学习多线程的初衷是期望本学期能够开发出一个入门版的 Tank War 。作为初学者，我不得不从基础概念抓手，结合其基本框架，通过简单的案例展现来得到可观的进步和提升
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1.多线程的基本概念
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1.1 线程定义
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线程（Thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一个进程可以包含多个线程。线程有时也被称为轻量级进程。例如，当你运行一个软件时，这个软件本身就是一个进程，而进程中的多个任务，如数据读取、界面绘制等，可能由不同的线程来执行。
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1.2 进程，线程？
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进程是程序运行的实例，是系统进行资源分配和调度的基本单位。而线程是进程中的一个实体，它共享进程的资源，如内存地址空间、文件句柄等。线程的创建、切换和销毁比进程要轻量得多。在同一进程中，线程之间的通信比进程之间要简便，因为它们共享内存空间。
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1.3 线程的基本特征
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轻量级：线程的创建和销毁开销较小，切换速度也比进程快很多，因为它们不需要涉及用户态和内核态的切换。
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并发性：多线程可以在单个进程中实现并发执行，提高程序的响应速度和效率。在多核处理器系统中，可以真正实现并行运行。
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2. 多线程的基本结构
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2.1线程的生命周期
- 对于多线程的生命周期可以简单地理解为上图
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2.1.1 新建（NEW）
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定义：线程对象被创建，但还未启动。
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特点：
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此时线程已经分配了内存空间，但还没有分配CPU时间片。线程不会执行任何任务，直到调用
start()方法。
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- 示例(以我的项目)
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public class GameThread extends Thread{ ...... } public GameThread gt; //创建线程对象 gt = new GameThread(g, balls);
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2.1.2 就绪 (Stand By)
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定义：线程已经准备好运行，等待操作系统分配CPU时间片
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特点：
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线程在就绪队列中等待调度。
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操作系统会根据调度算法选择线程执行。
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- 示例:
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//启动线程,每个线程只能启动一次 gt.start();
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2.1.3 运行（Running）
- 定义：线程正在执行任务。
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特点：
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此时线程获得了CPU时间片，执行线程体中的代码。
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线程可能会因为运行时间片用完、调用
yield()方法或者发生I/O操作等原因进入阻塞状态。
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- 使用：
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run()方法的作用-
在多线程编程中，
run()方法是线程执行的核心逻辑。当线程被启动（通过start()方法）时，JVM 会调用线程的run()方法，从这里开始执行线程的逻辑任务。 -
线程中的主操作代码都应写在
run()方法中，你可以在这里实现线程需要完成的所有任务。
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线程的启动与执行
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当你调用
thread.start()时，JVM 会为线程分配资源，并将其置于就绪状态（Runnable）。一旦线程获得 CPU 时间片，它就会调用run()方法，开始执行线程的任务。 -
run()方法中的代码是线程的主体部分，它会一直执行，直到方法执行完毕或者被明确终止。
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代码示例
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public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 线程运行中..."); while (true) { //延时 try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException ex) { throw new RuntimeException(ex); } for (int i = 0; i < balls.size(); i++) { Ball ball = balls.get(i); ball.drawBall(g); } } }
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2.1.4 阻塞（Blocked）
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定义：线程暂时停止执行，等待某种条件满足。
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原因：
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等待锁资源：线程尝试获取一个被其他线程持有的锁。
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I/O操作：线程等待I/O操作完成（如文件读取、网络请求）。
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线程模拟睡眠：调用
sleep()方法导致线程阻塞一段时间。
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- 代码示例：
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while (true) { //延时 try { Thread.sleep(15); } catch (InterruptedException ex) { throw new RuntimeException(ex); }
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2.1.5 等待（Waiting）
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定义：线程处于等待状态，等待其他线程的通知。
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原因：
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调用
wait()方法进入等待状态，直到其他线程调用notify()或notifyAll()唤醒。 -
进入等待状态后，线程释放锁资源。
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- 触发方式
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主要通过以下几种方式进入等待状态：
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调用
Object.wait()方法。 -
调用
Thread.join()方法。 -
调用
Lock或Condition相关的等待方法（如Condition.await()）。
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- 特点
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等待中的线程不会自动结束等待，必须等待其他线程的通知（如
Object.notify()或Object.notifyAll()）才会从等待状态退出。 -
