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1、线程简介

程序是指令和数据的有序集合，本身并没有任何运行的含义，是一个静态的概念。
进程是执行程序的一次执行过程，它是一个动态的概念。是系统资源分配的单位
通常一个进程可以包含若干个线程，一个进程中至少有一个线程。线程是CPU调度和执行的单位。

线程就是独立执行路径
在程序运行时，即使没有自己创建线程，后台也会有多个线程，如主线程，gc线程
main()成为主线程，是系统的入口，用于执行整个程序
在一个进程中，若开辟了多个线程，线程的运行由调度器安排调度，调度器是与操作系统密切相关的，先后顺序是不能人为的干预的
对同一份资源操作时，会存在资源抢夺的问题，需要加入并发控制
线程会带来额外的开销，如cpu调度时间，并发控制开销
每个线程在自己的工作内存交互，内存控制不当会造成数据不一致

2、线程实现

线程的创建有三种方式：

继承Thread类
实现Runnable接口
实现Callable接口

2.1、继承Thread类

自定义线程类继承Thread类
重写run()方法，编写线程执行体
创建线程对象，调用start()方法启动线程

代码：

public class TestThread extends Thread{
    
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("线程体");
    }

    public static void main(String[] args) {
        //创建线程对象
        TestThread thread = new TestThread();
        //调用start方法 
        thread.start();
        System.out.println("主线程");
    }
}

2.2、实现Runnable接口

由于Java单继承的局限性，推荐使用Runnable

自定义类实现Runnable接口
实现run()方法
创建线程对象，调用start()方法启动线程

代码：

public class TestThread2  implements Runnable{
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("线程体");
    }

    public static void main(String[] args) {
        //创建实现类对象
        TestThread2 testThread2 = new TestThread2();
        //创建线程对象
        Thread thread = new Thread(testThread2);
        //启动线程
        thread.start();
    }
}

2.3、实现Callable接口

Callable可以定义返回值，可以抛出异常。

实现Callable接口，需要定义返回值类型
重写call方法，需要抛出异常
创建目标对象
创建执行任务：ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(1);
提交执行：Future<Boolean> result = service.submit(testCallable);
获取结果：boolean r1 = result.get();
关闭服务：service.shutdownNow();

public class TestCallable implements Callable<Boolean> {
    @Override
    public Boolean call() throws Exception {
        System.out.println("线程体");
        return true;
    }
    
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        //创建实现类对象
        TestCallable testCallable1 = new TestCallable();
        TestCallable testCallable2 = new TestCallable();
        //创建执行服务
        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(1);
        //提交执行
        Future<Boolean> result1 = service.submit(testCallable1);
        Future<Boolean> result2 = service.submit(testCallable2);
        //获取结果
        boolean r1 = result1.get();
        boolean r2 = result2.get();
        //关闭服务
        service.shutdownNow();
    }
}

3、线程状态

Thead t = new Thread();线程一旦创建就进入到了创建状态。
当调用start()方法。线程立即进入就绪状态，但不意味着立即调度执行。
进入运行状态，线程才真正执行线程体的代码块。
当调用sleep,wait或同步锁定时，线程进入阻塞状态，阻塞状态解除后，重新进入就绪状态，等待cpu调度执行。
线程中断或者结束，一旦进入死亡状态，就不会再次启动

3.1、线程方法

方法	说明
setPriority(int newPriority)	更改线程的优先级
static void sleep(long millis)	在指定的毫秒数内让当前横在执行的线程休眠
void join()	等待该线程终止
static void yield()	暂停当前正在执行的线程对象，并执行其他线程
void interrupt()	中断线程
boolean isAlive()	测试线程是否处于活动状态

3.2、停止线程

不推荐使用stop()、~~destroy()~~
最好是让线程自己停下来
使用标志位终止线程

public class TestStop implements Runnable{

    private boolean flag = true;
    @Override
    public void run() {
        int i = 1;
        while (flag) {
            System.out.println("run thread"+i++);
        }
    }

    public void stop(){
        this.flag = false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestStop testStop = new TestStop();
        new Thread(testStop).start();

        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            if (i == 90000){
                testStop.stop();
            }
        }
    }
}

