首先理解三個(gè)概念。程序是一段靜態(tài)的代碼，應(yīng)用執(zhí)行的藍(lán)本抢呆。進(jìn)程是針對(duì)操作系統(tǒng)而言的一個(gè)概念，一個(gè)系統(tǒng)可以有多個(gè)進(jìn)程脏答。線(xiàn)程是相對(duì)于進(jìn)程而言的一個(gè)概念，一個(gè)進(jìn)程可以有多個(gè)線(xiàn)程亩鬼，每個(gè)線(xiàn)程都有自己獨(dú)立的執(zhí)行流程殖告，放到內(nèi)存中分析，就是每個(gè)線(xiàn)程都有一個(gè)方法調(diào)用棧雳锋。同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的各個(gè)線(xiàn)程相互獨(dú)立黄绩，但是會(huì)互相爭(zhēng)奪資源，比如內(nèi)存對(duì)象玷过，文件或者是數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄和表爽丹。共享資源必然就會(huì)產(chǎn)生爭(zhēng)用資源的問(wèn)題，所以多線(xiàn)程問(wèn)題冶匹，最需要解決的就是安全性(同一張票只能賣(mài)給一個(gè)人)和并發(fā)性(同時(shí)給多個(gè)人提供服務(wù)习劫，但每個(gè)人都感覺(jué)系統(tǒng)在只為它提供服務(wù))的問(wèn)題了咆瘟。
Java 號(hào)稱(chēng)一次編寫(xiě)到處運(yùn)行嚼隘？
對(duì)于線(xiàn)程管理， JVM 有自己的優(yōu)先級(jí)別和調(diào)度機(jī)制袒餐，但是因?yàn)?JVM 本質(zhì)上也只是操作系統(tǒng)中的一個(gè)應(yīng)用進(jìn)程飞蛹，它也是受限于操作系統(tǒng)谤狡。畢竟操作系統(tǒng)才是老大嘛，是它主管的硬件資源卧檐，所以這里存在兩種不同的線(xiàn)程管理規(guī)定墓懂，導(dǎo)致同樣的程序在不同的操作系統(tǒng)和硬件中有不同的執(zhí)行情況(Java 會(huì)采用隨機(jī)調(diào)度而操作系統(tǒng)會(huì)采用先來(lái)先服務(wù)、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的調(diào)度算法)霉囚。一次編寫(xiě)捕仔、到處運(yùn)行在線(xiàn)程這塊成了被打臉了。怎么解決呢盈罐？加鎖什么的榜跌，明天會(huì)講
Java 線(xiàn)程的優(yōu)先級(jí)別
java 的優(yōu)先級(jí)別有 [1，10] 十種盅粪，但是通常只會(huì)用到 1 钓葫、5 和 10 這三個(gè)級(jí)別。這一點(diǎn)可以從 java.lang.Thread 類(lèi)的僅有的三個(gè)靜態(tài)字段中看出來(lái)票顾。主線(xiàn)程默認(rèn)優(yōu)先級(jí)是 5 級(jí)础浮，它創(chuàng)建的線(xiàn)程優(yōu)先級(jí)默認(rèn)也是 5 級(jí)，這從字段的命名中就可以看出來(lái)了奠骄，默認(rèn)就是 5 級(jí)嘛豆同。源碼如下：
這里有一個(gè) final 修飾的變量，只能叫做單值變量含鳞，而不能稱(chēng)作常量诱告，常量位于方法區(qū)的常量數(shù)據(jù)區(qū)，而這里明顯就位于靜態(tài)數(shù)據(jù)區(qū)民晒，如果未添加 static 關(guān)鍵字精居，那它應(yīng)該是在堆區(qū)內(nèi)的對(duì)應(yīng)對(duì)象內(nèi)存空間中。
public final static int MIN_PRIORITY = 1;
public final static int NORM_PRIORITY = 5;
public final static int MAX_PRIORITY = 10;
關(guān)于 Thread 類(lèi)
線(xiàn)程的默認(rèn)命名方式為"Thread-"+線(xiàn)程序號(hào)潜必，線(xiàn)程序號(hào)從 0 開(kāi)始靴姿，所以命名為Thread-0 ， Thread-1等磁滚，也可以通過(guò)public static Thread currentThread()方法得到當(dāng)前線(xiàn)程對(duì)象的引用佛吓，再調(diào)用public final void setName(String name)方法指定線(xiàn)程名字。
