当前对象锁的线程，让他获得对象锁，唤醒线程。

3.wait()与sleep()方法的区别
相同点： 二者都可以让线程处于冻结状态。

不同点：首先应该明确sleep方法是Thread类中定义的方法，而wait方法是Object类中定义的方法。

①sleep方法必须人为地为其指定时间。wait方法既可以指定时间，也可以不指定时间。
②sleep方法时间到，线程处于临时阻塞状态或者运行状态。wait方法如果没有被设置时间，就必须要通过
notify或者notifyAll来唤醒。
③sleep方法不一定非要定义在同步中。wait方法必须定义在同步中。
④当二者都定义在同步中时，线程执行到sleep，不会释放锁。线程执行到wait，会释放锁。

7.synchronized关键字

• 当多个线程访问同一对象的时候，只能有一个线程取得对象的锁，多个对象需要多个对象的锁。
• 哪个线程执行了带synchronized关键字的方法，哪个线程就持有该方法所属对象的锁，其他的线程要访问这个对象锁内的内容，都只能等待这个锁被释放后，再去抢占资源获得对象的锁。
• synchronized修饰非static的方法时，锁的就是对象本身，也就是this。
• synchronized修饰static的方法时，方法中无法使用this，所以它锁的不是this，而是这个类。所以，static synchronized方法也相当于全局锁。
• 使用synchronized关键字，应尽量缩小代码块的范围，最好能在代码块上加同步，而不是在整个方法上加同步。因为你锁的范围大的话，时间又长，别的线程就不会获得相应的资源。
• A线程持有对象的锁，B线程可以以异步方式调用对象中的非synchronized同步的方法。
  参考：http://www.jianshu.com/p/2080d824c7a8

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