3.3、线程休眠

sleep(时间)指定当前线程数阻塞的毫秒数
sleep存在异常InterruptedException
sleep时间到达之后线程进入就绪状态
sleep可以墨迹网络延时、倒计时等
每个对象都有一个锁，sleep不会释放锁

Thread.sleep(10)

3.4、线程礼让

礼让线程，让当前正在执行的线程暂停，但不阻塞
将线程从运行状态装维就绪状态
让cpu重新调度，礼让不一定成功，看cpu行为

Thread.yield()

3.5、合并线程

待此线程执行完成后，再执行其他线程，其他线程阻塞
就好比插队

thread.join();

3.6、线程状态观测

Thread.State() 线程可能处于以下状态之一：

NEW 尚未启动的线程处于此状态
RUNNABLE 在Java虚拟机中执行的线程处于此状态
BLOCKED 被阻塞等待监视器锁定的线程处于此状态
WAITING 正在等待另一个线程执行特定动作的线程处于此状态
TIMED WAITING 正在等待另一个线程执行动作达到指定时间的线程处于此状态
TERMINATED 已退出的线程出于此状态

3.7、线程优先级

先设置优先级，再启动线程

Java提供一个线程调度器来监控就绪状态的所有线程，线程调度器按照优先级决定应该调度那个线程来执行。
线程的优先级用数字表示，从1-10
- Thread.MIN_PRIORITY=1;
- Thread.MAX_PRIORITY=10;
- Thread.NORM_PRIORITY=5;
可以用以下方式改变或获取优先级
- getPriority().setPriority(int xxx)

3.8、守护线程(daemon)

线程分为用户线程和守护线程
虚拟机必须确保用户线程执行完毕
虚拟机不用等待守护线程执行完毕
后台记录操作日志，监控内存，垃圾回收等

thread.setDaemon(true);

4、线程同步

处理多线程问题时，多个线程访问同一个对象，并且某些线程还想修改这个对象。这时候我们就需要线程同步。线程同步其实就是一种等待机制，多个需要同时访问此对象的线程进入这个对象的等待池形成队列，等待前面线程使用完毕，下一个线程再使用。

4.1、队列和锁

由于同一进程的多个线程共享同一块存储空间，在带来方便的同时，也带来了访问冲突问题，为了保证数据在方法中被访问时的正确性，在访问时加入锁机制synchronized.当一个线程获得对象的排它锁，独占资源，其他线程必须等待，使用后释放锁即可。存在以下问题：
- 一个线程持有锁或导致其他所有需要此锁的线程挂起
- 在多线程竞争下，加锁，释放锁会导致比较多的上下文切换和调度延时，引起性能问题。
- 如果一个优先级高的线程等待一个优先级低的线程释放锁，会导致优先级倒置，引起性能问题。

4.2、同步方法

可以使用private关键字来保证数据对象只能被方法访问，所以针对方法添加synchronized关键字即可，它包括两种用法：
- synchronized方法
- synchronized块
synchronized方法控制对象的访问，每个对象对应一把锁，每个synchronized都必须获得调用该方法的对象的锁才能执行，否则线程会阻塞，方法一旦执行，就独占该锁，直到方法返回才释放锁，后面被阻塞的线程才能获得这个锁，继续执行。若是将一个大的方法加锁，将会影响效率。

4.3、同步块

synchronized(Obj){}

Obj称为同步监视器
- Obj可以是任意对象，推荐使用共享资源作为同步监视器
- 同步方法中无需指定同步监视器，因为同步方法的监视器就是this，就是这个对象本身，或者是class
同步监视器的执行过程
1. 第一个线程访问，锁定同步监视器，执行其中代码
2. 第二个线程访问，发现同步监视器被锁定，无法访问
3. 第一个线程访问完毕，解锁同步监视器
4. 第二个线程访问，发现同步监视器没有锁，然后锁定访问

4.4、死锁

多个线程各自占有一些公共资源，并且互相等待其他线程占有的资源才能运行，而导致两个或多个线程在等待对方释放资源，都停止执行的情形就叫死锁。某一个同步块同时拥有两个以上对象的锁时，就可能发生死锁的问题。

产生死锁的条件：

互斥：一个资源每次只能被一个进程使用
请求与保持：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放
不剥夺：进程已获得的资源，在未使用完前之前，不能强行剥夺
循环等待：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系

破坏任意一个或多个条件将破解死锁

多线程详解