Thread 類(lèi)的常見(jiàn)方法
其中常用的睡眠方法也是一個(gè)靜態(tài)方法public static void sleep(long millis)throws InterruptedException垂攘。
Thread 類(lèi)還有一個(gè)讓步方法public static void yield()维雇，會(huì)把當(dāng)前執(zhí)行機(jī)會(huì)讓給同優(yōu)先級(jí)的其他線(xiàn)程執(zhí)行。
Thread 類(lèi)有一個(gè) final 修飾的方法public final boolean isAlive()晒他，用來(lái)判斷該線(xiàn)程是否還活著吱型。
public void interrupt()，線(xiàn)程對(duì)象調(diào)用此方法陨仅，會(huì)立即出現(xiàn)中斷異常(InterruptedException)津滞。虛擬機(jī)強(qiáng)行使得此線(xiàn)程從阻塞態(tài)轉(zhuǎn)成運(yùn)行態(tài)铝侵，然后執(zhí)行 catch 代碼段。
主線(xiàn)程死亡后触徐，會(huì)立即強(qiáng)行喚醒處于阻塞狀態(tài)的正在睡眠的線(xiàn)程咪鲜，進(jìn)入到就緒態(tài)，然后再轉(zhuǎn)成運(yùn)行態(tài)撞鹉，然后 JVM 會(huì)在 sleep() 方法中//產(chǎn)生一個(gè) 中斷異常 拋出來(lái)疟丙。這個(gè)中斷方法要配合 sleep() 方法使用，已經(jīng)得到驗(yàn)證鸟雏，如果沒(méi)有 sleep 方法隆敢，即使調(diào)用了 interrupt() 方法仍然沒(méi)有任何效果，這里本來(lái)就是利用會(huì)拋出這個(gè)異常//來(lái)進(jìn)行邏輯處理啊崔慧。
@Deprecated
public final void stop()
TODO:這兩個(gè)方法需要進(jìn)一步去整理
線(xiàn)程的生命周期
主線(xiàn)程的入口方法是 main() 方法拂蝎，主方法結(jié)束，主線(xiàn)程結(jié)束惶室。其他線(xiàn)程的入口方法就是 run() 方法温自，run() 方法結(jié)束，該線(xiàn)程就結(jié)束了皇钞。有了多線(xiàn)程后悼泌，主線(xiàn)程結(jié)束，其他線(xiàn)程仍然會(huì)繼續(xù)執(zhí)行夹界，直到所有線(xiàn)程結(jié)束馆里，程序才結(jié)束。main() 方法是 JVM 調(diào)用的可柿，run() 方法當(dāng)然也是由 JVM 調(diào)用的鸠踪。
如果將某個(gè)線(xiàn)程采用public final void setDaemon(boolean on)方法設(shè)置為后臺(tái)線(xiàn)程的話(huà)，當(dāng)所有前臺(tái)線(xiàn)程都結(jié)束了复斥，那么后臺(tái)線(xiàn)程無(wú)論是否執(zhí)行完都立即會(huì)結(jié)束营密。當(dāng)然如果這個(gè)時(shí)候，輪到它的時(shí)間片還在運(yùn)轉(zhuǎn)的話(huà)目锭，這個(gè)時(shí)間片內(nèi)還是會(huì)繼續(xù)執(zhí)行的评汰。
線(xiàn)程的生命周期有五個(gè)狀態(tài)：
使用 new 新建線(xiàn)程對(duì)象的時(shí)候，線(xiàn)程處于新建狀態(tài)痢虹，僅僅在堆區(qū)開(kāi)辟了一個(gè)線(xiàn)程對(duì)象空間而已被去，線(xiàn)程對(duì)象和其他對(duì)象在內(nèi)存中沒(méi)有任何區(qū)別啊。
線(xiàn)程對(duì)象調(diào)用 .start() 方法的時(shí)候奖唯，就處于就緒狀態(tài)惨缆，會(huì)分配好所有資源.。也就是創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的方法調(diào)用棧和分配程序計(jì)數(shù)器。
再由 JVM 調(diào)用的時(shí)候踪央，線(xiàn)程就處于運(yùn)行狀態(tài)，會(huì)占用處理機(jī)瓢阴。
當(dāng)調(diào)用了睡眠方法或者正在等待 IO 操作就會(huì)進(jìn)入阻塞狀態(tài)畅蹂。
