一，线程概述

进程

在一个操作系统中，每个独立执行的程序都可称为一个进程，也就是“正在运行的程序”。

目前大部分计算机上安装的都是多任务操作系统，即能够同时执行多个应用程序。

在计算机中，所有的应用程序都是由CPU执行的，对于一个CPU而言，在某个时间点只能运行一个程序，也就是说只能执行一个进程。

线程

每个运行的程序都是一个进程，一个进程中还可以有多个执行单元同时运行，这些执行单元可以看做程序执行的一条条线索，称为线程。

操作系统中的每一个进程中都至少存在一个线程。当一个Java程序启动时，就会产生了一个进程，该进程中会默认创建一个线程，在这个线程上会运行main()方法中的代码

如果希望程序中实现多段程序代码交替运行的效果，则需要创建多个线程，即多线程程序。多线程程序在运行时，每个线程之间都是独立的，它们可以并发执行

二，线程的创建

继承Thread类创建多线程

DK中提供了一个线程类Thread，通过继承Thread类，并重写Thread类中的run()方法便可实现多线程。

Thread类中，提供start()方法用于启动新线程，线程启动后，系统会自动调用run()方法，如果子类重写了该方法便会执行子类中的方

单线程和多线程的区别

通过继承Thread类实现多线程有局限性，因为Java中只支持单继承，一个类一旦继承了某个父类就无法再继承Thread类。

实现Runnable接口创建多线程

Thread类的另一个构造方法

Thread(Runnable target)，其中Runnable是一个接口，它只有一个run()方法。

通过Thread(Runnable target))构造方法创建线程对象时，只需为该方法传递一个实现了Runnable接口的实例对象

创建的线程将调用实现了Runnable接口中的run()方法作为运行代码，而不需要调用Thread类中的run()方法

两种实现多线程方式的对比分析

例：假设售票厅有四个窗口可发售某日某次列车的100张车票，这时，100张车票可以看做共享资源，四个售票窗口需要创建四个线程，为了更直观显示窗口的售票情况，可以通过Thread的currentThread()方法得到当前的线程的实例对象，然后调用getName()可以获取到线程的名称。用创建线程的两种方式分别实现

实现Runnable接口相对于继承Thread类来说，有如下显著好处：

适合多个相同程序代码的线程去处理同一个资源的情况，把线程同程序代码、数据有效的分离，很好的体现了面向对象的设计思想。

可以避免由于Java的单继承带来的局限性。使用一个已经继承了某一个类的子类创建线程，由于一个类不能同时有两个父类，所以不能用继承Thread类的方式，那么就只能采用实现Runnable接口的方式。

后台线程(守护线程)

对Java程序来说，只要有一个前台线程在运行，这个进程就不会结束，如果一个进程中只有后台线程运行，这个进程就会结束。

新创建的线程默认都是前台线程，如某个线程对象在启动之前调用了setDaemon(true)语句，这个线程就变成一个后台线程

线程的生命周期及状态转换

线程整个生命周期分为五个阶段

新建状态(New)

创建一个线程对象后，该线程对象就处于新建状态，此时它不能运行，和其它Java对象一样，仅仅由Java虚拟机为其分配了内存，没有表现出任何线程的动态特征。

就绪状态(Runnable)

当线程对象调用了start()方法后，该线程就进入就绪状态（也称可运行状态）。处于就绪状态的线程位于可运行池中，此时它只是具备了运行的条件，能否获得CPU的使用权开始运行，还需要等待系统的调度。

运行状态(Running)

处于就绪状态的线程获得了CPU的使用权，开始执行run()方法中的线程执行体，则该线程处于运行状态   只有处于就绪状态的线程才可能转换到运行状态。

当一个线程启动后，它不可能一直处于运行状态(除非它的线程执行体足够短，瞬间就结束了)

当使用完系统分配的时间后，系统会剥夺该线程占用的CPU资源，让其它线程获得执行机会。

阻塞状态(Blocked)

