線程概述
線程與進程
進程
?每個運行中的任務（通常是程序）就是一個進程瓶竭。當一個程序進入內(nèi)存運行時，即變成了一個進程幸逆。每一個進程都有一定的獨立功能却嗡，進程是系統(tǒng)進行資源分配與調(diào)度的一個獨立單元。
- 獨立性：進程是系統(tǒng)中獨立存在的實體翻诉，它可以擁有自己獨立的資源炮姨，每一個進程都有自己私有的地址空間。在沒有進程本身允許的條件下碰煌，一個用戶進程不可以直接訪問其他進程的地址空間舒岸。
- 動態(tài)性：進程與程序的區(qū)別在于，程序只是一序列靜態(tài)指令的集合芦圾，而進程則是正在執(zhí)行中的程序蛾派，擁有自己的生命周期和各種不同的狀態(tài)，是動態(tài)產(chǎn)生个少、變化以及消亡的洪乍。
- 并發(fā)性：多個進程可以在單個處理器上并發(fā)執(zhí)行，并且不會互相影響夜焦。
- 異步性：由于進程的相互制約典尾，使進程具有執(zhí)行的間斷性，即進程按各自獨立的糊探、 不可預知的速度向前推進钾埂。異步性會導致執(zhí)行結(jié)果的不可再現(xiàn)性，為此科平，在操作系統(tǒng)中必須配置相應的進程同步機制褥紫。
- 結(jié)構(gòu)性：進程包含程序及其相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。進程的實體包含進程控制塊(PCB)瞪慧，程序塊髓考、數(shù)據(jù)塊和堆棧，又稱為進程映像弃酌。
線程
?線程是進程的執(zhí)行單元氨菇，是進程的組成部分，一個進程可以擁有多個線程妓湘，一個線程必須有一個父進程查蓉。線程可以擁有自己的堆棧，自己的程序計數(shù)器以及自己的局部變量榜贴，但不擁有系統(tǒng)資源豌研，它與父進程的其它線程共享該進程的全部資源。
?一個線程可以創(chuàng)建和銷毀另一個線程，同一個進程中的多個線程之間可以并發(fā)執(zhí)行鹃共。
?線程是程序中一個單一的順序控制流程鬼佣。進程內(nèi)一個相對獨立的、可調(diào)度的執(zhí)行單元霜浴，是系統(tǒng)獨立調(diào)度和分派CPU的基本單位晶衷。在單個程序中同時運行多個線程完成不同的工作，稱為多線程阴孟。
- 進程之間不能共享內(nèi)存房铭，但線程之間共享內(nèi)存非常容易。
- 系統(tǒng)創(chuàng)建一個進程需要為該進程分配獨立的內(nèi)存空間温眉，并分配大量的相關(guān)資源，但創(chuàng)建線程則代價小得多翁狐，因此使用多線程來實現(xiàn)多任務比使用多進程的效率高类溢。
- 因為線程劃分的尺度小于進程，使得多線程程序的并發(fā)性高露懒。
線程實現(xiàn)
繼承Thread類
- 定義Thread類的子類闯冷，并重寫run()方法，該run()方法的方法體就代表了線程要完成的任務即線程的執(zhí)行體懈词；
- 創(chuàng)建Thread子類的實例蛇耀，即創(chuàng)建線程對象；
-
調(diào)用線程對象的start()方法來啟動該線程坎弯。（注意纺涤，不是直接調(diào)用對象的run()方法，調(diào)用對象的run()方法抠忘，其實就相當于普通的方法調(diào)用撩炊，并不會創(chuàng)建線程）；
通過繼承Thread類實現(xiàn)線程.png
線程執(zhí)行結(jié)果.png
?從圖中可以看到崎脉，程序創(chuàng)建了三個線程拧咳，包含一個主線程和兩個子線程。并且可以看到囚灼，線程輸出并不是連續(xù)的骆膝，這是因為線程的執(zhí)行是基于系統(tǒng)資源調(diào)度執(zhí)行的。
?從圖中可以看出灶体，sum變量不是連續(xù)的阅签。使用繼承Thread的方法來創(chuàng)建線程類時，多個線程之間無法共享線程類的實例變量蝎抽；因為每次創(chuàng)建線程對象時都是需要創(chuàng)建一個MyThread對象愉择，每個對象都包含自己的實例變量。
實現(xiàn)Runnable接口
- 定義實現(xiàn)Runnable接口的實現(xiàn)類，并重寫接口的run()方法锥涕，該run()方法的方法體就代表了線程要完成的任務即線程的執(zhí)行體衷戈；
- 創(chuàng)建Runnable實現(xiàn)類的實例，并以此實例作為Thread的target來創(chuàng)建Thread對象层坠，該Thread對象才是真正的線程對象殖妇；
