轉自：http://www.cnblogs.com/bigbigheart/p/6005583.html
如果對什么是線程、什么是進程仍存有疑惑顷牌，請先Google之帜平，因為這兩個概念不在本文的范圍之內瀑焦。

用多線程只有一個目的蔫浆，那就是更好的利用cpu的資源，因為所有的多線程代碼都可以用單線程來實現软啼。說這個話其實只有一半對桑谍，因為反應“多角色”的程序代碼，最起碼每個角色要給他一個線程吧祸挪，否則連實際場景都無法模擬锣披，當然也沒法說能用單線程來實現：比如最常見的“生產者，消費者模型”贿条。

很多人都對其中的一些概念不夠明確雹仿，如同步、并發(fā)等等整以，讓我們先建立一個數據字典胧辽，以免產生誤會。

多線程：指的是這個程序（一個進程）運行時產生了不止一個線程
并行與并發(fā)：
并行：多個cpu實例或者多臺機器同時執(zhí)行一段處理邏輯公黑，是真正的同時邑商。
并發(fā)：通過cpu調度算法，讓用戶看上去同時執(zhí)行帆调，實際上從cpu操作層面不是真正的同時奠骄。并發(fā)往往在場景中有公用的資源豆同，那么針對這個公用的資源往往產生瓶頸番刊，我們會用TPS或者QPS來反應這個系統的處理能力。

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線程安全：經常用來描繪一段代碼影锈。指在并發(fā)的情況之下芹务，該代碼經過多線程使用，線程的調度順序不影響任何結果鸭廷。這個時候使用多線程枣抱，我們只需要關注系統的內存，cpu是不是夠用即可辆床。反過來佳晶，線程不安全就意味著線程的調度順序會影響最終結果，如不加事務的轉賬代碼：

void transferMoney(User from, User to, float amount){
  to.setMoney(to.getBalance() + amount);
  from.setMoney(from.getBalance() - amount);
}

同步：Java中的同步指的是通過人為的控制和調度讼载，保證共享資源的多線程訪問成為線程安全轿秧，來保證結果的準確中跌。如上面的代碼簡單加入@synchronized關鍵字。在保證結果準確的同時菇篡，提高性能漩符，才是優(yōu)秀的程序。線程安全的優(yōu)先級高于性能。
好了，讓我們開始吧湿故。我準備分成幾部分來總結涉及到多線程的內容：

扎好馬步：線程的狀態(tài)
內功心法：每個對象都有的方法（機制）
太祖長拳：基本線程類
九陰真經：高級多線程控制類
扎好馬步：線程的狀態(tài)
先來兩張圖：

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各種狀態(tài)一目了然畔咧，值得一提的是”blocked”這個狀態(tài)：
線程在Running的過程中可能會遇到阻塞(Blocked)情況

調用join()和sleep()方法，sleep()時間結束或被打斷父虑，join()中斷,IO完成都會回到Runnable狀態(tài)，等待JVM的調度。
調用wait()狐赡，使該線程處于等待池(wait blocked pool),直到notify()/notifyAll()，線程被喚醒被放到鎖定池(lock blocked pool )疟丙，釋放同步鎖使線程回到可運行狀態(tài)（Runnable）
對Running狀態(tài)的線程加同步鎖(Synchronized)使其進入(lock blocked pool ),同步鎖被釋放進入可運行狀態(tài)(Runnable)颖侄。
此外，在runnable狀態(tài)的線程是處于被調度的線程享郊，此時的調度順序是不一定的览祖。Thread類中的yield方法可以讓一個running狀態(tài)的線程轉入runnable。

內功心法：每個對象都有的方法（機制）
synchronized, wait, notify 是任何對象都具有的同步工具炊琉。讓我們先來了解他們

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他們是應用于同步問題的人工線程調度工具展蒂。講其本質，首先就要明確monitor的概念苔咪，Java中的每個對象都有一個監(jiān)視器锰悼，來監(jiān)測并發(fā)代碼的重入。在非多線程編碼時該監(jiān)視器不發(fā)揮作用团赏，反之如果在synchronized 范圍內箕般，監(jiān)視器發(fā)揮作用。

wait/notify必須存在于synchronized塊中舔清。并且丝里，這三個關鍵字針對的是同一個監(jiān)視器（某對象的監(jiān)視器）。這意味著wait之后体谒，其他線程可以進入同步塊執(zhí)行杯聚。

