1. 多线程基础

线程常见方法

start()

• 启动一个新线程，在新的线程中运行run方法的代码
• start方法只是让线程进入就绪状态，里面的代码不一定立刻执行（CPU的时间片还没有分给它），每个线程的对象的start方法只能调用一次，调用多次会出现IllegalThreadStateException异常

sleep()

• 调用sleep方法会让当前线程从running进入到Time waiting状态(阻塞状态)
• 其他线程可以使用interrupt方法打断正在睡眠的线程，这时sleep方法会抛出InterruptedException
• 睡眠结束后的线程未必会立即得到执行
• 建议用TimeUnit的sleep代替Thread的sleep来获取到更好的可读性

yield()

• 调用yeild会让当前线程从Running进入到Runnable状态，然后调度执行其他线程
• 当前线程进入Runnable状态之后与其他线程竞争CPU资源，具体实现依赖于操作系统的任务调度器

下面通过一个代码来看

 public static void main(String[] args) {
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            int count = 0;
            @Override
            public void run() {
                for(;;){
                    log.debug("----- t1 > {}",count++);
                }
            }
        },"t1");
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            int count = 0;
            @Override
            public void run() {
                for(;;){
                    Thread.yield(); //线程t2让出时间片
                    log.debug("           ----- t2 > {}",count++);
                }
            }
        },"t2");
        t1.start();
        t2.start();
    }

上面的代码如果在线程t2中没有添加Thread.yield()方法，相当于两个线程公平竞争CPU时间片，所以从结果上来说差不多，但是如果在t2线程中添加了Thread.yield()方法，相当于t2线程让出了时间片，从结果上来看 相差挺大，但是从结果上也证实了上面的结论，1 让出时间片并不代表不会执行，2 一切取决于调度器的执行，正常情况会有影响

setPriority()

• 设置优先级
• Thread中定义了三种优先级 MIN_PRIORITY(1),NORM_PRIORITY(5),MAX_PRIORITY(10),如果没有指定优先级，默认优先级就是NORM_PRIORITY，数值越多，优先级越高
• 线程优先级会提示调度器有限调度该线程，但是它仅仅是一个提示，调度器可以忽略它
• 如果CPU比较忙，那么优先级高的线程会获得更多的时间片，如果CPU闲时，优先级几乎没有作用

借用上面的线程代码 调用下面的语句

        t1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
        t2.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
        t1.start();
        t2.start();

从结果上看并不明显，这有可能是测试电脑是多核的缘故，因此并不明显

join()

• 这个语句的意思是等待线程结束
• 比如在main线程中调用t1.join()方法表示main线程要等t1线程执行完才能往下执行
• 如果同时执行多个线程的join()方法，各个方法之间应该是并行的，比如执行了t1.join(),t2.join(),其中t1线程sleep 1s，t2线程sleep 2s,等两个join执行完了花费的时间是2s，也就是说两个join是并行执行的
• join(long) 表示的有时限的等待线程结束，其中参数是毫秒
• 如果join(1.5s),而t1线程sleep 2s，则main线程在等待1.5s之后便不再等待
• 如果join(3s)，而t1线程sleep 2s,则main线程在t1线程执行完之后便不再继续等待

interrupt

• interrupt 是打断线程
• 如果是打断sleep,join,wait等阻塞线程，不会重置打断标志,Thread类有一个isInterrupt方法 返回boolean类型，这个就是打断标志，默认是false,当打断这些阻塞线程时，这个打断标志还是false,这也是当调用这些方法时，需要try catch 住打断异常
• 如果打断的是正常线程，isInterrupt会被重置为true
• 哪个线程调用interrupt，打断的是哪个线程
• Thread 还有一个静态方法 interrupted 这个方法返回的也是boolean,表示线程是否被打断，它与isInterrupted的区别是调用isInterrupted之后打断标注并不会被清除，但是interrupted会清除打断标记，也就是说第一次调用返回的是true的话，下次调用就已经被清除掉了返回的是false
• interrupt 打断park线程，LockSupport.park()方法可以让线程停下来，可以通过interrupt来打断，通过interrupt打断park之后，打断标志为true,当打断标志为true时，后续再调用LockSupport.park并不会让线程停下来，可以通过调用Thread.interrupted方法清除掉打断标志