JVM 也是有能力強(qiáng)行把運(yùn)行狀態(tài)的線(xiàn)程直接轉(zhuǎn)為就緒狀態(tài)的，比如時(shí)間片到了荣恐。當(dāng)線(xiàn)程結(jié)束后液斜，會(huì)釋放掉所有資源，只等著 GC 進(jìn)行垃圾回收叠穆。
創(chuàng)建線(xiàn)程的方式
方式一：首先定義一個(gè)類(lèi)繼承 Thread 類(lèi)少漆，重寫(xiě) run() 方法。然后在主方法或者其他方法中調(diào)用線(xiàn)程類(lèi)對(duì)象的 start() 方法硼被，讓線(xiàn)程處于就緒狀態(tài)示损，分配好所需資源。
方式二：定義一個(gè)類(lèi)實(shí)現(xiàn) java.lang.Runnable 接口嚷硫，并實(shí)現(xiàn) run() 方法检访。將這類(lèi)對(duì)象作為參數(shù)傳遞給 Thread 類(lèi)的構(gòu)造函數(shù)，Thread 類(lèi) new 出來(lái)的才是線(xiàn)程對(duì)象仔掸，實(shí)現(xiàn)了 java.lang.Runnable 接口的類(lèi)對(duì)象并不是線(xiàn)程脆贵，它只是給線(xiàn)程提供了一個(gè)入口方法。
方式三：通過(guò)匿名內(nèi)部類(lèi)的方式起暮，使用 Thread 類(lèi)的構(gòu)造方法public Thread(Runnable target)傳遞一個(gè)匿名內(nèi)部類(lèi)對(duì)象卖氨。
線(xiàn)程同步鎖
一個(gè)進(jìn)程中有多個(gè)線(xiàn)程，這多個(gè)線(xiàn)程之間是互相共享進(jìn)程的資源的负懦，確切點(diǎn)的說(shuō)就是共享堆區(qū)的對(duì)象筒捺。所以，這里的共享資源問(wèn)題引出來(lái)了安全性的問(wèn)題纸厉，為了保證安全性就不得不添加 synchronized 同步鎖焙矛，以保證原子操作能夠正確執(zhí)行，不至于因?yàn)榫€(xiàn)程調(diào)度的不確定性而受到干擾残腌。
同步鎖可以分為對(duì)象鎖村斟、方法鎖和類(lèi)鎖。
對(duì)象鎖
Object obj = new Object();
synchronized(obj){
//synchronized 代碼塊內(nèi)部的代碼就一定會(huì)是以個(gè)原子操作
}
如上述代碼所示：首先明確一點(diǎn)抛猫，java 中每一個(gè)對(duì)象都有一個(gè)鎖蟆盹。JVM 在遇到 sychronized 關(guān)鍵字的時(shí)候，首先會(huì)檢查該對(duì)象有沒(méi)有被鎖住闺金。如果沒(méi)上鎖逾滥，會(huì)先給對(duì)象上鎖，再來(lái)執(zhí)行 sychronized 代碼塊的內(nèi)容，執(zhí)行完后寨昙，再來(lái)釋放鎖讥巡。如果對(duì)象鎖未被釋放期間，其他線(xiàn)程想要執(zhí)行 sychronized 代碼快的內(nèi)容舔哪，是不被允許的欢顷。只能在鎖池中等待，該線(xiàn)程就從運(yùn)行狀態(tài)捉蚤，轉(zhuǎn)為阻塞狀態(tài)抬驴。
方法鎖
public synchronized void sell(){
//對(duì)應(yīng)的原子操作
}
這里講的是實(shí)例方法鎖，實(shí)例方法鎖其實(shí)本質(zhì)上就是對(duì)象鎖缆巧，它鎖的是調(diào)用這個(gè)方法的對(duì)象布持，也就是 this 。更確切的說(shuō)陕悬，一個(gè)對(duì)象的任意一個(gè)方法被鎖住了的情況下题暖，也就是這個(gè)對(duì)象被鎖住了，那么這個(gè)類(lèi)的其他方法也就無(wú)法被調(diào)用了捉超。
類(lèi)鎖
也就是靜態(tài)方法加鎖就是類(lèi)鎖芙委，鎖的是這個(gè)類(lèi)的反射對(duì)象。這和實(shí)例方法同理狂秦，也就是說(shuō)灌侣，同一時(shí)刻只能有一個(gè)靜態(tài)方法被執(zhí)行。
線(xiàn)程之間的協(xié)作
因?yàn)橛脩?hù)想要同時(shí)使用多款應(yīng)用程序裂问，所以操作系統(tǒng)需要支持多進(jìn)程侧啼。而且在使用單個(gè)應(yīng)用程序的時(shí)候，還想要同時(shí)做多件事情堪簿，這就有了線(xiàn)程的產(chǎn)生痊乾。線(xiàn)程之間有時(shí)可能需要共享資源，因?yàn)榫€(xiàn)程調(diào)度的不確定性椭更，所以需要使用 sychronized 加同步鎖來(lái)保證各個(gè)線(xiàn)程彼此的獨(dú)立性哪审。線(xiàn)程有時(shí)候還需要互相協(xié)作，以完成某件事情虑瀑。線(xiàn)程之間協(xié)作的最典型的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例就是生產(chǎn)者和消費(fèi)者問(wèn)題了湿滓。