當某代碼并不持有監(jiān)視器的使用權時（如圖中5的狀態(tài)，即脫離同步塊）去wait或notify抒痒，會拋出java.lang.IllegalMonitorStateException幌绍。也包括在synchronized塊中去調用另一個對象的wait/notify，因為不同對象的監(jiān)視器不同，同樣會拋出此異常傀广。

再講用法：

synchronized單獨使用：
代碼塊：如下痢虹，在多線程環(huán)境下，synchronized塊中的方法獲取了lock實例的monitor主儡，如果實例相同奖唯，那么只有一個線程能執(zhí)行該塊內容

public class Thread1 implements Runnable {
   Object lock;
   public void run() {  
       synchronized(lock){
         ..do something
       }
   }
}

直接用于方法： 相當于上面代碼中用lock來鎖定的效果，實際獲取的是Thread1類的monitor糜值。更進一步丰捷，如果修飾的是static方法，則鎖定該類所有實例寂汇。

public class Thread1 implements Runnable {
   public synchronized void run() {  
        ..do something
   }
}

synchronized, wait, notify結合:典型場景生產者消費者問題

/**
   * 生產者生產出來的產品交給店員
   */
  public synchronized void produce()
  {
      if(this.product >= MAX_PRODUCT)
      {
          try
          {
              wait();  
              System.out.println("產品已滿,請稍候再生產");
          }
          catch(InterruptedException e)
          {
              e.printStackTrace();
          }
          return;
      }

      this.product++;
      System.out.println("生產者生產第" + this.product + "個產品.");
      notifyAll();   //通知等待區(qū)的消費者可以取出產品了
  }

  /**
   * 消費者從店員取產品
   */
  public synchronized void consume()
  {
      if(this.product <= MIN_PRODUCT)
      {
          try 
          {
              wait(); 
              System.out.println("缺貨,稍候再取");
          } 
          catch (InterruptedException e) 
          {
              e.printStackTrace();
          }
          return;
      }

      System.out.println("消費者取走了第" + this.product + "個產品.");
      this.product--;
      notifyAll();   //通知等待去的生產者可以生產產品了
  }

volatile
多線程的內存模型：main memory（主存）病往、working memory（線程棧），在處理數據時骄瓣，線程會把值從主存load到本地棧停巷，完成操作后再save回去(volatile關鍵詞的作用：每次針對該變量的操作都激發(fā)一次load and save)。

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針對多線程使用的變量如果不是volatile或者final修飾的榕栏，很有可能產生不可預知的結果（另一個線程修改了這個值畔勤，但是之后在某線程看到的是修改之前的值）。其實道理上講同一實例的同一屬性本身只有一個副本扒磁。但是多線程是會緩存值的庆揪，本質上，volatile就是不去緩存妨托，直接取值缸榛。在線程安全的情況下加volatile會犧牲性能。

太祖長拳：基本線程類
基本線程類指的是Thread類兰伤，Runnable接口内颗，Callable接口
Thread 類實現了Runnable接口，啟動一個線程的方法：

　　MyThread my = new MyThread();
　　my.start();

Thread類相關方法：

//當前線程可轉讓cpu控制權敦腔，讓別的就緒狀態(tài)線程運行（切換）
public static Thread.yield()
//暫停一段時間
public static Thread.sleep()
//在一個線程中調用other.join(),將等待other執(zhí)行完后才繼續(xù)本線程均澳。　　　　
public join()
//后兩個函數皆可以被打斷
public interrupte()

關于中斷：它并不像stop方法那樣會中斷一個正在運行的線程会烙。線程會不時地檢測中斷標識位负懦，以判斷線程是否應該被中斷（中斷標識值是否為true）筒捺。終端只會影響到wait狀態(tài)柏腻、sleep狀態(tài)和join狀態(tài)。被打斷的線程會拋出InterruptedException系吭。
Thread.interrupted()檢查當前線程是否發(fā)生中斷五嫂，返回boolean
synchronized在獲鎖的過程中是不能被中斷的。

中斷是一個狀態(tài)！interrupt()方法只是將這個狀態(tài)置為true而已沃缘。所以說正常運行的程序不去檢測狀態(tài)躯枢，就不會終止，而wait等阻塞方法會去檢查并拋出異常槐臀。如果在正常運行的程序中添加while(!Thread.interrupted()) 锄蹂，則同樣可以在中斷后離開代碼體