park&unPark

• park&unPark是LockSupport的静态方法
• 每个线程都会关联到LockSupport
• LockSupport里面有_count用来记录能否暂停线程,里面只能是1或者0,默认是0,当执行park方法时，会检查_count的值，如果是0,就暂停当前线程，如果是1就不会暂停当前线程，但是会把1变成0,当调用unPark(thread)的时候,会把_count变为1
• 如果park被打断，之后无论调用多少次park，都不会暂停线程了，这也就是说明对线程的暂停不仅取决于_count这个变量，还取决于打断标记
• park&unPark与wait&notify有许多相似之处，但是也有不同的地方
  1. park&unPark不需要持有锁，wait&notify需要持有锁
  2. unPark提前调用会影响到下一次的Park状态，而notify的先于wait调用好像并没有影响
  3. nofity的通知唤醒是随机的或者是全部的，而unPark的唤醒是指定的线程
  4. 两者之间的阻塞机制不一样 使用nofityAll 并不会唤醒被Park的线程

wait&nofity

• wait&notify是Object上的方法
• 如果使用wait&notify的方法必须首先获取到该Obj上的锁,这个相当于持有了锁如果调用该对象的wait方法，则线程会进入到Monitor的WaitSet队列中去(此时线程状态是TIME_wait)，如果被唤醒会进入到EntrySet中等待调度(线程状态是BLOCKED)
• wait()方法有个重载方法wait(n)表示等待n毫秒之后就不再等待了，而wait()自身相当于一只等待直到被唤醒
• notify方法是在WaitSet中随机唤醒一个线程，nofityAll是唤醒WaitSet上的所有线程
• wait和sleep的方法都是进入到TIME_WAITING状态，但是它们之间有区别
  1. wait是Obj的方法，调用需要持有该Obj的锁
  2. Sleep是Thread的静态方法,并不需要持有锁
  3. 调用了wait方法之后会释放锁，sleep并不会释放锁
• 使用wait&noify需要注意虚假唤醒的情况，也就是WaitSet中有多个线程，如果有一个线程t3本来是想唤醒t2，线程结果却唤醒了t1线程，t1线程在被唤醒之后发现自身条件不满足，从而可能会造成逻辑上的错误，正确的做法是

    Object object = new Object();
        synchronized(object){

            while(条件判断){
                try {
                    object.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            //do something
        }
    }

另外的线程使用notifyall()

守护线程

• 当一个线程通过setDaemon(true)时就设置为守护线程了
• 默认情况下，java进程需要等待所有线程都运行结束，进程才会结束
• 如果非守护线程运行结束了，即使守护线程的代码没有执行完，也会强制结束
• 垃圾回收器线程就是一种守护线程

线程状态

从CPU层面上讲，是五种状态

• 初始状态:仅是从语言层面创建创建了线程对象，还未与操作系统线程关联
• 可运行状态：指该线程已经被创建了(与操作系统线程关联)，可以由CPU调度
• 运行状态：指的是获取了CPU时间片运行中的状态
  1. 当CPU时间片用完，会从【运行状态】转换至【可运行状态】，会导致线程的上下文切换
• 阻塞状态：
  1. 如果调用了阻塞API,如BIO读写文件，这时该线程不会用到CPU,会导致线程上下文切换,进入【阻塞状态】
  2. 等BIO操作完毕，会由操作系统唤醒阻塞线程,转换至【可运行状态】
  3. 与【可运行状态】的区别是，对【阻塞状态】的线程来说只要他们一直不唤醒,调度器就一直不会调度它们
• 终止状态：表示线程已经执行完毕，生命周期已经结束，不会再转换为其他状态