首先要弄明白以下內(nèi)容：Java 中每一個(gè)內(nèi)存對(duì)象都有一個(gè)專(zhuān)門(mén)用來(lái)存放線(xiàn)程對(duì)象的鎖池和等待池。java.lang.Object 類(lèi)中的public final void wait() throws InterruptedException方法和public final void notify()方法都是專(zhuān)門(mén)針對(duì)線(xiàn)程的協(xié)作而設(shè)計(jì)的方法舌狗。
但是為什么它會(huì)定義在 Object 類(lèi)中去呢叽奥？按道理應(yīng)該設(shè)計(jì)在 Thread 類(lèi)中的啊痛侍！這樣設(shè)計(jì)的目的就是可以在任何添加了 sychronized 同步鎖的代碼塊中調(diào)用任意對(duì)象的 wait() 和 notify() 方法朝氓，而不用考慮這個(gè)對(duì)象是否是繼承了 Thread 類(lèi)或者實(shí)現(xiàn)了 Runnable 接口。而且這兩個(gè)方法必須在添加了同步鎖的代碼塊中使用，如果沒(méi)有赵哲，編譯階段會(huì)通過(guò)待德，但是在運(yùn)行階段會(huì)拋出 IllegalMonitorStateException 異常。為什么要設(shè)計(jì)這樣報(bào)出異常呢枫夺？因?yàn)橹挥性谕芥i代碼塊中才有存在的意義啊将宪，所以 JVM 就干脆給一個(gè)異常錯(cuò)誤。
當(dāng)對(duì)象 t1 調(diào)用 wait() 方法時(shí)筷屡，其所在的線(xiàn)程對(duì)象涧偷，會(huì)進(jìn)入這個(gè)對(duì)象 t1 的等待池中簸喂，此時(shí)處于阻塞狀態(tài)毙死，同時(shí)會(huì)釋放掉對(duì)象 t1 的鎖。此時(shí)這個(gè)線(xiàn)程對(duì)象在對(duì)象 t1 的等待池中只能等待其它線(xiàn)程調(diào)用該對(duì)象 t1 的 notify() 或者 notifyAll() 方法才能夠使得它從等待池中釋放喻鳄。對(duì)象的鎖池能夠自動(dòng)開(kāi)啟扼倘，等待池的線(xiàn)程對(duì)象只能被其他的線(xiàn)程調(diào)用 notify() 方法，才能夠開(kāi)啟鎖池除呵。
其中 Object 類(lèi)的 wait() 方法有三個(gè)重載的方法public final void wait() throws InterruptedException再菊，表示等待無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間和public final void wait(long timeout) throws InterruptedException，表示等待指定長(zhǎng)時(shí)間颜曾，以及public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException等待指定長(zhǎng)時(shí)間纠拔。
其中 Object 類(lèi)還有兩個(gè)重載方法public final void notify()和public final void notifyAll()。第一個(gè)方法只能釋放對(duì)象 t1 等待池中的隨機(jī)的一個(gè)線(xiàn)程對(duì)象泛豪，第二個(gè)方法則可以釋放掉所有的等待池對(duì)象稠诲。它們?nèi)紡膶?duì)象 t1 的等待池中進(jìn)入到對(duì)象 t1 的鎖池中去，還會(huì)自動(dòng)給對(duì)象 t1 加鎖诡曙。
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
Tree q = new Tree();
Producer p = new Producer(q);
Consumer c = new Consumer(q);
p.start();
c.start();
}