Thread類最佳實踐：
寫的時候最好要設置線程名稱 Thread.name，并設置線程組 ThreadGroup水慨，目的是方便管理得糜。在出現問題的時候，打印線程棧 (jstack -pid) 一眼就可以看出是哪個線程出的問題晰洒，這個線程是干什么的朝抖。

如何獲取線程中的異常

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Runnable
與Thread類似

Callable
future模式：并發(fā)模式的一種，可以有兩種形式谍珊，即無阻塞和阻塞治宣，分別是isDone和get。其中Future對象用來存放該線程的返回值以及狀態(tài)

ExecutorService e = Executors.newFixedThreadPool(3);
 //submit方法有多重參數版本砌滞，及支持callable也能夠支持runnable接口類型.
Future future = e.submit(new myCallable());
future.isDone() //return true,false 無阻塞
future.get() // return 返回值侮邀，阻塞直到該線程運行結束

九陰真經：高級多線程控制類
以上都屬于內功心法，接下來是實際項目中常用到的工具了贝润，Java1.5提供了一個非常高效實用的多線程包:java.util.concurrent, 提供了大量高級工具,可以幫助開發(fā)者編寫高效豌拙、易維護、結構清晰的Java多線程程序题暖。

1.ThreadLocal類
用處：保存線程的獨立變量按傅。對一個線程類（繼承自Thread)
當使用ThreadLocal維護變量時，ThreadLocal為每個使用該變量的線程提供獨立的變量副本胧卤，所以每一個線程都可以獨立地改變自己的副本唯绍，而不會影響其它線程所對應的副本。常用于用戶登錄控制枝誊，如記錄session信息况芒。

實現：每個Thread都持有一個TreadLocalMap類型的變量（該類是一個輕量級的Map，功能與map一樣叶撒，區(qū)別是桶里放的是entry而不是entry的鏈表绝骚。功能還是一個map。）以本身為key祠够，以目標為value压汪。
主要方法是get()和set(T a)，set之后在map里維護一個threadLocal -> a古瓤，get時將a返回止剖。ThreadLocal是一個特殊的容器腺阳。

2.原子類（AtomicInteger、AtomicBoolean……）
如果使用atomic wrapper class如atomicInteger穿香，或者使用自己保證原子的操作亭引，則等同于synchronized

//返回值為boolean
AtomicInteger.compareAndSet(int expect,int update)

該方法可用于實現樂觀鎖，考慮文中最初提到的如下場景：a給b付款10元皮获，a扣了10元焙蚓，b要加10元。此時c給b2元洒宝，但是b的加十元代碼約為：

if(b.value.compareAndSet(old, value)){
   return ;
}else{
   //try again
   // if that fails, rollback and log
}

AtomicReference
對于AtomicReference 來講主届，也許對象會出現，屬性丟失的情況待德，即oldObject == current君丁，但是oldObject.getPropertyA != current.getPropertyA。
這時候将宪，AtomicStampedReference就派上用場了绘闷。這也是一個很常用的思路，即加上版本號

3.Lock類　
lock: 在java.util.concurrent包內较坛。共有三個實現：

ReentrantLock
ReentrantReadWriteLock.ReadLock
ReentrantReadWriteLock.WriteLock
主要目的是和synchronized一樣印蔗， 兩者都是為了解決同步問題，處理資源爭端而產生的技術丑勤。功能類似但有一些區(qū)別华嘹。

區(qū)別如下：

lock更靈活，可以自由定義多把鎖的枷鎖解鎖順序（synchronized要按照先加的后解順序）
提供多種加鎖方案法竞，lock 阻塞式, trylock 無阻塞式, lockInterruptily 可打斷式耙厚， 還有trylock的帶超時時間版本。
本質上和監(jiān)視器鎖（即synchronized是一樣的）
能力越大岔霸，責任越大薛躬，必須控制好加鎖和解鎖，否則會導致災難呆细。
和Condition類的結合型宝。
性能更高，對比如下圖：
ReentrantLock　　　　
可重入的意義在于持有鎖的線程可以繼續(xù)持有絮爷，并且要釋放對等的次數后才真正釋放該鎖趴酣。
使用方法是：

1.先new一個實例

static ReentrantLock r=new ReentrantLock();

2.加鎖

r.lock()或r.lockInterruptibly();