一个正在执行的线程在某些特殊情况下，如执行耗时的输入/输出操作时，会放弃CPU的使用权，进入阻塞状态。

线程进入阻塞状态后，就不能进入排队队列。只有当引起阻塞的原因被消除后，线程才可以转入就绪状态

当线程试图获取某个对象的同步锁时，如该锁被其它线程所持有，则当前线程会进入阻塞状态，如想从阻塞状态进入就绪状态必须得获取到其它线程所持有的锁。

当线程调用了一个阻塞式的IO方法时，该线程就会进入阻塞状态，如果想进入就绪状态就必须要等到这个阻塞的IO方法返回。

当线程调用了某个对象的wait()方法时，也会使线程进入阻塞状态，如果想进入就绪状态就需要使用notify()方法唤醒该线程。

当线程调用了Thread的sleep(long millis)方法时，也会使线程进入阻塞状态，在这种情况下，只需等到线程睡眠的时间到了以后，线程就会自动进入就绪状态。

当在一个线程中调用了另一个线程的join()方法时，会使当前线程进入阻塞状态，在这种情况下，需要等到新加入的线程运行结束后才会结束阻塞状态，进入就绪状态。

死亡状态(Terminated)

线程的run()方法正常执行完毕或者线程抛出一个未捕获的异常(Exception)、错误(Error)，线程就进入死亡状态。一旦进入死亡状态，线程将不再拥有运行的资格，也不能再转换到其它状态。

线程各种状态的转换关系

箭头表示可转换的方向

单箭头表示状态只能单向的转换

双箭头表示两种状态可以互相转换

三，线程的调度

线程的优先级

优先级越高的线程获得CPU执行机会越大，而优先级越低的线程获得CPU执行的机会越小。

线程的优先级用1~10之间的整数来表示，数字越大优先级越高。

线程的优先级Thread类中提供的三个静态常量表示。

线程休眠

使正在执行的线程暂停，将CPU让给别的线程使用静态方法sleep(long millis)，该方法可以让当前正在执行的线程暂停一段时间，进入休眠等待状态。

当前线程调用sleep(long millis)方法后，在指定时间(参数millis)内该线程是不会执行的，这样其它的线程就可以得到执行的机会了。

线程让步

线程让步可以通过yield()方法来实现

yield() 方法和sleep()方法有点相似，都可以让当前正在运行的线程暂停，区别在yield()方法不会阻塞该线程，它只是将线程转换成就绪状态，让系统的调度器重新调度一次。

当某个线程调用yield()方法后，只有与当前线程优先级相同或者更高的线程才能获得执行的机会。

线程插队

Thread类中提供了join()方法来实现线程插队。

当在某个线程中调用其它线程的join()方法时，调用的线程将被阻塞，直到被join()方法加入的线程执行完成后它才会继续运行。

四，多线程同步

线程安全

如果某段代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其它变量的值也和预期的是一样的，我们就说线程是安全的

同步代码块

解决线程安全问题，必须保证用于处理共享资源的代码在任何时刻只能有一个线程访问。

Java中提供了同步机制

当多个线程使用同一个共享资源时，可以将处理共享资源的代码放置在一个代码块中，使用synchronized关键字来修饰，称作同步代码块，其语法格式如下

同步方法

方法前面同样可以使用synchronized关键字来修饰，被修饰的方法为同步方法，它能实现和同步代码块同样的功能，具体语法格式

被synchronized修饰的方法在某一时刻只允许一个线程访问，访问该方法的其它线程都会发生阻塞，直到当前线程访问完毕后，其它线程才有机会执行方法

死锁问题

线程同步保证数据的正确性，但会引发问题。

在线程同步中资源占用是互斥的，即当某个线程A占用一个共享资源后，又提出了占用其他共享资源的申请，如果此时线程A申请的资源被另一线程B占用，且线程B正在请求其他线程占用的共享资源，这有可能导致这些线程永远请求不到必需的资源而无法继续运行，这就产生了一种特殊现象----死锁。

五，多线程通信

线程通信问题解决方法

控制多个线程按照一定的顺序轮流执行，此时需要让线程间进行通信。

Object类中提供了wait()、notify()、notifyAll()方法用于解决线程间的通信问题，任何类的实例对象都可以直接使用这些方法。