一：为什么要学多线程

应付面试：多线程几乎是面试中必问的题，所以掌握一定的基础知识是必须的。
了解并发编程：实际工作中很少写多线程的代码，这部分代码一般都被人封装起来了，在业务中使用多线程的机会也不是很多(看具体项目)，虽然代码中很少会自己去创建线程，但是实际环境中每行代码却都是并行执行的，同一时刻大量请求同一个接口，并发可能会产生一些问题，所以也需要掌握一定的并发知识

二：进程与线程

1. 进程

进程是资源（CPU、内存等）分配的基本单位，它是程序执行时的一个实例。程序运行时系统就会创建一个进程，并为它分配资源，然后把该进程放入进程就绪队列，进程调度器选中它的时候就会为它分配CPU时间，程序开始真正运行。

2. 线程

线程是一条执行路径，是程序执行时的最小单位，它是进程的一个执行流，是CPU调度和分派的基本单位，一个进程可以由很多个线程组成，线程间共享进程的所有资源，每个线程有自己的堆栈和局部变量。线程由CPU独立调度执行，在多CPU环境下就允许多个线程同时运行。同样多线程也可以实现并发操作，每个请求分配一个线程来处理。

一个正在运行的软件(如迅雷)就是一个进程，一个进程可以同时运行多个任务( 迅雷软件可以同时下载多个文件，每个下载任务就是一个线程), 可以简单的认为进程是线程的集合。

线程是一条可以执行的路径。

对于单核CPU而言：多线程就是一个CPU在来回的切换，在交替执行。
对于多核CPU而言：多线程就是同时有多条执行路径在同时(并行)执行，每个核执行一个线程，多个核就有可能是一块同时执行的。

3. 进程与线程的关系

一个程序就是一个进程，而一个程序中的多个任务则被称为线程。进程是表示资源分配的基本单位，又是调度运行的基本单位。，亦即执行处理机调度的基本单位。进程和线程的关系：

一个线程只能属于一个进程，而一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程。线程是操作系统可识别的最小执行和调度单位。
资源分配给进程，同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。同一进程中的多个线程共享代码段(代码和常量)，数据段(全局变量和静态变量)，扩展段(堆存储)。但是每个线程拥有自己的栈段，栈段又叫运行时段，用来存放所有局部变量和临时变量，即每个线程都有自己的堆栈和局部变量。
处理机分给线程，即真正在处理机上运行的是线程。
线程在执行过程中，需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。

如果把上课的过程比作进程，把老师比作CPU，那么可以把每个学生比作每个线程，所有学生共享这个教室(也就是所有线程共享进程的资源)，上课时学生A向老师提出问题，老师对A进行解答，此时可能会有学生B对老师的解答不懂会提出B的疑问(注意：此时可能老师还没有对A同学的问题解答完毕)，此时老师又向学生B解惑，解释完之后又继续回答学生A的问题，同一时刻老师只能向一个学生回答问题(即：当多个线程在运行时，同一个CPU在某一个时刻只能服务于一个线程，可能一个线程分配一点时间，时间到了就轮到其它线程执行了，这样多个线程在来回的切换)

4. 为什么要使用多线程

多线程可以提高程序的效率。

实际生活案例：村长要求喜洋洋在一个小时内打100桶水，可以喜洋洋一个小时只能打25桶水，如果这样就需要4个小时才能完成任务，为了在一个小时能够完成，喜洋洋就请美洋洋、懒洋洋、沸洋洋，来帮忙，这样4只羊同时干活，在一小时内完成了任务。原本用4个小时完成的任务现在只需要1个小时就完成了，如果把每只羊看做一个线程，多只羊即多线程可以提高程序的效率。

5. 多线程应用场景

一般线程之间比较独立，互不影响
一个线程发生问题，一般不影响其它线程

三：多线程的实现方式

1. 顺序编程

顺序编程：程序从上往下的同步执行，即如果第一行代码执行没有结束，第二行代码就只能等待第一行执行结束后才能结束。

public class Main {
    // 顺序编程 吃喝示例：当吃饭吃不完的时候，是不能喝酒的，只能吃完晚才能喝酒
    public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 先吃饭再喝酒
        eat();
        drink();
    }

    private static void eat() throws Exception {
        System.out.println("开始吃饭?...\t" + new Date());
        Thread.sleep(5000);
        System.out.println("结束吃饭?...\t" + new Date());
    }

    private static void drink() throws Exception {
        System.out.println("开始喝酒?️...\t" + new Date());
        Thread.sleep(5000);
        System.out.println("结束喝酒?...\t" + new Date());
    }
}

