java线程学习总结（一）

原创于 2017-12-11 19:02:25 发布 · 385 阅读

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本文详细介绍了线程和进程的概念，包括它们之间的区别、线程的创建方式及其优缺点，并探讨了线程的生命周期和状态转换。

(声明：并非原创，只是一个简单总结)

一、线程和进程的概念：

进程：进程是处于运行过程中的程序，并且具有一定的对功能，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

线程：线程是进程的组成部分，一个进程至少拥有一个线程；线程可以拥有自己的堆栈、自己的程序计数器和自己的局部变量，但不拥有系统资源，它和父进程的其线程共享该进程的全部资源。(较为官方的定义)

以下解释来源于知乎网友回答,觉得非常好，在此引用：

1、单进程单线程：一个人在一个桌子上吃菜。

2、单进程多线程：多个人在同一个桌子上吃菜。

3、多进程单线程：多个人每个人在自己的桌子上吃菜。

a.多线程的问题就是多个人同时吃一道菜的时候发生争抢，例如两个人同时夹一道菜，一个人刚深处筷子，结果伸到的时候菜已经被夹走了。。此时就必须等一个人夹一口之后，再夹菜，也就是说资源共享就会引发冲突争抢。

b. 对于windows用户来说，【开桌子】的开销很大，因此windows鼓励大家在一个桌子上吃菜。因此windows多线程学习的重点是面对资源争抢与同步方面的问题。

c.对于linux系统来说，【开桌子】的开销很小，因此linux鼓励大家尽量每个人都开自己的桌子吃菜。这带来的新的问题是：坐在两张不同的桌子上说话不方便。因此，linux下学习的重点是“进程”间的通讯方法。（这里需要强调的是，linux下并没有真正意义上的线程）

二、线程创建的三种方式以及对比（疯狂java讲义,P710）

1.继承自Thread类创建线程类

(1).定义thread类的子类，并重写该run方法，该run方法的执行体就代表了线程要完成的任务。因此run方法成为执行体。

(2).创建了Thread子类实例，即创建了线程对象。

(3).调用线程对象的start()方法来启动该线程。

public class ThreadTest1 extends Thread{
	private int i;
	
	@Override
	public void run() {
		for (int i = 0; i < 100; i++) {
			System.out.println(this.getName()+"----"+i);
		}
	}
	
	public static void main(String[] args){
		for (int i = 0; i < 100; i++) {
			//main()执行，会创建主线程，主线程时候main()确定的
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"===="+i);//获取主线程的名字
			if(i==20){
				new ThreadTest1().start();//启动第一个线程
				new ThreadTest1().start();//启动第二个线程
			}
		}
	}
}

运行结果（部分）：

main====20
main====21
main====22
Thread-0----0
Thread-1----0
main====23
Thread-1----1
Thread-0----1
Thread-0----2

分析：主线程中存在判断，当i==20的时候，就启动第一个子线程Thread-0，但是为什么会在i==22时，才启动子线程呢？

这就要考虑到线程线程的生命周期了，线程有5种状态：新建、就绪、运行、消亡、阻塞。new ThreadTest1(),线程就被创建出来了，当调用start()方法时，线程就会处于就绪状态。处于就绪状态的线程，只是说明此线程已经做好了准备，随时等待CPU调度执行，并不是执行了t.start()此线程就会立即执行。（一步步深入，一口吃不成胖子）

为什么Thread-0和Thread-1两个线程输出的i不连续？使用继承自Thread的方式来创建线程实例，多个线程之间是无法共享实例变量的。

2.实现Runnable接口来创建线程类

(1).定义Runnable接口的实现类，并重写该接口的run方法，该run()方法同样式该线程的执行体。

(2).创建Runnable实现类的实例，并以此实例作为Thread的target来创建Thread对象,该Thread对象才是真正的线程对象。（感觉不好理解，结合代码就so easy了）

public class ThreadTest2 implements Runnable{
	
	private int i;
	
	@Override
	public void run() {
		for (; i < 100; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"----"+i);
		}
	}

	public static void main(String[] args) {
		for (int i = 0; i < 100; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=="+i);
			if(i==20){
				ThreadTest2 target=new ThreadTest2();
				new Thread(target).start();//这里：将ThreadTest2的对象作为，Thread类的target
				new Thread(target).start();//即new Thread(target)
			}
		}
	}
}

结果：

Thread-0----0
Thread-1----1
main==24
Thread-1----3
Thread-0----2
Thread-1----4
main==25
Thread-1----6
Thread-0----5