此處也是個不同，后者可被打斷坑夯。當a線程lock后岖寞，b線程阻塞，此時如果是lockInterruptibly渊涝，那么在調用b.interrupt()之后慎璧，b線程退出阻塞床嫌，并放棄對資源的爭搶跨释，進入catch塊胸私。（如果使用后者，必須throw interruptable exception 或catch）

3.釋放鎖

r.unlock()

必須做鳖谈！何為必須做呢岁疼，要放在finally里面。以防止異常跳出了正常流程缆娃，導致災難捷绒。這里補充一個小知識點，finally是可以信任的：經過測試贯要，哪怕是發(fā)生了OutofMemoryError暖侨，finally塊中的語句執(zhí)行也能夠得到保證。

ReentrantReadWriteLock

可重入讀寫鎖（讀寫鎖的一個實現）

　　ReentrantReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock()
　　ReadLock r = lock.readLock();
　　WriteLock w = lock.writeLock();

兩者都有l(wèi)ock,unlock方法崇渗。寫寫字逗，寫讀互斥；讀讀不互斥宅广『簦可以實現并發(fā)讀的高效線程安全代碼

4.容器類
這里就討論比較常用的兩個：

BlockingQueue
ConcurrentHashMap
BlockingQueue
阻塞隊列。該類是java.util.concurrent包下的重要類跟狱，通過對Queue的學習可以得知俭厚，這個queue是單向隊列，可以在隊列頭添加元素和在隊尾刪除或取出元素驶臊。類似于一個管　　道挪挤，特別適用于先進先出策略的一些應用場景。普通的queue接口主要實現有PriorityQueue（優(yōu)先隊列）关翎，有興趣可以研究

BlockingQueue在隊列的基礎上添加了多線程協作的功能：

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除了傳統的queue功能（表格左邊的兩列）之外电禀，還提供了阻塞接口put和take，帶超時功能的阻塞接口offer和poll笤休。put會在隊列滿的時候阻塞尖飞，直到有空間時被喚醒；take在隊　列空的時候阻塞店雅，直到有東西拿的時候才被喚醒政基。用于生產者-消費者模型尤其好用，堪稱神器闹啦。

常見的阻塞隊列有：

ArrayListBlockingQueue 
LinkedListBlockingQueue 
DelayQueue 
SynchronousQueue 
ConcurrentHashMap 
高效的線程安全哈希map沮明。請對比hashTable , concurrentHashMap, HashMap

5.管理類
管理類的概念比較泛，用于管理線程窍奋，本身不是多線程的荐健，但提供了一些機制來利用上述的工具做一些封裝酱畅。
了解到的值得一提的管理類：ThreadPoolExecutor和 JMX框架下的系統級管理類 ThreadMXBean
ThreadPoolExecutor
如果不了解這個類，應該了解前面提到的ExecutorService江场，開一個自己的線程池非常方便：

ExecutorService e = Executors.newCachedThreadPool();
    ExecutorService e = Executors.newSingleThreadExecutor();
    ExecutorService e = Executors.newFixedThreadPool(3);
    // 第一種是可變大小線程池纺酸，按照任務數來分配線程，
    // 第二種是單線程池址否，相當于FixedThreadPool(1)
    // 第三種是固定大小線程池餐蔬。
    // 然后運行
    e.execute(new MyRunnableImpl());

該類內部是通過ThreadPoolExecutor實現的，掌握該類有助于理解線程池的管理佑附，本質上樊诺，他們都是ThreadPoolExecutor類的各種實現版本。請參見javadoc：

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翻譯一下：
corePoolSize:池內線程初始值與最小值音同，就算是空閑狀態(tài)词爬，也會保持該數量線程。
maximumPoolSize:線程最大值权均，線程的增長始終不會超過該值顿膨。
keepAliveTime：當池內線程數高于corePoolSize時，經過多少時間多余的空閑線程才會被回收螺句∷洳眩回收前處于wait狀態(tài)
unit：
時間單位，可以使用TimeUnit的實例蛇尚，如TimeUnit.MILLISECONDS　
workQueue:待入任務（Runnable）的等待場所芽唇，該參數主要影響調度策略，如公平與否取劫，是否產生餓死(starving)
threadFactory:線程工廠類匆笤，有默認實現，如果有自定義的需要則需要自己實現ThreadFactory接口并作為參數傳入谱邪。