这里写图片描述

2. 并发编程

并发编程：多个任务可以同时做，常用与任务之间比较独立，互不影响。

线程上下文切换：

同一个时刻一个CPU只能做一件事情，即同一时刻只能一个线程中的部分代码，假如有两个线程，Thread-0和Thread-1，刚开始CPU说Thread-0你先执行，给你3毫秒时间，Thread-0执行了3毫秒时间，但是没有执行完，此时CPU会暂停Thread-0执行并记录Thread-0执行到哪行代码了，当时的变量的值是多少，然后CPU说Thread-1你可以执行了，给你2毫秒的时间，Thread-1执行了2毫秒也没执行完，此时CPU会暂停Thread-1执行并记录Thread-1执行到哪行代码了，当时的变量的值是多少，此时CPU又说Thread-0又该你，这次我给你5毫秒时间，去执行吧，此时CPU就找出上次Thread-0线程执行到哪行代码了，当时的变量值是多少，然后接着上次继续执行，结果用了2毫秒就Thread-0就执行完了，就终止了，然后CPU说Thread-1又轮到你，这次给你4毫秒，同样CPU也会先找出上次Thread-1线程执行到哪行代码了，当时的变量值是多少，然后接着上次继续开始执行，结果Thread-1在4毫秒内也执行结束了，Thread-1也结束了终止了。CPU在来回改变线程的执行机会称之为线程上下文切换。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
	    // 一边吃饭一边喝酒
        new EatThread().start();
        new DrinkThread().start();
    }
}

class EatThread extends Thread{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("开始吃饭?...\t" + new Date());
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("结束吃饭?...\t" + new Date());
    }
}

class DrinkThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("开始喝酒?️...\t" + new Date());
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("结束喝酒?...\t" + new Date());
    }
}

并发编程，一边吃饭一边喝酒总共用时5秒，比顺序编程更快，因为并发编程可以同时运行，而不必等前面的代码运行完之后才允许后面的代码

这里写图片描述

本示例主要启动3个线程，一个主线程main thread、一个吃饭线程(Thread-0)和一个喝酒线程(Thread-1)，共三个线程, 三个线程并发切换着执行。main线程很快执行完，吃饭线程和喝酒线程会继续执行，直到所有线程(非守护线程)执行完毕，整个程序才会结束，main线程结束并不意味着整个程序结束。这里写图片描述

顺序：代码从上而下按照固定的顺序执行，只有上一件事情执行完毕，才能执行下一件事。就像物理电路中的串行，假如有十件事情，一个人来完成，这个人必须先做第一件事情，然后再做第二件事情，最后做第十件事情，按照顺序做。
并行：多个操作同时处理，他们之间是并行的。假如十件事情，两个人来完成，每个人在某个时间点各自做各自的事情，互不影响
并发：将一个操作分割成多个部分执行并且允许无序处理，假如有十件事情，如果有一个人在做，这个人可能做一会这个不想做了，再去做别的，做着做着可能也不想做了，又去干其它事情了，看他心情想干哪个就干哪个，最终把十件事情都做完。如果有两个人在做，他们俩先分一下，比如张三做4件，李四做6件，他们各做自己的，在做自己的事情过程中可以随意的切换到别的事情，不一定要把某件事情干完再去干其它事情，有可能一件事做了N次才做完。

通常一台电脑只有一个cpu，多个线程属于并发执行，如果有多个cpu，多线程并发执行有可能变成并行执行。这里写图片描述

3. 多线程创建方式

继承 Thread
实现 Runable
实现 Callable

①：继成java.lang.Thread, 重写run()方法

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        new MyThread().start();
    }
}

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId());
    }
}

Thread 类

package java.lang;
public class Thread implements Runnable {
	// 构造方法
	public Thread(Runnable target);
	public Thread(Runnable target, String name);
	
	public synchronized void start();
}

Runnable 接口

package java.lang;

@FunctionalInterface
public interface Runnable {
    pubic abstract void run();
}

②：实现java.lang.Runnable接口，重写run()方法，然后使用Thread类来包装

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
    	 // 将Runnable实现类作为Thread的构造参数传递到Thread类中，然后启动Thread类
        MyRunnable runnable = new MyRunnable();
        new Thread(runnable).start();
    }
}

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId());
    }
}

可以看到两种方式都是围绕着Thread和Runnable，继承Thread类把run()写到类中，实现Runnable接口是把run()方法写到接口中然后再用Thread类来包装, 两种方式最终都是调用Thread类的start()方法来启动线程的。两种方式在本质上没有明显的区别，在外观上有很大的区别，第一种方式是继承Thread类，因Java是单继承，如果一个类继承了Thread类，那么就没办法继承其它的类了，在继承上有一点受制，有一点不灵活，第二种方式就是为了解决第一种方式的单继承不灵活的问题，所以平常使用就使用第二种方式