}
class Producer extends Thread {
Tree q;
Producer(Tree q) {
this.q = q;
}
public void run() {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
q.put(i);
System.out.println("Producer put " + i);
}
}
}
class Consumer extends Thread {
Tree q;
Consumer(Tree q) {
this.q = q;
}
public void run() {
while (true) {
System.out.println("Consumer get " + q.get());
}
}
}
/* 樹(shù)類(lèi) **/
class Tree {
int hole;// 樹(shù)洞
boolean bFull = false;
// 放情報(bào)
public synchronized void put(int i) {
if (!this.bFull)// 如果為空
{
this.hole = i;// 把情報(bào)放入樹(shù)洞
this.bFull = true;// 設(shè)為非空
/*
* 從該對(duì)象的等待隊(duì)列中釋放消費(fèi)者線(xiàn)程進(jìn)入該對(duì)象鎖池 使該線(xiàn)程將再次成為可運(yùn)行的線(xiàn)程
*/
this.notify();
}
try {// 生產(chǎn)者線(xiàn)程進(jìn)入this對(duì)象的等待隊(duì)列開(kāi)啟鎖池
this.wait();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 取情報(bào)
public synchronized int get() {
if (!this.bFull)// 如果為空
{
try {
this.wait();// 消費(fèi)者線(xiàn)程進(jìn)入this對(duì)象的等待隊(duì)列開(kāi)啟鎖池
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
bFull = false;// 設(shè)置為空
/*
* 從該對(duì)象的等待隊(duì)列中釋放生產(chǎn)者線(xiàn)程進(jìn)入該對(duì)象鎖池 使該線(xiàn)程將再次成為可運(yùn)行的線(xiàn)程
*/
this.notify();
int value = hole;
return value;
}
}
以上生產(chǎn)者消費(fèi)者的案例中臀叙，分析過(guò)程如下：
內(nèi)存圖如下：
假設(shè)先執(zhí)行的是消費(fèi)者線(xiàn)程，消費(fèi)者線(xiàn)程執(zhí)行對(duì)象 q 的 get() 方法時(shí)价卤，先判斷對(duì)象 q 是否加鎖了劝萤，加鎖就進(jìn)入鎖池中等待，如果是未加鎖就加鎖慎璧，然后判斷樹(shù)洞是否為空床嫌，空則進(jìn)入到等待池中等待，釋放對(duì)象鎖胸私。如果不空則取出樹(shù)洞中的內(nèi)容既鞠，并釋放對(duì)象等待池中的線(xiàn)程對(duì)象。
消費(fèi)者線(xiàn)程調(diào)用 get() 方法盖文，加對(duì)象鎖嘱蛋，判斷樹(shù)洞為空，調(diào)用 wait() 方法進(jìn)入等待池中，釋放對(duì)象鎖洒敏。
生產(chǎn)者調(diào)用 put() 方法龄恋，加對(duì)象鎖，判斷樹(shù)洞為空凶伙，就將情報(bào)放入樹(shù)洞中郭毕，再調(diào)用 notify() 方法釋放處于等待池中的線(xiàn)程對(duì)象，隨即進(jìn)入到對(duì)象鎖池中函荣，然后生產(chǎn)者線(xiàn)程再次調(diào)用 wait() 方法显押，進(jìn)入到等待池中，釋放對(duì)象鎖傻挂。
消費(fèi)者線(xiàn)程對(duì)象此時(shí)處于運(yùn)行狀態(tài)乘碑，開(kāi)始加對(duì)象鎖，拿到樹(shù)洞中的情報(bào)金拒，后調(diào)用 notify() 方法從等待池中釋放生產(chǎn)者線(xiàn)程對(duì)象兽肤，生產(chǎn)者對(duì)象進(jìn)入鎖池中，返回拿到的情報(bào)绪抛，對(duì)象鎖自動(dòng)開(kāi)啟资铡。