分析：结果有两个点很重要，第一点：i 输出变成连续的了；第二点：i 输出虽然连续，但是顺序是乱的，为什么？

首先由这么个规定：采用Runnable接口的方式创建的多个线程可以共享线程类的实例属性。这是因为在这种方式下，程序所创建的Runnable对象只是线程的target,而多个线程可以共享一个target,所以多个线程可以共享同一个线程（实际是线程的target类）的实例属性。

为什么i的输出顺序是乱的，线程获取资源的方式：抢占式策略。当Thread-0本该输出Thread-0---2时，恰巧被Thread-1抢到了cpu，所以Thread-1---3先打印输出。

3.使用Callable和Future创建线程（这种创建线程的方式经常被忽略，我也搞不懂。。。）

前面两种方式已经很全面，很实用了，但是为什么还要有第三种方式呢？书中这样说到:通过实现Runnable接口创建多线程时，Thread类的作用就是把run()方法包装成线程的执行体。那么是否可以直接把任意方法包装成线程的执行呢？Java目前不行！但是java的模仿者C#可以。受此启发，从java5开始，java提供了Callable接口，该接口怎么看都像是Runnable接口的增强版，Callable接口提供了一个call()方法可以作为线程的执行体，但call()方法比run()方法更强大。call()方法可以有返回值，可以声明抛出异常。
因为Callable接口是java5新增的接口，而且不是Runnable的子接口，所以不能作为Thread的target,为此Java5提供了Future接口来代表Callable接口里的call()方法的返回值，并为Future接口提供了一个FutureTask实现类，该实现类实现了Future接口，并实现了Runnable接口---可以作为Thread类的target.

创建并启动有返回值的线程步骤如下：

(1)创建Callable接口的实现类，并实现call()方法，该call()方法将作为线程的执行体，且该方法有返回值。

(2)创建Callable实现类的实例，使用FutureTask类来包装Callable对象，该FutureTask对象封装了该Callable对象的call()方法的返回值。

(3)使用FutureTask对象作为Thread对象的target创建并启动线程。

(4)调用FutureTask对象的get()方法来获得子线程结束后的返回值。

public class ThreadTest3 implements Callable<Integer>{
	
	//该方法作为线程的执行体
	@Override
	public Integer call() throws Exception {
		int i=0;
		for (; i < 100; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---"+i);
		}
		return i;
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		//创建Callable对象
		ThreadTest3 rt = new ThreadTest3();
		//使用FutureTask来包装Callable对象
		FutureTask<Integer> task = new FutureTask<>(rt);
		for (int i = 0; i < 100; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=="+i);
			if(i==20){
				new Thread(task).start();
			}
		}
		try{
			//获取线程的返回值
			System.out.println("子线程的返回值"+task.get());
		}catch(Exception e){
			e.printStackTrace();
		}
		
	}	
}

4. 创建线程三种方式的对比：

采用实现Runnable、Callable接口的方式创见多线程时，优势是：

线程类只是实现了Runnable接口或Callable接口，还可以继承其他类。

在这种方式下，多个线程可以共享同一个target对象，所以非常适合多个相同线程来处理同一份资源的情况，从而可以将CPU、代码和数据分开，形成清晰的模型，较好地体现了面向对象的思想。

劣势是：

编程稍微复杂，如果要访问当前线程，则必须使用Thread.currentThread()方法。

使用继承Thread类的方式创建多线程时，优势是：

编写简单，如果需要访问当前线程，则无需使用Thread.currentThread()方法，直接使用this即可获得当前线程。

劣势是：

线程类已经继承了Thread类，所以不能再继承其他父类。

三、线程的生命周期

线程在被创建以后，在它的整个生命周期中，存在着以下五种状态：新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Boocked）和死亡（Dead）。

1.新建和就绪状态

（1）当程序使用New关键字创建了一个线程之后，该线程就处于新建状态，此时的线程对象没有任何的动态特征。

（2）当线程对象调用了strat()方法之后，该线程处于就绪状态，处于就绪状态的线程并没有真正的运行，至于什么时候开始运行，取决于JVM里线程调度器的调度。（3）注意事项：启动线程是调用线程的start()方法，而不是run()方法，run()方法是线程的执行体---------线程要做的事情。如果我们调用了run()方法，会出现什么结果呢？那么就是线程对象被当作了普通对象，而线程的执行体run()方法，也被当成了普通的方法。代码如下：

public class ThreadRunTest implements Runnable{
	
	private int i=0;
	