其它变体写法：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 匿名内部类
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId());
            }
        }).start();

        // 尾部代码块, 是对匿名内部类形式的语法糖
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId());
            }
        }.start();

        // Runnable是函数式接口，所以可以使用Lamda表达式形式
        Runnable runnable = () -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId());};
        new Thread(runnable).start();
    }
}

③：实现Callable接口，重写call()方法，然后包装成java.util.concurrent.FutureTask, 再然后包装成Thread

Callable：有返回值的线程，能取消线程，可以判断线程是否执行完毕

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    	 // 将Callable包装成FutureTask，FutureTask也是一种Runnable
        MyCallable callable = new MyCallable();
        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);
        new Thread(futureTask).start();

        // get方法会阻塞调用的线程
        Integer sum = futureTask.get();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + Thread.currentThread().getId() + "=" + sum);
    }
}


class MyCallable implements Callable<Integer> {

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId() + "\t" + new Date() + " \tstarting...");

        int sum = 0;
        for (int i = 0; i <= 100000; i++) {
            sum += i;
        }
        Thread.sleep(5000);

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t" + Thread.currentThread().getId() + "\t" + new Date() + " \tover...");
        return sum;
    }
}

Callable 也是一种函数式接口

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

FutureTask

public class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V> {
	// 构造函数
	public FutureTask(Callable<V> callable);
	
	// 取消线程
	public boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
	// 判断线程
	public boolean isDone();
	// 获取线程执行结果
	public V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
}

RunnableFuture

public interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
    void run();
}

三种方式比较：

Thread: 继承方式, 不建议使用, 因为Java是单继承的，继承了Thread就没办法继承其它类了，不够灵活
Runnable: 实现接口，比Thread类更加灵活，没有单继承的限制
Callable: Thread和Runnable都是重写的run()方法并且没有返回值，Callable是重写的call()方法并且有返回值并可以借助FutureTask类来判断线程是否已经执行完毕或者取消线程执行
当线程不需要返回值时使用Runnable，需要返回值时就使用Callable，一般情况下不直接把线程体代码放到Thread类中，一般通过Thread类来启动线程
Thread类是实现Runnable，Callable封装成FutureTask，FutureTask实现RunnableFuture，RunnableFuture继承Runnable，所以Callable也算是一种Runnable，所以三种实现方式本质上都是Runnable实现

四：线程的状态

创建（new）状态: 准备好了一个多线程的对象，即执行了new Thread(); 创建完成后就需要为线程分配内存
就绪（runnable）状态: 调用了start()方法, 等待CPU进行调度
运行（running）状态: 执行run()方法
阻塞（blocked）状态: 暂时停止执行线程，将线程挂起(sleep()、wait()、join()、没有获取到锁都会使线程阻塞), 可能将资源交给其它线程使用
死亡（terminated）状态: 线程销毁(正常执行完毕、发生异常或者被打断interrupt()都会导致线程终止)

这里写图片描述

五：Thread常用方法

Thread

public class Thread implements Runnable {
    // 线程名字
    private volatile String name;
    // 线程优先级(1~10)
    private int priority;
    // 守护线程
    private boolean daemon = false;
    // 线程id
    private long tid;
    // 线程组
    private ThreadGroup group;
    
    // 预定义3个优先级
    public final static int MIN_PRIORITY = 1;
    public final static int NORM_PRIORITY = 5;
    public final static int MAX_PRIORITY = 10;
    
    
    // 构造函数
    public Thread();
    public Thread(String name);
    public Thread(Runnable target);
    public Thread(Runnable target, String name);
    // 线程组
    public Thread(ThreadGroup group, Runnable target);
    
    
    // 返回当前正在执行线程对象的引用
    public static native Thread currentThread();
    
    // 启动一个新线程
    public synchronized void start();
    // 线程的方法体，和启动线程没毛关系
    public void run();
    
    // 让线程睡眠一会，由活跃状态改为挂起状态
    public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;
    public static void sleep(long millis, int nanos) throws InterruptedException;
    
    // 打断线程 中断线程 用于停止线程
    // 调用该方法时并不需要获取Thread实例的锁。无论何时，任何线程都可以调用其它线程的interruptf方法
    public void interrupt();
    public boolean isInterrupted()
    
