深入浅出吃透多线程、线程池核心原理及代码详解

一、多线程详解

　　1、什么是线程

　　线程是一个操作系统概念。操作系统负责这个线程的创建、挂起、运行、阻塞和终结操作。而操作系统创建线程、切换线程状态、终结线程都要进行CPU调度——这是一个耗费时间和系统资源的事情。

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　　2、线程生命周期

　线程通常都有五种状态，创建、就绪、运行、阻塞和死亡：

• 创建状态。在生成线程对象，并没有调用该对象的start方法，这是线程处于创建状态。
• 就绪状态。当调用了线程对象的start方法之后，该线程就进入了就绪状态，但是此时线程调度程序还没有把该线程设置为当前线程，此时处于就绪状态。在线程运行之后，从等待或者睡眠中回来之后，也会处于就绪状态。
• 运行状态。线程调度程序将处于就绪状态的线程设置为当前线程，此时线程就进入了运行状态，开始运行run函数当中的代码。
• 阻塞状态。线程正在运行的时候，被暂停，通常是为了等待某个时间的发生(比如说某项资源就绪)之后再继续运行。sleep,suspend，wait等方法都可以导致线程阻塞。
• 死亡状态。如果一个线程的run方法执行结束或者调用stop方法后，该线程就会死亡。对于已经死亡的线程，无法再使用start方法令其进入就绪。　　　

　　可以用过jstack 或者idea debug快照显示状态，常见名词大致意思为：

• "Low Memory Detector"：负责对可使用内存进行检测，如果发现可用内存低，分配新的内存空间。
• "CompilerThread0"：用来调用JITing，实时编译装卸class。
• "Signal Dispatcher"：负责分发内部事件。
• "Finalizer"：负责调用Finalizer方法。
• "Reference Handler"：负责处理引用。
• "main"：是主线程。
• "VM Thread"， "VM Periodic Task Thread"：从名字上看是虚机内部线程。

　　3、线程状态描述

• NEW：状态是指线程刚创建, 尚未启动。
• RUNNABLE：状态是线程正在正常运行中, 当然可能会有某种耗时计算/IO等待的操作/CPU时间片切换等, 这个状态下发生的等待一般是其他系统资源, 而不是锁, Sleep等
• BLOCKED：这个状态下, 是在多个线程有同步操作的场景, 比如正在等待另一个线程的synchronized 块的执行释放, 或者可重入的 synchronized块里别人调用wait() 方法, 也就是这里是线程在等待进入临界区
• WAITING：这个状态下是指线程拥有了某个锁之后, 调用了他的wait方法, 等待其他线程/锁拥有者调用 notify / notifyAll 一般该线程可以继续下一步操作
• TIMED_WAITING： 这个状态就是有限的(时间限制)的WAITING, 一般出现在调用wait(long), join(long)等情况下, 另外一个线程sleep后, 也会进入TIMED_WAITING状态
• TERMINATED：这个状态下表示 该线程的run方法已经执行完毕了, 基本上就等于死亡了(当时如果线程被持久持有, 可能不会被回收)

　　要区分 BLOCKED 和 WATING 的区别, 一个是在临界点外面等待进入, 一个是在理解点里面wait等待别人notify, 线程调用了join方法 join了另外的线程的时候, 也会进入WAITING状态, 等待被他join的线程执行结束。核心区别就是BLOCKED没拿到锁，WAITING拿到了锁。

　　4、线程优先级Priority

　　线程的优先级是将该线程的重要性传给了调度器、cpu处理线程顺序有一定的不确定，但是调度器会倾向于优先权高的先执行。

　　5、线程实现方式

　　线程有三种实现方式：Thread、Runnable、Callable。

　　Thread实现方式代码如下：

public class Thread01 extends Thread {

   @Override
   public void run() {
      System.out.println("Thread 方式创建线程");
   }

   public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
      new Thread01().start();//多线程
   }
}

　　Runnable实现方式：

public class Runnable01 implements  Runnable {
   @Override
   public void run() {
      System.out.println("Runnable方式创建线程");
   }

   public static void main(String[] args) {
      new Thread(new Runnable01()).start();
   }
}

　　Callable实现方式：

public class Callable01 implements Callable<String> {
   @Override
   public String call() throws Exception {
      System.out.println("Callable方式创建线程");
      return "Callable";
   }

   public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
      FutureTask task=new FutureTask(new Callable01());//有参 赋值 成员属性
      new Thread(task).start();
      System.out.println( task.get());;
   }
}

　　6、Thread和Runnable的联系与区别

• Runnable的实现方式是实现其接口即可。
• Thread的实现方式是继承其类。
• Runnable接口支持多继承，但基本上用不到。
• Thread实现了Runnable接口并进行了扩展，而Thread和Runnable的实质是实现的关系，不是同类东西，所以Runnable或Thread本身没有可比性。public class Thread implements Runnable { // 省略 @Override public void run() { if (target != null) { target.run(); } } // 省略 }

　　综上所述：Thread和Runnable的实质是继承关系，没有可比性。无论使用Runnable还是Thread，都会new Thread，然后执行run方法。用法上，如果有复杂的线程操作需求，那就选择继承Thread，如果只是简单的执行一个任务，那就实现runnable。

　　7、Callable原理是什么

　　Callable 1.5引入，具有返回值，并且支持泛型：

public interface Callable<V> {
    V call() throws Exception;
}

　　返回加入泛型既可以返回Object，也可以让调用限定类型，更灵活。Callble相关源码如下：

public interfa