-
調(diào)用Thread對象的start()方法來啟動該線程。（注意破花，不是直接調(diào)用Runnable對象的run()方法谦趣，調(diào)用Runnable對象的run()方法，其實就相當于普通的方法調(diào)用座每，并不會創(chuàng)建線程);
通過實現(xiàn)Runnable接口實現(xiàn)線程.png
線程執(zhí)行結(jié)果.png
?從圖中可以看出前鹅，sum變量時連續(xù)的。使用實現(xiàn)Runnable的方法來創(chuàng)建線程類時峭梳，多個線程之間可以共享線程類的實例變量舰绘；因為在這種方式下，程序所創(chuàng)建的Runnable對象只是線程的target葱椭，而多個線程可以共享同一個target捂寿，所以多個線程可以共享同一個線程類（線程的target類）的實例變量。
- String getName() : 獲取當前線程的名稱孵运；
- void run() : 線程的執(zhí)行體秦陋，線程需要完成的任務都在該方法中實現(xiàn)；
- void start() ：線程對象通過調(diào)用此方法來啟動線程治笨；
- Thread Thread.currentThread() : 返回當前正在執(zhí)行的線程驳概；
通過Callable和Future創(chuàng)建線程
- 創(chuàng)建Callable接口的實現(xiàn)類，并實現(xiàn)call()方法旷赖，該call()方法將作為線程執(zhí)行體抡句，并且有返回值；
- 創(chuàng)建Callable實現(xiàn)類的實例杠愧，使用FutureTask類來包裝Callable對象待榔，該FutureTask對象封裝了該Callable對象的call()方法的返回值；
- 使用FutureTask對象作為Thread對象的target創(chuàng)建并啟動新線程流济；
-
調(diào)用FutureTask對象的get()方法來獲得子線程執(zhí)行結(jié)束后的返回值锐锣，注意不是直接調(diào)用Callable對象的call()方法獲取返回值，Callable對象的call()方法為線程的執(zhí)行體被調(diào)用绳瘟；
通過Callable和Futrue創(chuàng)建線程.png
線程執(zhí)行結(jié)果.png
?從圖中可以看到當主線程的sum變量循環(huán)到20時雕憔，程序啟動以FutureTask對象為target的線程，然后通過調(diào)用FutureTask對象的get()方法來獲得call()方法的返回值糖声。該方法將導致程序的主進程被阻塞斤彼，直到call()方法結(jié)束并返回為止分瘦。
Callable 接口方法
- V call() : 線程的執(zhí)行體，線程需要完成的任務都在該方法中實現(xiàn)琉苇，并帶有返回值嘲玫；
Future接口方法
- V get() : 返回Callable對象里call()方法的返回值。調(diào)用該方法將導致程序阻塞并扇，必須等待子線程結(jié)束后才回得到返回值去团；
- V get(long timeout, TimeUnit unit) : 返回Callable對象里call()方法的返回值。調(diào)用該方法將導致程序最多阻塞timeout和unit指定時間穷蛹，如果經(jīng)過指定時間后土陪，Callable任務依然沒有返回值，則拋出TimeoutException異常肴熏；
- boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning) : 試圖取消Future里關(guān)聯(lián)的Callable任務鬼雀；
- boolean isCancelled() : 如果在Callable任務正常完成前被取消，返回true蛙吏；
- boolean isDone() : 如果Callable任務已完成源哩，返回true；
創(chuàng)建線程三種方式的比較
采用繼承Thread類創(chuàng)建線程的優(yōu)缺點
- 劣勢：因為線程類已經(jīng)繼承了Thread類出刷，不能在繼承別的父類；
- 優(yōu)勢：編寫簡單坯辩，如果訪問當前線程馁龟，則無需使用Thread.currentThrend()方法，直接使用this就可獲得當前線程漆魔；