    // 线程是否处于活动状态
    public final native boolean isAlive();
    
    // 交出CPU的使用权，从运行状态改为挂起状态
    public static native void yield();
    
    public final void join() throws InterruptedException
    public final synchronized void join(long millis)
    public final synchronized void join(long millis, int nanos) throws InterruptedException
    
    
    // 设置线程优先级
    public final void setPriority(int newPriority);
    // 设置是否守护线程
    public final void setDaemon(boolean on);
    // 线程id
    public long getId() { return this.tid; }
    
    
    // 线程状态
    public enum State {
        // new 创建
        NEW,

        // runnable 就绪
        RUNNABLE,

        // blocked 阻塞
        BLOCKED,

        // waiting 等待
        WAITING,

        // timed_waiting
        TIMED_WAITING,

        // terminated 结束
        TERMINATED;
    }
}

public static void main(String[] args) {
    // main方法就是一个主线程

    // 获取当前正在运行的线程
    Thread thread = Thread.currentThread();
    // 线程名字
    String name = thread.getName();
    // 线程id
    long id = thread.getId();
    // 线程优先级
    int priority = thread.getPriority();
    // 是否存活
    boolean alive = thread.isAlive();
    // 是否守护线程
    boolean daemon = thread.isDaemon();

    // Thread[name=main, id=1 ,priority=5 ,alive=true ,daemon=false]
    System.out.println("Thread[name=" + name + ", id=" + id + " ,priority=" + priority + " ,alive=" + alive + " ,daemon=" + daemon + "]");
}

0. Thread.currentThread()

public static void main(String[] args) {
    Thread thread = Thread.currentThread();
    // 线程名称
    String name = thread.getName();
    // 线程id
    long id = thread.getId();
    // 线程已经启动且尚未终止
    // 线程处于正在运行或准备开始运行的状态，就认为线程是“存活”的
    boolean alive = thread.isAlive();
    // 线程优先级
    int priority = thread.getPriority();
    // 是否守护线程
    boolean daemon = thread.isDaemon();
    
    // Thread[name=main,id=1,alive=true,priority=5,daemon=false]
    System.out.println("Thread[name=" + name + ",id=" + id + ",alive=" + alive + ",priority=" + priority + ",daemon=" + daemon + "]");
}

1. start() 与 run()

public static void main(String[] args) throws Exception {
   new Thread(()-> {
       for (int i = 0; i < 5; i++) {
           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
           try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { }
       }
   }, "Thread-A").start();

   new Thread(()-> {
       for (int j = 0; j < 5; j++) {
           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + j);
           try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { }
       }
   }, "Thread-B").start();
}

start(): 启动一个线程，线程之间是没有顺序的，是按CPU分配的时间片来回切换的。这里写图片描述

public static void main(String[] args) throws Exception {
    new Thread(()-> {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + i);
            try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { }
        }
    }, "Thread-A").run();

    new Thread(()-> {
        for (int j = 0; j < 5; j++) {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + j);
            try { Thread.sleep(200); } catch (InterruptedException e) { }
        }
    }, "Thread-B").run();
}

注意：执行结果都是main主线程这里写图片描述

run(): 调用线程的run方法，就是普通的方法调用，虽然将代码封装到两个线程体中，可以看到线程中打印的线程名字都是main主线程，run()方法用于封装线程的代码，具体要启动一个线程来运行线程体中的代码(run()方法)还是通过start()方法来实现，调用run()方法就是一种顺序编程不是并发编程。

有些面试官经常问一些启动一个线程是用start()方法还是run()方法，为了面试而面试。

2. sleep() 与 interrupt()

public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;
public void interrupt();

sleep(long millis): 睡眠指定时间，程序暂停运行，睡眠期间会让出CPU的执行权，去执行其它线程，同时CPU也会监视睡眠的时间，一旦睡眠时间到就会立刻执行(因为睡眠过程中仍然保留着锁，有锁只要睡眠时间到就能立刻执行)。

sleep(): 睡眠指定时间，即让程序暂停指定时间运行，时间到了会继续执行代码，如果时间未到就要醒需要使用interrupt()来随时唤醒
interrupt(): 唤醒正在睡眠的程序，调用interrupt()方法，会使得sleep()方法抛出InterruptedException异常，当sleep()方法抛出异常就中断了sleep的方法，从而让程序继续运行下去

public static void main(String[] args) throws Exception {
    Thread thread0 = new Thread(()-> {
        try {
            System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t太困了，让我睡10秒，中间有事叫我，zZZ。。。");
            Thread.sleep(10000);
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t被叫醒了，又要继续干活了");
        }
    });
    thread0.start();

