Java多线程

了解多线程之前，需要了解进程与线程之间的关系

进程与线程

进程: 是程序的一次动态执行过程，它对应了从代码加载，执行至执行完毕的一个完整过程。

进程是操作系统分配的最小执行单位，是一个独立的执行实例，拥有自己的内存空间、系统资源和进程控制块等信息。每个进程都是独立的，相互之间不会影响，可以并发执行。进程之间通常通过进程间通信（IPC）来进行数据交换和同步操作。

线程是进程中的一个执行单元，是比进程更小的执行单位。线程共享进程的内存空间和系统资源，但每个线程拥有自己的栈和寄存器等信息。多个线程可以在同一进程中并发执行，可以共享数据，但需要注意线程之间的同步和互斥问题。

相对于进程，线程的创建、销毁和切换等开销更小，因此线程可以更快地响应用户的操作，提高系统的并发度和响应能力。但是，由于线程共享进程的资源，线程之间的同步和互斥问题比较复杂，需要开发者进行仔细的设计和实现。

Java中的线程

Java的多线程机制

Java语言的一大特性点就是内置对多线程的支持。

多线程是指一个应用程序中同时存在几个执行体，按几条不同的执行线索共同工作的情况，它使得编程人员可以很方便地开发出具有多线程功能、能同时处理多个任务的功能强大的应用程序。

虽然执行线程给人一种几个事件同时发生的感觉，但这只是一种错觉，因为我们的计算机在在何给定的时刻只能执行那些线程中的一个。

为了建立这些线程正在同步执行的感觉，Java虚拟机快速地把控制从一个线程切换到另一个线程。这些线程将被轮流执行，使得每个线程都有机会使用CPU资源。

主线程(main线程)

每个Java应用程序都有一个缺省的主线程。

我们已经知道，Java 应用程序总是从主类的main方法开始执行。

当JVM加载代码，发现main方法之后，就会启动一个线程，这个线程称为“主线程”(main 线程)，该线程负责执行main方法。

那么，在main方法的执行中再创建的线程，就称为程序中的其他线程。如果main方法中没有创建其他的线程，那么当main方法执行完最后一个语句，即main 方法返回时，JVM就会结束我们的Java应用程序。

如果main方法中又创建了其他的线程，那么JVM就要在主线程和其它线程之间轮流切换，保证每个线程都有机会使用CPU资源，main方法即使执行完最后的语句，JVM也不会结束Java应用程序，JVM要一直等到Java应用程序中的所有线程都结束之后，才结束Java应用程序。

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread thread = new MyThread();
        thread.start();
        System.out.println("主线程结束了哦");
    }
}
class MyThread extends Thread{
    @Override
    public void run(){
        try {
            System.out.println("我开始运行了哦");
            Thread.sleep(5000);
            System.out.println("我结束运行了哦");
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

大家可以跑一下上面的代码，你会发现主线程结束后，你的编译器仍然在运行，而且5s过后才结束。

操作系统让各个进程轮流执行，当轮到Java应用程序执行时，Java虚拟机就保证让Java应用程序中的多个线程都有机会使用CPU资源，即让多个线程轮流执行。

如果机器有多个CPU，那么JVM就能充分利用这些CPU，获得真实的线程并发执行效果。

线程的状态与生命周期

Java语言使用Thread类及其子类的独享来表示线程，新建的线程在它的一个完整的生命周期中通常要经历如下的4种状态:

新建

当一个Thread类及其子类的对象被声明并创建时，新生的线程对象处于新建供态。此时线程创建之后就具备了运行的条件，且轮到它来享用CPU资源时，即JVM将CPU使用权切换给该线程时，此线程就可以脱离创建它的主线程独立开始自己的生命周期了。
运行

线程创建后仅仅是占有了内存资源，在JVM管理的线程中还没有这个线程，此线程必须调用start方法(从父类继承的方法)通知JVM,这样JVM就会知道又有一个新线程排队等候切换了。