采用實現(xiàn)Runnable坷檩，Callable接口創(chuàng)建線程的優(yōu)缺點
- 優(yōu)勢：線程類只實現(xiàn)了Runnable接口或Callable接口，還可以繼續(xù)繼承其他類改抡；
- 優(yōu)勢：在這種情況下矢炼，多個進程可以共享同一個target對象，所以非常適合多個相同的線程來處理同一份資源的情況阿纤，從而可以將CPU句灌、代碼和數(shù)據(jù)分開，形成清晰的模型欠拾，較好的體現(xiàn)了面向?qū)ο蟮乃枷耄?/li>
- 劣勢：編程稍微復雜胰锌，如果需要訪問當前線程，需要使用Thread.currentThrend()方法獲让暾资昧；
線程狀態(tài)
- 新建狀態(tài)（NEW）
- 可運行狀態(tài)（RUNNABLE）
- 阻塞狀態(tài)（BLOCKED）
- 等待狀態(tài)（WAITING）
- 計時等待狀態(tài)（TIMED_WAITING）
- 終止狀態(tài)（TERMINATED）
新建狀態(tài)（NEW）
?當用new關(guān)鍵字創(chuàng)建一個新線程時，該線程處于新建狀態(tài)荆忍。此時他和其他的Java對象一樣格带，僅僅由JVM為其分配內(nèi)存撤缴，并初始化成員變量的值，此時線程對象沒有表現(xiàn)出線程的動態(tài)特征叽唱，程序也不會執(zhí)行線程的執(zhí)行體屈呕。
可運行狀態(tài)（RUNNABLE）
?當線程對象調(diào)用了start()方法后，線程處于runnable狀態(tài)尔觉，JVM為其創(chuàng)建方法調(diào)用棧和程序計數(shù)器凉袱。處于runnable狀態(tài)的線程，可能正在運行也可能沒有運行侦铜，這取決于JVM里線程調(diào)度器的調(diào)度专甩，當線程獲得CPU時間片時，線程執(zhí)行钉稍。
?當一個線程開始運行時涤躲，它不可能處于一直運行的狀態(tài)（除非它的線程執(zhí)行體足夠短，瞬間就執(zhí)行結(jié)束了）贡未。線程在運行過程中需要被中斷种樱，目的是讓其他線程獲得執(zhí)行的機會，線程調(diào)度的細節(jié)依賴于操作系統(tǒng)提供的服務俊卤。
阻塞與(計時）等待狀態(tài)（BLOCKED嫩挤，WAITING，TIMED_WAITING）
?當線程處于阻塞或者等待狀態(tài)時消恍，它暫時不活動岂昭。直到線程調(diào)度器重新激活它。細節(jié)取決于它是怎么達到非活動狀態(tài)的狠怨。
- 當一個線程試圖獲取一個內(nèi)部的對象鎖（而不是java.util.concurrent庫中的鎖）约啊，而該鎖被其他線程持有時，則該線程進入阻塞狀態(tài)佣赖。當所有其他線程釋放該鎖恰矩，并且線程調(diào)度器允許本線程持有它的時候，該線程將變成非阻塞狀態(tài)憎蛤。
- 當線程等待另一個線程通知調(diào)度器一個條件時外傅，它自己進入等待狀態(tài)。在調(diào)用Object.wait方法或Thread.join方法俩檬，或者是等待java.util.concurrent庫中的Lock或Condition時栏豺，就會出現(xiàn)這種情況。
- 有幾個方法有一個超時參數(shù)豆胸。調(diào)用它們導致線程進入計時等待狀態(tài)奥洼。這一狀態(tài)將一直保持到超時期滿或者接收到適當?shù)耐ㄖв谐瑫r參數(shù)的方法有Thread.sleep和Object.wait晚胡、Thread.join灵奖、Lock.tryLock以及Condition.await的計時版嚼沿。
終止狀態(tài)（TERMINATED）
?線程因如下原因之一而被終止：（當然還有一種調(diào)用stop()方法，不過該方法已過時瓷患，不建議調(diào)用）
- 因為run()方法或call()方法執(zhí)行完成骡尽，結(jié)束后線程就自然死亡。
-
因為一個沒有捕獲的Exception或Error而意外死亡擅编。
線程狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖（來自一哥們）.png
Thread 方法
- void join() : 等待終止指定的線程攀细；