从Java API层面上讲，是六种状态,这是Thread.State枚举定义的

• NEW：线程刚被创建，但是还没有调用start()方法
• RUNNABLE:当调用了start()方法之后，进入该状态
  1. 值得注意的是Java API 层面的RUNNABLE状态涵盖了操作系统的【可运行状态】，【运行状态】和【阻塞状态】，由于BIO导致的线程阻塞在Java里无法区分，仍然认为是可运行的
• BLOCKED
• WAITING
• TIMED_WAITING
• TERMINATED 表示线程代码运行结束

线程状态之间的切换：

• 【情况1】 : NEW --> RUNNABLE :当调用了t.start()

• 【情况2】 : RUNNABLE <--> WAITING: 线程用synchronized(obj)获取对象锁后

  1. 调用了obj.wait()方法时，线程从RUNNABLE -->WAITING
  2. 调用了obj.notify，obj.notifyAll,t.interrupt()方法时
     a. 如果竞争锁失败，从WAITING -->BLOCKED
     b. 如果竞争锁成功，从WAITING -->RUNNABLE

• 【情况3】 : RUNNABLE <--> WAITING

  1. 当线程调用t.join()方法时，当前线程从RUNNABLE -->WAITING(当前线程在t线程对象的Monitor上等待)
  2. t线程运行结束或者调用当前线程的interrupt(),当前线程从WAITING --> RUNNABLE

• 【情况4】 : RUNNABLE <-->WAITING

  1. 当前线程调用LockSupport.park()方法时，会让当前线程从RUNNABLE --> WAITING
  2. 调用LockSupport.unpark(目标线程)或者调用了线程的interrupt()方法会让目标线程 WAITING --> RUNNABLE

• 【情况5】 : RUNNABLE <--> TIMED_WAITING t线程调用了synchronized(obj)获得对象锁后

  1. 调用obj.wait(long n)方法时，t线程从RUNNABLE --> TIMED_WAITING
  2. t线程等待时间超过了n毫秒，或调用了obj.notify，obj.notifyAll,t.interrupt()方法时时
     a. 竞争锁成功，t线程从TIMED_WAITING --> RUNNABLE
     b. 竞争锁失败，t线程从TIMED_WAITING --> BLOCKED

• 【情况6】 : RUNNABLE <-->TIMED_WAITING

  1. 当前线程调用了t.join(long n)方法时，当前线程从RUNNABLE --> TIMED_WAITING(注意当前线程是在t线程对象的Monitor等待)
  2. 当前线程等待时间超过n毫秒或t线程运行结束或调用了当前线程的interrupt()方法时，当前线程从TIMED_WAITING -->RUNNABLE

• 【情况7】 : RUNNABLE <--> TIMED_WAITING

  1. 当前线程调用Thread.sleep(long n)，当前线程会从RUNNABLE --> TIMED_WAITING
  2. 当前线程等待时间超过n毫秒，当前线程从TIMD_WAITING --> RUNNABLE

• 【情况8】 : RUNNABLE <--> TIMED_WAITING

  1. 当前线程调用了LockSupport.parkNanos(long nanos)或者LockSupport.parkUntil(long millis),当前线程从RUNNABLE -->TIMED_WAITING
  2. 调用LockSupport.unpark(目标线程)或调用了线程的interrupt()或者等待超时，会让目标线程从TIMED_WAITING -->RUNNABLE

• 【情况9】 : RUNNABLE <--> BLOCKED

  1. t线程用synchronized(obj)获取对象锁时如果竞争失败，从RUNNABLE-->BLOCKED
  2. 持有obj锁对象的代码块执行完毕，会唤醒该对象上所有BLOCKED的线程重新竞争，如果竞争成功 从BLOCKED --> RUNNABLE,其他失败的仍然是BLOCKED

• 【情况10】 : RUNNABLE --> TERMINATED

  1. 当前线程所有代码运行完毕，进入TERMINATED