    // 这里睡眠只是为了保证先让上面的那个线程先执行
    Thread.sleep(2000);

    new Thread(()-> {
        System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t醒醒，醒醒，别睡了，起来干活了！！！");
        // 无需获取锁就可以调用interrupt
        thread0.interrupt();
    }).start();
}

这里写图片描述

3. wait() 与 notify()

wait、notify和notifyAll方法是Object类的final native方法。所以这些方法不能被子类重写，Object类是所有类的超类，因此在程序中可以通过this或者super来调用this.wait(), super.wait()

wait(): 导致线程进入等待阻塞状态，会一直等待直到它被其他线程通过notify()或者notifyAll唤醒。该方法只能在同步方法中调用。如果当前线程不是锁的持有者，该方法抛出一个IllegalMonitorStateException异常。wait(long timeout): 时间到了自动执行，类似于sleep(long millis)
notify(): 该方法只能在同步方法或同步块内部调用，随机选择一个(注意：只会通知一个)在该对象上调用wait方法的线程，解除其阻塞状态
notifyAll(): 唤醒所有的wait对象

注意：

Object.wait()和Object.notify()和Object.notifyall()必须写在synchronized方法内部或者synchronized块内部
让哪个对象等待wait就去通知notify哪个对象，不要让A对象等待，结果却去通知B对象，要操作同一个对象

Object

public class Object {
	public final void wait() throws InterruptedException;
	public final native void wait(long timeout) throws InterruptedException;
	public final void wait(long timeout, int nanos) throws InterruptedException;
	
	
	public final native void notify();
	public final native void notifyAll();
}

WaitNotifyTest

public class WaitNotifyTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        WaitNotifyTest waitNotifyTest = new WaitNotifyTest();
        new Thread(() -> {
            try {
                waitNotifyTest.printFile();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }).start();

        new Thread(() -> {
            try {
                waitNotifyTest.printFile();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }).start();

        new Thread(() -> {
            try {
                System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t睡觉1秒中，目的是让上面的线程先执行，即先执行wait()");
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            waitNotifyTest.notifyPrint();
        }).start();
    }

    private synchronized void printFile() throws InterruptedException {
        System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t等待打印文件...");
        this.wait();
        System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t打印结束。。。");
    }

    private synchronized void notifyPrint() {
        this.notify();
        System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t通知完成...");
    }
}

这里写图片描述

wait():让程序暂停执行，相当于让当前，线程进入当前实例的等待队列，这个队列属于该实例对象，所以调用notify也必须使用该对象来调用，不能使用别的对象来调用。调用wait和notify必须使用同一个对象来调用。这里写图片描述

this.notifyAll(); 这里写图片描述

4. sleep() 与 wait()

① Thread.sleep(long millis): 睡眠时不会释放锁

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    Object lock = new Object();

    new Thread(() -> {
        synchronized (lock) {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t" + i);
                try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { }
            }
        }
    }).start();

    Thread.sleep(1000);

    new Thread(() -> {
        synchronized (lock) {
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t" + i);
            }
        }
    }).start();
}

因main方法中Thread.sleep(1000)所以上面的线程Thread-0先被执行，当循环第一次时就会Thread.sleep(1000)睡眠，因为sleep并不会释放锁，所以Thread-1得不到执行的机会，所以直到Thread-0执行完毕释放锁对象lock，Thread-1才能拿到锁，然后执行Thread-1; 这里写图片描述

5. wait() 与 interrupt()

wait(): 方法的作用是释放锁，加入到等待队列，当调用interrupt()方法后，线程必须先获取到锁后，然后才抛出异常InterruptedException 。注意：在获取锁之前是不会抛出异常的，只有在获取锁之后才会抛异常

所有能抛出InterruptedException的方法都可以通过interrupt()来取消的

public static native void sleep(long millis) throws InterruptedException;
public final void wait() throws InterruptedException;
public final void join() throws InterruptedException;
public void interrupt()；

notify()和interrupt() 从让正在wait的线程重新运行这一点来说，notify方法和intterrupt方法的作用有些类似，但仍有以下不同之处：

notify/notifyAll是java.lang.Object类的方法，唤醒的是该实例的等待队列中的线程，而不能直接指定某个具体的线程。notify/notifyAll唤醒的线程会继续执行wait的下一条语句，另外执行notify/notifyAll时线程必须要获取实例的锁
interrupte方法是java.lang.Thread类的方法，可以直接指定线程并唤醒，当被interrupt的线程处于sleep或者wait中时会抛出InterruptedException异常。执行interrupt()并不需要获取取消线程的锁。
总之notify/notifyAll和interrupt的区别在于是否能直接让某个指定的线程唤醒、执行唤醒是否需要锁、方法属于的类不同