- void join(long millis) : 等待指定的線程死亡或者經(jīng)過指定的毫秒數(shù)；
- Thread.State getState() : 得到這一線程的狀態(tài)爱态；NEW谭贪，RUNNABLE，BLOCKED锦担，WAITING俭识，TIMED_WAITING或者TERMINATED之一；
線程屬性
線程優(yōu)先級
?每個線程執(zhí)行都有一定的優(yōu)先級洞渔，優(yōu)先級高的獲得較多的執(zhí)行機會套媚，優(yōu)先級低的執(zhí)行機會先對較少。默認情況下磁椒，一個線程繼承它的父線程優(yōu)先級堤瘤；默認情況下，main線程具有普通優(yōu)先級浆熔，由main創(chuàng)建的線程也具普通優(yōu)先級本辐。
?Thread類提供setPriority(int newPriority)，getPriority()方法來設(shè)置和獲取指定線程的優(yōu)先級蘸拔∈χ＃可以將優(yōu)先級設(shè)置為MIN_PRIORITY（Thread類中定義為1）與MAX_PRIORITY（定義為10）之間的任何值环葵。默認NORM_PRIORITY被定義5调窍。
?每當線程調(diào)度器有機會選擇新線程時，他首先選擇具有高優(yōu)先級的線程张遭。但是線程優(yōu)先級是高度依賴于操作系統(tǒng)的邓萨。不同操作系統(tǒng)上的優(yōu)先級并不相同，而且也不能很好的和Java的10個優(yōu)先級對應菊卷。（例如Windows有7個優(yōu)先級缔恳。一些Java優(yōu)先級將映射到相同的操作系統(tǒng)優(yōu)先級。在Oracle為Linux提供的Java虛擬機中洁闰，線程的優(yōu)先級被忽略——所有的線程具有相同的優(yōu)先級歉甚。（來自Java核心技術(shù) 卷I））。所以應盡量避免直接為線程指定優(yōu)先級扑眉。
Thread 方法
- void setPriority(int newPriority) : 設(shè)置線程的優(yōu)先級纸泄。優(yōu)先級必須在Thread.MIN_PRIORITY與Thread.MAX_PRIORITY之間赖钞，一般使用Thread.MIN_PRIORITY優(yōu)先級。
- static int MIN_PRIORITY : 線程的最小優(yōu)先級聘裁，最小優(yōu)先級的值為1雪营。
- static int NORM_PRIORITY : 線程的默認優(yōu)先級，默認優(yōu)先級的值為5衡便。
- static int MAX_PRIORITY : 線程的最大優(yōu)先級献起，最大優(yōu)先級的值為10。
- static native void yield() : 導致當前執(zhí)行線程處于讓步狀態(tài)镣陕。如果其他的可運行線程具有至少與此線程同樣高的優(yōu)先級谴餐，那么這些線程接下來會被調(diào)度。
守護線程
?可以通過調(diào)用setDaemon(true)將線程轉(zhuǎn)換為守護線程茁彭。守護線程的唯一用途就是為其它線程提供服務总寒。當只剩下守護線程時虛擬機就退出了，由于如果只剩下守護線程理肺，就沒必要繼續(xù)運行程序了摄闸。
?守護線程應該永遠不去訪問固有資源，如文件妹萨、數(shù)據(jù)庫年枕，因為它會在任何時候甚至在一個操作的中間發(fā)生中斷。
Thread 方法
- void setDaemon(boolean isDaemon) : 標示該線程為守護線程或者用戶線程乎完。這一方法必須在線程啟動之前調(diào)用熏兄。
- boolean isDaemon() : 判斷線程是否是守護線程。
常用方法
- public synchronized void start() : 使該線程開始執(zhí)行树姨；Java 虛擬機調(diào)用該線程的 run 方法摩桶。
- public void run() : 線程的執(zhí)行體，線程的執(zhí)行任務在該方法完成帽揪。
- public final synchronized void setName(String name) : 設(shè)置線程的名稱硝清。
- public final void setPriority(int newPriority) : 設(shè)置線程的優(yōu)先級。