等待中的线程会释放之前持有的对象锁，以便其他线程可以获取该锁并执行相关操作。
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处于等待状态的线程不会消耗CPU资源，因为它不会执行任何任务。
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- 退出等待状态的方式
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通过
notify()或notifyAll()方法：-
如果线程是通过调用
Object.wait()进入的等待状态，那么其他线程需要通过调用同一个对象的notify()方法唤醒一个等待线程，或者调用notifyAll()唤醒所有等待线程。
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线程中断：
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如果等待中的线程被中断（通过
Thread.interrupt()方法），它会抛出InterruptedException并退出等待状态。因此，在编写代码时需要捕获这个异常并进行处理。
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- 代码示例：
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public void run() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": 线程运行中..."); while (true) { synchronized (lock) { //使用 synchronized 块确保线程安全。 while (!running) { try { lock.wait();//等待唤醒 } catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(e); } } for (int i = 0; i < balls.size(); i++) { Ball ball = balls.get(i); ball.drawBall(g); } } //延时 try { Thread.sleep(10); } catch (InterruptedException ex) { throw new RuntimeException(ex); } } } public void pause() {//暂停线程 synchronized (lock) { running = false; } } public void resumeThread() {//唤醒线程 synchronized (lock) { running = true; lock.notify();//唤醒线程 } } -
@Override public void mouseClicked(MouseEvent e) { int x = e.getX(); int y = e.getY(); //判断鼠标左右建 int key = e.getButton(); if (key == 1) { //左键 ball = new Ball(x, y, 50); balls.add(ball); } else if (key == 3) {//右键 gt.pause(); } else if (key == 2) {//滚轮 gt.resumeThread(); } }
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2.1.6 超时等待状态（TimedWaiting)
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定义：超时等待状态是指线程在等待某个条件时设置了超时时间。如果在指定的时间内没有满足条件，线程会自动退出等待状态。
- 触发方式：
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主要通过以下几种方式进入超时等待状态：
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调用
Object.wait(long timeout)方法。 -
调用
Thread.sleep(long millis)方法。 -
调用
Lock或Condition相关的超时等待方法（如Condition.await(long timeout, TimeUnit unit)）。
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- 特点：
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与普通等待状态相比，超时等待状态具有时间限制，线程不会无限期地等待。
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超时等待中的线程同样会释放之前持有的对象锁（如果是通过
Object.wait或Condition.await进入的话）。 -
如果在超时时间到达之前满足了条件（如被其他线程唤醒），线程会提前退出超时等待状态。
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- 退出超时等待
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条件满足：
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如果其他线程在超时时间到达之前调用了唤醒方法（如
notify()或notifyAll()），则线程会提前退出超时等待状态。
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超时时间到达：
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如果在设置的超时时间内没有满足条件，线程会自动退出超时等待状态。
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线程中断：
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如果等待中的线程被中断，它会抛出
InterruptedException并退出超时等待状态。
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2.1.7 死亡（Dead）
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定义
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死亡状态是指线程已经完成了它的任务，或者由于某些原因（如异常、强制终止等）而停止运行。
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一旦线程进入死亡状态，它就无法再次启动，线程对象的生命周期结束。
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- 原因
- 1. 正常完成 “run()” 任务
- 2. 因异常终止
- 3. 线程死亡的终点
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不可恢复性：一旦线程进入死亡状态，它就无法再次启动。如果需要重新执行任务，必须创建一个新的线程对象。
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资源释放：线程死亡后，系统会回收线程占用的资源（如栈空间、线程本地存储等）。
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线程对象仍然存在：虽然线程已经死亡，但线程对象仍然存在于内存中，直到被垃圾回收器回收。
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- 注意
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避免使用
Thread.stop()-
Thread.stop()方法会强制终止线程，可能导致资源泄漏或数据不一致。例如，如果线程持有某个对象的锁，调用stop()方法后，锁不会被释放，可能导致其他线程永远无法获取该锁。 -
推荐使用标志位（如
volatile boolean running）来优雅地终止线程。
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处理未捕获的异常
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如果线程因未捕获的异常而终止，可能会导致程序的不稳定。可以通过
Thread.setUncaughtExceptionHandler()方法为线程设置异常处理器，捕获并处理未捕获的异常。
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线程死亡后的资源清理
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在线程死亡之前，确保释放所有占用的资源，如关闭文件、释放锁等。
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可以在
run()方法的最后或通过finally块进行资源清理。
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- 总结
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线程死亡是线程生命周期的终点，线程完成任务或因异常、强制终止而进入死亡状态。
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线程死亡后无法再次启动，如果需要重复执行任务，必须创建新的线程。
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在编程中，应尽量避免使用
Thread.stop()方法，推荐使用标志位来优雅地终止线程。 -
处理未捕获的异常和清理资源是线程编程中的重要注意事项，确保程序的稳定性和可靠性。
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2.2 线程的同步与互斥
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