6. interrupt()

有人也许认为“当调用interrupt方法时，调用对象的线程就会InterruptedException异常”，其实这是一种误解，实际上interrupt方法只是改变了线程的“中断状态”而已，所谓中断状态是一个boolean值，表示线程是否被中断的状态。

public class Thread implements Runnable {
	public void interrupt() {
		中断状态 = true;
	}
	
	// 检查中断状态
	public boolean isInterrupted();
	
	// 检查中断状态并清除当前线程的中断状态
	public static boolean interrupted() {
		// 伪代码
		boolean isInterrupted = isInterrupted()；
		中断状态 = false;
	}
}

假设Thread-0执行了sleep、wait、join中的一个方法而停止运行，在Thread-1中调用了interrupt方法，此时线程Thread-0的确会抛出InterruptedException异常，但这其实是sleep、wait、join中的方法内部会对线程的“中断状态”进行检查，如果中断状态为true,就会抛出InterruptedException异常。假如某个线程的中断状态为true，但线程体中却没有调用或者没有判断线程中断状态的值，那么线程则不会抛出InterruptedException异常。

isInterrupted() 检查中断状态若指定线程处于中断状态则返回true,若指定线程为非中断状态，则反回false, isInterrupted() 只是获取中断状态的值，并不会改变中断状态的值。

interrupted() 检查中断状态并清除当前线程的中断状态。如当前线程处于中断状态返回true，若当前线程处于非中断状态则返回false, 并清除中断状态(将中断状态设置为false), 只有这个方法才可以清除中断状态，Thread.interrupted的操作对象是当前线程，所以该方法并不能用于清除其它线程的中断状态。

interrupt()与interrupted()

interrupt()：打断线程，将中断状态修改为true
interrupted(): 不打断线程，获取线程的中断状态，并将中断状态设置为false

这里写图片描述

public class InterrupptTest {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
        thread.start();
        boolean interrupted = thread.isInterrupted();
        // interrupted=false
        System.out.println("interrupted=" + interrupted);

        thread.interrupt();

        boolean interrupted2 = thread.isInterrupted();
        // interrupted2=true
        System.out.println("interrupted2=" + interrupted2);

        boolean interrupted3 = Thread.interrupted();
        // interrupted3=false
        System.out.println("interrupted3=" + interrupted3);
    }
}

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        synchronized (this) {
            try {
                wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                // InterruptedException	false
                System.out.println("InterruptedException\t" + Thread.currentThread().isInterrupted());
            }
        }
    }
}

这里写图片描述

② object.wait(long timeout): 会释放锁

public class SleepWaitTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SleepWaitTest object = new SleepWaitTest();

        new Thread(() -> {
            synchronized (object) {
                System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t等待打印文件...");
                try {
                    object.wait(5000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t打印结束。。。");
            }
        }).start();

		 // 先上面的线程先执行
        Thread.sleep(1000);

        new Thread(() -> {
            synchronized (object) {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "\t" + i);
                }
            }
        }).start();
    }
}

因main方法中有Thread.sleep(1000)所以上面的线程Thread-0肯定会被先执行，当Thread-0被执行时就拿到了object对象锁，然后进入wait(5000)5秒钟等待，此时wait释放了锁，然后Thread-1就拿到了锁就执行线程体，Thread-1执行完后就释放了锁，当等待5秒后Thread-0就能再次获取object锁，这样就继续执行后面的代码。wait方法是释放锁的，如果wait方法不释放锁那么Thread-1是拿不到锁也就没有执行的机会的，事实是Thread-1得到了执行，所以说wait方法会释放锁

这里写图片描述

③ sleep与wait的区别

sleep在Thread类中，wait在Object类中
sleep不会释放锁，wait会释放锁
sleep使用interrupt()来唤醒，wait需要notify或者notifyAll来通知

5.join()

让当前线程加入父线程，加入后父线程会一直wait，直到子线程执行完毕后父线程才能执行。当我们调用某个线程的这个方法时，这个方法会挂起调用线程，直到被调用线程结束执行，调用线程才会继续执行。