- public final void setDaemon(boolean on) : 將該線程設(shè)置為守護線程或者用戶線程转晰。守護線程和用戶線程的區(qū)別在于：守護線程依賴于創(chuàng)建它的線程芦拿，而用戶線程則不依賴。必須在thread.start()之前設(shè)置查邢，否則會拋出一個IllegalThreadStateException異常
- public final void join() : 等待該線程終止蔗崎。
- public final synchronized void join(long millis) : 等待該線程終止的時間最長為 millis 毫秒。
- public final synchronized void join(long millis, int nanos) : 等待該線程終止扰藕，當 999999 > nanos > 500000 時缓苛，最長等待時間為 millis + 1；當 millis = 0 && nanos != 0 邓深，最長等待時間為1毫秒未桥。
- public void interrupt() : 向線程發(fā)送中斷請求番官。線程的中斷狀態(tài)將被設(shè)置為true。如果目前該線程被一個sleep調(diào)用阻塞钢属，那么將拋出InterruptedException異常徘熔。
- public static boolean interrupted() : 測試當前線程（即正在執(zhí)行這一命令的線程）是否被中斷。這一調(diào)用會產(chǎn)生副作用——它將當前線程的中斷狀態(tài)設(shè)置為false淆党。
- public boolean isInterrupted() : 測試線程是否被終止酷师。這一調(diào)用不會改變線程的中斷狀態(tài)。
- public final native boolean isAlive() : 測試線程是否處于活動狀態(tài)（線程處于正在運行或準備開始運行的狀態(tài)）染乌。
- public static native void sleep(long millis) : 在指定的毫秒數(shù)內(nèi)讓當前正在執(zhí)行的線程休眠（暫停執(zhí)行）山孔，此操作受到系統(tǒng)計時器和調(diào)度程序精度和準確性的影響。有一點要非常注意荷憋，sleep方法不會釋放鎖台颠，也就是說如果當前線程持有對某個對象的鎖，則即使調(diào)用sleep方法勒庄，其他線程也無法訪問這個對象串前。如果調(diào)用了sleep方法，必須捕獲InterruptedException異呈当危或者將該異常向上層拋出荡碾。當線程睡眠時間滿后，不一定會立即得到執(zhí)行局装，因為此時可能CPU正在執(zhí)行其他的任務坛吁。所以說調(diào)用sleep方法相當于讓線程進入阻塞狀態(tài)。
- public static void sleep(long millis, int nanos) : 在指定的毫秒數(shù)內(nèi)讓當前正在執(zhí)行的線程休眠（暫停執(zhí)行）铐尚，當 999999 > nanos >= 500000 時拨脉，暫停時間為 millis + 1 毫秒，當 nanos != 0 && millis == 0 暫停時間為1毫秒宣增。
- public static native void yield() : 導致當前執(zhí)行線程處于讓步狀態(tài)玫膀。如果有其他可運行的線程具有至少與此線程同樣高的優(yōu)先級，那么這些線程接下來會被調(diào)度统舀。調(diào)用yield方法會讓當前線程交出CPU權(quán)限匆骗，讓CPU去執(zhí)行其他的線程劳景。它跟sleep方法類似誉简，同樣不會釋放鎖。但是yield不能控制具體的交出CPU的時間盟广。調(diào)用yield方法并不會讓線程進入阻塞狀態(tài)闷串，而是讓線程重回就緒狀態(tài)，它只需要等待重新獲取CPU執(zhí)行時間筋量，這一點是和sleep方法不一樣的烹吵。
- public static native Thread currentThread() : 返回當前執(zhí)行線程的Thread對象碉熄。
線程面試
什么是線程？
?線程是操作系統(tǒng)能夠進行運算調(diào)度的最小單位肋拔，它被包含在進程之中锈津，是進程中的實際運作單位。
線程與進程的區(qū)別?