	@Override
	public void run() {
		for (; i < 100; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---"+i);
		}
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		ThreadRunTest target = new ThreadRunTest();
			
		for (int i = 0; i < 100; i++) {
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"==="+i);
			if(i==20){
				Thread thread = new Thread(target);
				new Thread(target).run();    //调用的不是start()方法了
				new Thread(target).run();
			}
		}
	}
}

打印结果：

main===17
main===18
main===19
main===20  //这里只是开始执行普通对象的普通方法
main---0
main---1
main---2
main---3
main---4
..........
main---96
main---97
main---98
main---99   //普通对象的普通方法即将执行完毕
main===21
main===22
main===23
main===24
main===25

结果分析：从结果可以清晰的看出，整个程序只有一个主线程main，没有子线程。线程对象是普通对象，run()方法是普通方法，run()方法一经调用立即执行，在执行完毕之前不会并发执行其它线程。补充一点：正常线程对象调用run()方法之后，若已处于运行状态，则不能再调用start()方法了，否则会引发IllegalThreadStateException异常。

2.运行和阻塞状态

（1）如果处于就绪状态的线程获得了CPU,开始执行run()方法的线程执行体，则该线程处于运行状态。

（2）当一个线程运行后，它不可能一直处于运行状态，线程在运行过程中需要被中断，目的是为了给其它线程获得执行的机会。这时被中断的线程就处于阻塞态。

（3）当发生如下情况时，线程会进入阻塞状态。

》线程调用sleep方法主动放弃所占用的处理器资源。

》线程调用了一个阻塞式IO方法，在该方法返回之前，该线程被阻塞。

》线程试图获得一个同步监视器，但该同步监视器正在被其他线程所持有。（后面再写吧。。）

》线程等待某个通知（notify）

》程序调用了线程的suspend()方法将该线程挂起。但这个方法容易死锁，所以应该尽量避免使用该方法。

（4）当发生如下情况时，线程会解除上面的阻塞，重新进入运行状态：

》调用sleep()方法的线程超过了指定时间。

》线程调用阻塞式IO方法已经返回。

》线程成功获得了试图取得的同步监视器。

》线程正在等待某个通知时，其他线程正好发出一个通知。

》处于挂起的状态的线程被调用了resume()回复方法。

3.线程死亡：

线程会以如下三种方式结束：

》run()或call()方法执行完成，线程正常结束。

》线程抛出一个未捕获的异常或ERROR。

》直接调用该线程的stop方法来结束该线程-----该方法容易导致死锁。

四、线程的生命周期之状态转换

1.初始状态（新建）------>可运行状态（就绪）
2.运行状态---------->终止状态（死亡）

3.运行状态---------->可运行状态（就绪）

yield()方法：让当前正在执行的线程暂停，但它不会阻塞该线程，只是让线程转为就绪状态。系统调度器完全可以再重新对该就绪态的线程进行调度，但是要考虑到其它处于就绪状态线程的优先级，优先级高的线程，才会获得被执行的机会，从而进入运行状态。
4.运行状态---------->阻塞状态

（1）join()方法：目的是让一个线程等待join进来的线程，只有当join进来的线程完全执行完毕，等待的线程才可以继续执行。下面代码：

public class JoinThread extends Thread{
	//提供一个有参数构造器，用于设置该线程的名字
	public JoinThread(String name){
		super(name);
	}
	@Override
	public void run() {
		for (int i = 0; i < 100; i++) {
			System.out.println(getName()+"---"+i);
		}
	}
	
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		
		for (int i = 0; i < 100; i++) {
			if(i==20){
				JoinThread jt = new JoinThread("join进来的线程");
				jt.start();
				jt.join();
			}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"==="+i);
		}
	}
}

main===16
main===17
main===18
main===19
join进来的线程---0
join进来的线程---1
。。。。。。。
。。。。。。。
join进来的线程---97
join进来的线程---98
join进来的线程---99
main===20
main===21
main===22
main===23

（2）sleep()方法:让当前正在执行的线程暂停，并进入阻塞状态。其重载方法static void sleep(long millis)代表睡眠时间。

public class SleepThread extends Thread{
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			System.out.println("打印中"+i);
			if(i==5){
				sleep(3000);
			}
		}
	}
}

当i==5时，打印输出会停顿3秒，然后继续打印。
（3）IO阻塞：简单的例子，使用Scanner对象，调用nextInt()方法等待用户输入数字，只有用户输入数字完成，程序才会继续往下走。