将某个线程加入到当前线程中来，一般某个线程和当前线程依赖关系比较强，必须先等待某个线程执行完毕才能执行当前线程。一般在run()方法内使用

join() 方法：

public final void join() throws InterruptedException {
        join(0);
}


public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException {
    long base = System.currentTimeMillis();
    long now = 0;

    if (millis < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
    }

    if (millis == 0) {
    	 // 循环检查线程的状态是否还活着，如果死了就结束了，如果活着继续等到死
        while (isAlive()) {
            wait(0);
        }
    } else {
        while (isAlive()) {
            long delay = millis - now;
            if (delay <= 0) {
                break;
            }
            wait(delay);
            now = System.currentTimeMillis() - base;
        }
    }
}


public final synchronized void join(long millis, int nanos) throws InterruptedException {

    if (millis < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
    }

    if (nanos < 0 || nanos > 999999) {
        throw new IllegalArgumentException("nanosecond timeout value out of range");
    }

    if (nanos >= 500000 || (nanos != 0 && millis == 0)) {
        millis++;
    }

    join(millis);
}

JoinTest

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

class ParentRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        // 线程处于new状态
        Thread childThread = new Thread(new ChildRunable());
        // 线程处于runnable就绪状态
        childThread.start();
        try {
            // 当调用join时，parent会等待child执行完毕后再继续运行
            // 将某个线程加入到当前线程
            childThread.join();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "父线程 running");
        }
    }
}

class ChildRunable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) {}
            System.out.println(new Date() + "\t" + Thread.currentThread().getName() + "子线程 running");
        }
    }
}

程序进入主线程，运行Parent对应的线程，Parent的线程代码分两段，一段是启动一个子线程，一段是Parent线程的线程体代码，首先会将Child线程加入到Parent线程，join()方法会调用join(0)方法(join()方法是普通方法并没有加锁，join(0)会加锁)，join(0)会执行while(isAlive()) { wait(0);} 循环判断线程是否处于活动状态，如果是继续wait(0)知道isAlive=false结束掉join(0), 从而结束掉join(), 最后回到Parent线程体中继续执行其它代码。

在Parent调用child.join()后，child子线程正常运行，Parent父线程会等待child子线程结束后再继续运行。这里写图片描述

join() 和 join(long millis, int nanos) 最后都调用了 join(long millis)。
join(long millis, int nanos)和join(long millis)方法都是synchronized。
join() 调用了join(0)，从源码可以看到join(0)不断检查当前线程是否处于Active状态。
join() 和 sleep() 一样，都可以被中断（被中断时，会抛出 InterrupptedException 异常）；不同的是，join() 内部调用了wait()，会出让锁，而 sleep() 会一直保持锁。

6. yield()

交出CPU的执行时间，不会释放锁，让线程进入就绪状态，等待重新获取CPU执行时间，yield就像一个好人似的，当CPU轮到它了，它却说我先不急，先给其他线程执行吧, 此方法很少被使用到，

/**
 * A hint to the scheduler that the current thread is willing to yield
 * its current use of a processor. The scheduler is free to ignore this
 * hint.
 *
 * <p> Yield is a heuristic attempt to improve relative progression
 * between threads that would otherwise over-utilise a CPU. Its use
 * should be combined with detailed profiling and benchmarking to
 * ensure that it actually has the desired effect.
 *
 * <p> It is rarely appropriate to use this method. It may be useful
 * for debugging or testing purposes, where it may help to reproduce
 * bugs due to race conditions. It may also be useful when designing
 * concurrency control constructs such as the ones in the
 * {@link java.util.concurrent.locks} package.
 */
public static native void yield();

这里写图片描述

public static void main(String[] args) {
    new Thread(new Runnable() {
        int sum = 0;
        @Override
        public void run() {
            long beginTime=System.currentTimeMillis();
            for (int i = 0; i < 99999; i++) {
                sum += 1;
                // 去掉该行执行用2毫秒，加上271毫秒
                Thread.yield();
            }
            long endTime=System.currentTimeMillis();
            System.out.println("用时："+ (endTime - beginTime) + " 毫秒！");
        }
    }).start();
}

sleep(long millis) 与 yeid()

sleep(long millis): 需要指定具体睡眠的时间，不会释放锁，睡眠期间CPU会执行其它线程，睡眠时间到会立刻执行
yeid(): 交出CPU的执行权，不会释放锁，和sleep不同的时当再次获取到CPU的执行，不能确定是什么时候，而sleep是能确定什么时候再次执行。两者的区别就是sleep后再次执行的时间能确定，而yeid是不能确定的
yield会把CPU的执行权交出去，所以可以用yield来控制线程的执行速度，当一个线程执行的比较快，此时想让它执行的稍微慢一些可以使用该方法，想让线程变慢可以使用sleep和wait,但是这两个方法都需要指定具体时间，而yield不需要指定具体时间，让CPU决定什么时候能再次被执行，当放弃到下次再次被执行的中间时间就是间歇等待的时间

