Java多线程的那些事儿

进程和线程

说到线程，不得不提到进程，首先我们宏观的了解一下进程和线程。

进程，进程是具有一定独立功能的程序，进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位，竟争计算机系统资源的基本单位。每一个进程都有一个自己的物理地址空间，即进程空间或（虚空间）。一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响。

线程，线程是进程下的一个实体，由CPU调度和分配的基本单位，线程基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行过程中必不可少的资源。但是它可以和同属于一个进程的其他线程共享进程所拥有的资源。在网络或多用户环境下，一个服务器通常需要接收大量且不确定数量用户的并发请求，为每一个请求都创建一个进程显然是行不通的，无论是从系统资源开销方面或是响应用户请求的效率方面来看。因此，操作系统中线程的概念便被引进了。一个线程可以创建和撤销另一个线程，同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。

创建线程

创建线程有如下两种方式：

1，继承java.lang.Thread类，该类有两个主要的方法：

    run方法：在流程中直接线程的run方法方法，需要等待run方法体运行完毕才能执行下面的代码；这样就类似一个普通的方法，没有达到写线程目的。

    start方法：调用该方法用来启动线程，真正实现了多线程的运行。调用该方法就无需等待run方法体执行完毕，可以继续执行主线程下面的代码。调用start()方法来启动一个线程， 这时此线程是处于就绪状态， 并没有运行。当该线程分到CPU时间片时，才调用run()来完成其运行操作， 这里run()方法称为线程体，它包含了要执行的这个线程的内容， run()方法运行结束，此线程终止。然后CPU再调度其它线程。一个线程只能调用一次start()方法，第二次启动时将会抛出java.lang.IllegalThreadExcetpion异常。

2，实现Runnable接口

线程生命周期

初始状态：用new语句创建的线程对象时，这时候该线程就处于初始状态，跟普通的Java对象一样，仅仅分配了堆空间，不过要注意这时调用Thread的isAlive()方法，方法返回的是false。
可运行状态（就绪状态）：线程创建以后，调用了该线程的start()方法，它就进入了就绪状态。这个状态的线程位于可运行池中，等待获得CPU的时间片。
运行状态：该线程占用CPU，执行run方法。
阻塞状态：线程处于阻塞状态时，JVM不会给线程分配CPU，直到线程重新进入就绪状态，它才有机会转到可运行状态。
    阻塞的情况：
        1、线程运行时，如果执行了某个对象的wait()方法，JVM就会把线程放到这个对象的等待队列中，可以通过notify和notifyAll方法唤醒。
        2、线程试图获取每个对象的同步锁或者是某个类的类锁时，如果想要获取的锁被其他线程占用了，则JVM会把该线程放到这个对象的锁池中。
        3、线程执行了sleep方法。
        4、调用了其他线程的join方法，在等待其他线程执行完毕的时候。
        5、线程发出了I/O请求，在等待I/O的时候。

终止状态：

    1，运行完run方法就是终止状态，结束了线程的生命周期。

    2，异常退出。

终止状态，调用Thread的isAlive()方法，方法返回的是false，除了初始状态和终止状态，其他都是true。

线程调度

JVM是采用抢占式的调度方式，线程的调度不是跨平台的，他不但取决于JVM，也和操作系统密不可分。

如果要调度线程，可以采用以下几种方式：
1，调整线程的优先级。
    线程的优先级可以通过Thread类的setPriority(int)和getPriority()来设置和读取线程的优先级，线程的优先级Thread定义了MAX_PRIORITY、NORM_PRIORITY、MIN_PRIORITY，用户也不适用Thread类中定义的这三个值，但是必须在MIN_PRIORITY < 自定义优先级值 < MAX_PRIORITY，为了保证代码在各个系统的移植性，最好用Thread类中定义的这三个值。

2，线程调用Thread.sleep方法。
    调用Thread.sleep方法可以让线程放弃CPU，转为阻塞状态。

3，线程调用Thread.yield方法。
    调用Thread.yield方法时，如果此时有相同优先级的其它线程处于就绪状态，那么yield()方法CPU执行权给同等级的线程，如果没有相同级别的线程在等待CPU的执行权，则该线程继续执行。

4，线程调用另一个线程的join()方法
    调用另一个线程的join()方法，当前线程会等待被调用的线程执行完毕后在执行。比如线程A调用了线程B的join方法，那么线程A会等待线程B执行完毕后在执行。

sleep和yield的区别

Thread.sleep方法和Thread.yield方法都是Thread类中的静态变量，都会让出CPU执行权给其他线程，他们的区别在于：
1，Thread.sleep方法让出CPU执行权，但是不管线程优先级的高低，仅仅把CPU的执行权让出来，这样无论线程的优先级是高还是低都有机会获取到CPU的执行权。Thread.yield方法只会给相同优先级或者更高优先级的线程一个运行的机会。
2，Thread.sleep(long millis)方法阻塞状态，参数millis指定睡眠时间；当线程执行Thread.yield()方法后，将转到可运行状态（就绪状态）。
3，Thread.sleep方法抛出InterruptedException异常，而yield()方法没有声明抛出任何异常。
4，Thread.sleep方法比Thread.yield方法具有更好的移植性。

线程同步

线程同步是为了保证操作的原子性，在Java规范中，对于基本类型的赋值或者返回值操作，是原子操作。只有long，double这些占用64位的会有些特殊，因为JVM的基础储存单位是32位，所以64位无法再一个时钟内完成。

为了保证操作的原子性，Java引入的同步快的概念，具体的做法是在原子操作的程序块前加synchronized标记，这样的代码块就是同步代码块了。同步代码块需要一个锁，就叫做同步锁，Java中每个对象和类都有且只有一个同步锁，一个同步锁只能被一个线程拥有。后续写一篇文章专门说一下锁。

线程通信

Java.lang.Object类中提供了两个用于线程通信的方法
1，wait：执行该方法的线程释放了对象锁，JVM会把该线程放到对象的等待池中，该线程等待被其他线程通过notify/notifyAll唤醒。
2， notify：执行该方法的线程唤醒在对象的等待池中等待的一个线程，JVM从对象的等待池中随机选择一个线程，把它转到对象的锁池中。

死锁

当一个线程等待由另一个线程持有的锁，而后者正在等待已被第一个线程持有的锁时，就会发生死锁。
一个简单避免死锁的方式是让每个线程按照同样的顺序去访问他们。