?進程是一個獨立的運行環(huán)境凉蜂，它可以被看作是一個程序或者一個應用琼梆。而線程是在進程中執(zhí)行的一個任務。線程是進程的子集窿吩，一個進程可以有很多線程茎杂，每條線程并行執(zhí)行不同的任務。不同的進程使用不同的內(nèi)存空間纫雁，而所有的線程共享一片相同的內(nèi)存空間煌往。別把它和棧內(nèi)存搞混，每個線程都擁有單獨的棧內(nèi)存用來存儲本地數(shù)據(jù)轧邪。
如何在Java中實現(xiàn)線程刽脖？
- 繼承Thread類；
- 實現(xiàn)Runnable接口忌愚；
- 通過Callable和Future創(chuàng)建線程曾棕；
Thread 類中的start() 和 run() 方法有什么區(qū)別？
?start()方法被用來啟動新創(chuàng)建的線程菜循，而且start()內(nèi)部調(diào)用了run()方法翘地，這和直接調(diào)用run()方法的效果不一樣。當你調(diào)用run()方法的時候癌幕，只會是在原來的線程中調(diào)用衙耕，沒有新的線程啟動，start()方法才會啟動新線程勺远。
Runnable和Callable有什么不同橙喘？
?Runnable和Callable都代表那些要在不同的線程中執(zhí)行的任務。Runnable從JDK1.0開始就有了胶逢，Callable是在JDK1.5增加的厅瞎。它們的主要區(qū)別是Callable的 call() 方法可以返回值和拋出異常，而Runnable的run()方法沒有這些功能初坠。Callable可以返回裝載有計算結(jié)果的Future對象和簸。
Thread類的sleep()方法和對象的wait()方法都可以讓線程暫停執(zhí)行，它們有什么區(qū)別?
?sleep()方法是線程類（Thread）的靜態(tài)方法碟刺，調(diào)用此方法會讓當前線程暫停執(zhí)行指定的時間锁保，將執(zhí)行機會（CPU）讓給其他線程，但是對象的鎖依然保持，因此休眠時間結(jié)束后會自動恢復（線程回到就緒狀態(tài)）爽柒。wait()是Object類的方法吴菠，調(diào)用對象的wait()方法導致當前線程放棄對象的鎖（線程暫停執(zhí)行），進入對象的等待池浩村，只有調(diào)用對象的notify()方法（或notifyAll()方法）時才能喚醒等待池中的線程進入等鎖池做葵，如果線程重新獲得對象的鎖就可以進入就緒狀態(tài)。
線程的sleep()方法和yield()方法有什么區(qū)別心墅？
- sleep()方法給其他線程運行機會時不考慮線程的優(yōu)先級蜂挪，因此會給低優(yōu)先級的線程以運行的機會；yield()方法只會給相同優(yōu)先級或更高優(yōu)先級的線程以運行的機會嗓化；
- 線程執(zhí)行sleep()方法后轉(zhuǎn)入阻塞狀態(tài)棠涮，而執(zhí)行yield()方法后轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)；
- sleep()方法聲明拋出InterruptedException刺覆，而yield()方法沒有聲明任何異常严肪；
- sleep()方法比yield()方法（跟操作系統(tǒng)CPU調(diào)度相關(guān)）具有更好的可移植性。
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