当JVM将CPU使用权切换给线程时，如果线程是Thread的子类创建的，该类中的run()方法就立刻执行，run方法规定了该线程的具体使命。所以程序必须在子类中重写父类的run方法，其原因是Thread类中的run方法没有具体内容，程序要在Thread类的子类中重写run方法来覆盖父类的run方法。在线程没有结束run方法之前，不要让线程再调用start方法，否则将发生IllegalThreadStateException异常。
中断

有4种原因的中断:
1. JVM将CPU资源从当前线程切换给其他线程.使本线程让出CPU的使用权处于中断状态。(JVM是一个进程，由它来分配线程)
2. 线程使用CPU 资源期间，执行了sleep(int millsecond)方法，使当前线程进入休眠状态。sleep方法是 Thread类的一个类方法，线程一旦执行了sleep方法，线程一旦执行了sleep方法，就立刻让出CPU的使用权，使当前线程处于中断状态。经过参数(int millsecond)指定的毫秒数之后，该线程就重新进到线程队列中排队等待CPU资源(是排队，不是直接去执行)，以便从中断处继续运行。
3. 线程使用CPU资源期间，执行了wait()方法，使得当前线程进入等待状态。等待状态的线程不会主动进到线程队列中排队等待CPU资源，必须由其它线程调用notify()方法通知它，使得它重新进到线程队列中排队等待CPU资源，以便从中断处继续运行。
4. 线程使用CPU资源期间，执行某个操作进入阻塞状态，比如执行读/写操作引起阻塞。进入阻塞状态时线程不能进入排队队列，只有当引起阻塞的原因消除时，线程才重新进到线程队列中排队等待CPU资源，以便从原来中断处开始继续运行。
死亡处于死亡状态的线程不具有继续运行的能力。线程死亡的原因有二:

线程完成了它的全部工作，即执行完run方法中的全部语句，结束了run方法。

另一个原因:线程被提前强制性地终止，即强制run方法结束。

所谓死亡状态就是线程释放了实体，即释放分配给线程对象的内存。

线程调度与优先级

处于就绪状态的线程首先讲入就绪队列排队等候 CPU 资源，同一时刻在就绪队列中的线程可能有多个。

Java虚拟机中的线程调度器负责管理线程,调度器把线程的优先级分为10个级别,分别用 Thread类中的类常量表示。

每个Java 线程的优先级都在常数1和10之间,即 Thread.MIN_PRIORITY 和 Thread.MAX_PRIORITY 之间。

如果没有明确地设置线程的优先级别，每个线程的优先级都为常数5，即 Thread.NORM_PRIORITY。

线程的优先级可以通过setPriority(int grade)方法调整,该方法需要一个int类型参数。

如果参数不在1~10的范围内,那么setPriority 便产生一个 IllegalArgumenException 异常。

getPriority方法返回线程的优先级。

需要注意是，有些操作系统只识别3个级别:1、5和10。

通过前面的学习已经知道,在采用时间片的系统中,每个线程都有机会获得 CPU的使用权,以便使用 CPU 资源执行线程中的操作。

当线程使用CPU资源的时间到时后,即使线程没有完成自己的全部操作,JVM也会中断当前线程的执行,把CPU 的使用权切换给下一个排队等待的线程,当前线程将等待 CPU 资源的下一次轮回，然后从中断处继续执行。

JVM的线程调度器的任务是使高优先级的线程能始终运行,一旦时间片有空闲,则使具有同等优先级的线程以轮流的方式顺序使用时间片。

也就是说,如果有A、B、C、D四个线程， A和B的级别高于C和D，那么，Java调度器首先以轮流的方式执行A和B，一直等到A,B都执行完毕进入死亡状态，才会在C，D之间轮流切换。

在实际编程时，不提倡使用线程的优先级来保证算法的政务额执行。要编写正确，跨平台等待多线程代码，必须假设线程在任何时刻都有可能被剥夺CPU资源的使用群

【多线程】Java多线程基础（1）- 进程与线程