7. setDaemon(boolean on)

线程分两种：

用户线程：如果主线程main停止掉，不会影响用户线程，用户线程可以继续运行。
守护线程：如果主线程死亡，守护线程如果没有执行完毕也要跟着一块死(就像皇上死了，带刀侍卫也要一块死)，GC垃圾回收线程就是守护线程

public static void main(String[] args) {
    Thread thread = new Thread() {
        @Override
        public void run() {
            IntStream.range(0, 5).forEach(i -> {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\ti=" + i);
            });
        }
    };
    thread.start();


    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\ti=" + i);
    }
    System.out.println("主线程执行结束，子线程仍然继续执行，主线程和用户线程的生命周期各自独立。");
}

这里写图片描述

public static void main(String[] args) {
    Thread thread = new Thread() {
        @Override
        public void run() {
            IntStream.range(0, 5).forEach(i -> {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\ti=" + i);
            });
        }
    };
    thread.setDaemon(true);
    thread.start();


    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\ti=" + i);
    }
    System.out.println("主线程死亡，子线程也要陪着一块死！");
}

这里写图片描述

六线程组

可以对线程分组，分组后可以统一管理某个组下的所有线程，例如统一中断所有线程

public class ThreadGroup implements Thread.UncaughtExceptionHandler {
    private final ThreadGroup parent;
    String name;
    int maxPriority;
    
    Thread threads[];
    
    private ThreadGroup() {
        this.name = "system";
        this.maxPriority = Thread.MAX_PRIORITY;
        this.parent = null;
    }
    
    public ThreadGroup(String name) {
        this(Thread.currentThread().getThreadGroup(), name);
    }
    
    public ThreadGroup(ThreadGroup parent, String name) {
        this(checkParentAccess(parent), parent, name);
    }
    
    // 返回此线程组中活动线程的估计数。 
    public int activeGroupCount();
    
    // 中断此线程组中的所有线程。
    public final void interrupt();
}

public static void main(String[] args) {
    String mainThreadGroupName = Thread.currentThread().getThreadGroup().getName();
    System.out.println(mainThreadGroupName);
    // 如果一个线程没有指定线程组，默认为当前线程所在的线程组
    new Thread(() -> { }, "my thread1").start();

    ThreadGroup myGroup = new ThreadGroup("MyGroup");
    myGroup.setMaxPriority(5);

    Runnable runnable = () -> {
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        ThreadGroup threadGroup = Thread.currentThread().getThreadGroup();
        String groupName = threadGroup.getName();
        ThreadGroup parentGroup = threadGroup.getParent();
        String parentGroupName = parentGroup.getName();
        ThreadGroup grandpaThreadGroup = parentGroup.getParent();
        String grandpaThreadGroupName = grandpaThreadGroup.getName();
        int maxPriority = threadGroup.getMaxPriority();
        int activeCount = myGroup.activeCount();

        // system <- main <- MyGroup(1) <- my thread2
        System.out.println(MessageFormat.format("{0} <- {1} <- {2}({3}) <- {4}",
                grandpaThreadGroupName,
                parentGroupName,
                groupName,
                activeCount,
                Thread.currentThread().getName()));
    };

    new Thread(myGroup, runnable, "my thread2").start();
}

线程组与线程组之间是有父子关系的，自定义线程组的父线程组是main线程组，main线程组的父线程组是system线程组。这里写图片描述

创建线程和线程的常用方法

一：为什么要学多线程

二：进程与线程

1. 进程

2. 线程

3. 进程与线程的关系

4. 为什么要使用多线程

5. 多线程应用场景

1. 顺序编程

2. 并发编程

并发编程：多个任务可以同时做，常用与任务之间比较独立，互不影响。

线程上下文切换：

3. 多线程创建方式

①：继成java.lang.Thread, 重写run()方法

②：实现java.lang.Runnable接口，重写run()方法，然后使用Thread类来包装

③：实现Callable接口，重写call()方法，然后包装成java.util.concurrent.FutureTask, 再然后包装成Thread

四：线程的状态

五：Thread常用方法

0. Thread.currentThread()

1. start() 与 run()

2. sleep() 与 interrupt()

3. wait() 与 notify()

4. sleep() 与 wait()

① Thread.sleep(long millis): 睡眠时不会释放锁

5. wait() 与 interrupt()

6. interrupt()

② object.wait(long timeout): 会释放锁

③ sleep与wait的区别

5.join()

6. yield()

7. setDaemon(boolean on)

六 线程组

六线程组